[实用新型]使定向凝固液固界面平直化的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种定向凝固的下拉装置，适用于晶体生长方式的调控，用于定向凝固，属于金属材料制备技术领域。 

背景技术

定向凝固是在凝固过程中采用强制手段，在凝固金属和未凝固熔体中建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固，以获得具有特定取向晶体的技术。 

    定向凝固技术最突出的贡献在于制备高温合金铸件，目前几乎所有先进航空发动机都以采用单晶叶片为特色，采用定向凝固技术可以生产具有优良的抗热冲击性能，较长的疲劳寿命，较好的蠕变抗力和中温塑性的薄壁空心涡轮叶片，从而提高发动机的推力和可靠性，并延长使用寿命。定向凝固技术在制备高温超导体材料、功能材料、复合材料及多孔材料等方面也应用广泛，有很好的发展前景。 

但是由于合金成分设计以及工艺参数的控制问题，定向凝固铸件可能出现雀斑、小角度晶界、亚晶粒、枝晶发散、再结晶晶粒和缩松等多种缺陷，降低了其成品率，严重影响了其使用性能。定向凝固过程中弯曲的液固界面能够加剧这些缺陷的形成。当凝固界面为凸界面时，铸件吸收侧向热流，定向组织向外发散，枝晶干偏离铸件几何中心程度增大，杂晶形成几率增加；当界面为凹状时，铸件将有侧向热流排除，组织向内收缩，不仅导致晶轴发生偏转，而且引起枝晶间自然对流增强，雀斑形成几率增大，边缘的枝晶间缩松性增强。平直固液界面能使合金熔体的热量能够从单一方向垂直于界面导出，减少了缺陷的形成。                                                        

定向凝固中温度梯度和凝固速率处于动态的变化，使得液固界面难以维持平直形状，而且铸件形状复杂尤其是涡轮叶片，在形状突变的部位，更加剧了凸或凹界面的形成，也成为众多缺陷产生之处。为生产高质量的产品以满足现代工业的需求，近年来研究者开发了液态金属冷却、电子束区熔等技术来提高定向凝固中温度梯度和冷却速率，以消除这些缺陷。现有的控制晶体生长方式的装置大都结构复杂，不易控制，效果也不够理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足并提供一种使定向凝固液固界面平直化的装置，在不改变原有纵向温度梯度和凝固速率的情况下，保证拉杆在竖直下拉的同时，还使整个下拉装置水平平动，这样凝固界面平直化趋势加强，减少了缺陷的形成。 

为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案： 

一种使定向凝固液固界面平直化的装置，包括装置支撑架，装置支撑架包括至少有四根互相平行且竖直设置的导向杆，导向杆的顶端支撑并固定连接一个上部固定板，导向杆的底端固定连接于一个底部固定板，上部固定板和底部固定板互相平行设置。在导向杆上安装一个移动块，移动块沿导向杆上下移动，下拉凝固铸坯的定向凝固拉杆也与导向杆平行设置，定向凝固拉杆的下部穿过上部固定板和移动块，定向凝固拉杆与移动块连接，移动块沿定向凝固拉杆的轴向无相对滑动，即移动块沿导向杆向下移动即牵引定向凝固拉杆下拉铸锭，与导向杆平行的一根丝杆也穿过上部固定板和移动块，丝杆与移动块通过螺纹副连接，丝杆的底端尾部通过支撑轴承与底部固定板转动连接，丝杆还通过另一个支撑轴承与上部固定板转动连接，丝杆的上端头部与拉杆牵引电机的传动主轴固定连接，拉杆牵引电机固定在上部固定板上。上部固定板上方和底部固定板的下方分别设有互相平行的水平导轨，上部固定板和底部固定板通过滑动轮分别与相对应的水平导轨形成滑动机构，通过装置水平移动电机驱动使得上部固定板和底部固定板相对于水平导轨进行同步水平平动。

上述装置水平移动电机固定在底部固定板的下方的水平导轨上，底部固定板的下表面设置一条与水平导轨平行的齿条，装置水平移动电机的传动主轴固定连接一个与齿条相啮合的齿轮。 

上述定向凝固的拉杆的下部与移动块之间通过螺纹固定相连。 

上述装置支撑架优选包括四根导向杆。 

上述上部固定板和底部固定板分别优选固定设置四个滑动轮，每两个滑动轮和与之相配合的同一根水平导轨形成一组滑动机构单元。 

上述装置水平移动电机优选采用直流伺服电机。 

所有的上述支撑轴承均优选采用无间隙轴承。 

上述齿条优选采用矩形齿条。 

上述支撑轴承优选采用圆柱滚子轴承。 

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：