[發明專利]單晶熔煉模具

有效

• 申請號: 201480020610.6
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN105121064B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 瑟奇·迪倫斯格;多米尼克·科依茲;瑟奇·法格斯;赫夫·格拉斯;迪迪爾·蓋爾切
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22C9/04;C30B11/00
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司11234
• 代理人: 宋義興,桑麗茹

背景技術

本發明涉及鑄造領域，并且更特別地涉及用于鑄造的模具，也涉及制造殼模的方法，以及涉及使用這種模型的鑄造方法。

在下面的描述中，術語“高”、“低”、“水平的”和“垂直的”由金屬正被鑄造成模具時，這種模具的正常定向所定義。

自從古代就已經知道所謂的“失蠟”或“失模型”鑄造方法。它們特別地適于生產復雜形狀的金屬部件。因此，使用失模型鑄造特別地用于生產渦輪發動機葉片。

在失模型鑄造中，第一步驟正常地包括由具有相對低的熔化溫度的材料諸如，例如由蠟或樹脂制造模型。用耐火材料涂覆模型本身，以形成模具，并且特別地殼模類型的模具。從模具內部移除或排除模型的材料后，這是為什么這種方法稱為失模型鑄造方法，將熔化金屬鑄造到模具中，以用材料填充被從其移除或排除的模型已經在模具內部形成的模腔。一旦金屬已經冷卻和固化，可以打開或毀掉模具，以回收具有模型形狀的金屬部件。在本發明的上下文中，術語“金屬”應該理解為不僅包括純金屬，還包括尤其是金屬合金。

為了能夠同時制造多個部件，可以將多個模型聯合在單個組件中，在單個組件中通過樹形將多個模型連接在一起，該樹形在模具中形成用于熔化金屬的鑄造通道。

在失模型鑄造中可以使用的各種類型模具中，所謂的“殼”模是已知的，通過將模型或模型組件浸在崩料中，然后將耐火砂噴粉到涂覆有崩料的模型或模型組件上，以在模型或組件周圍形成殼，然后，烘烤殼以燒結它和由此固結崩料和砂。可以設想浸入和噴粉的幾次連續操作以在烘烤殼之前獲得足夠厚度的殼。術語“耐火砂”用在本發明上下文中指任何顆粒材料，該顆粒材料的粒徑足夠小以滿足期望的生產公差，該顆粒材料當在固體狀態時能夠經受熔化金屬的溫度，并且在殼的烘烤期間能夠固結為單件。

為了在通過鑄造所生產的部件中獲得特別地有利的熱機械特性，可以期望確保金屬在模具中經歷定向固化。術語“定向固化”用在本發明的上下文中意指當熔化金屬從液體通過到固態時，對熔化金屬中固態晶體的成核和生長施加控制。這種定向固化的目的是為了避免部件內顆粒邊界的不利影響。因此，定向固化可以是柱狀的或單晶的。柱狀定向固化包括在相同方向上定向所有顆粒邊界，以致于它們不能促進傳播裂縫。單晶定向固化包括確保部件固化為單晶，以排除所有顆粒邊界。

為了獲得這種單晶定向固化，模具通常具有在模腔下方通過選擇通道連接模腔的起始腔，如法國專利FR2734189和US專利4548255中通過實施例所公開的。當金屬正在模具中固化時，模具從起始腔開始逐漸地冷卻，以引起其中晶體成核。選擇通道的作用首先是有利于單個顆粒，其次是能夠使單個顆粒從在起始腔中成核的該顆粒的結晶前面朝向模腔前進。

然而，特別地當模具具有所謂的“殼模”類型時，該“殼模”由將要接收熔化金屬的腔和通道周圍的相對薄的壁組成，這種構造的缺點是確保模具具有機械強度，因為模腔占據了正常地更小的起始腔之上的高位置。為此目的，如專利US4940073中所示，通常的實踐是在模具中包括支撐桿。

然而，穿入到起始腔和模腔中的這種支撐桿可以干擾顆粒成核和擴展。

發明內容

因此，本發明通過提出帶有模腔、支撐桿、形狀能夠使得顆粒成核的起始腔的用于單晶腔的模具，以及提供適于支撐桿的支撐件，以及連接起始腔頂部用于擴展單個顆粒到模腔的選擇通道，尋求修正這些缺點。

在至少一個實施方式中，通過下列事實而達到該目的：起始腔包括倒置漏斗形式的至少第一體積和形成底座的不同的第二體積，該第二體積位于第一體積的底部和在至少一個水平方向上相對于所述第一體積明顯地突出，其中支撐桿相對于選擇通道側向地偏移以及連接起始腔的第二體積和模腔。術語“倒置漏斗形式”用于意指具有會聚輪廓的形狀，以致于第一體積的最大截面位于鄰接第二體積，并且第一體積的最小截面位于位于遠離第二體積。該形狀不一定是錐形，也不一定是軸對稱的。術語“明顯地突出”用于意指第一體積的底部邊緣和第二體積的頂部邊緣之間的水平差異容易被常規測量裝置檢測到。因此，盡管支撐桿被側向地偏移，第二體積的該水平突出可以給支撐桿提供穩定基座，因此可以避免干涉經由漏斗形第一體積在起始腔和選擇通道之間過渡中所選擇的顆粒。

特別地，第二體積可以在所述第一體積的整個周邊的周圍水平地突出，因此在第一體積和第二體積之間產生不連續性，該不連續性促進選擇顆粒。

此外，所述第一體積可以關于垂直軸線是軸對稱的，因此方便朝向圓形部分的選擇通道的過渡，因此降低了干涉顆粒成核的風險，并且也降低了模具壁中弱點的風險。