[实用新型]生产Z型选晶器的模具

说明书

技术领域

本实用新型属于精密制造领域，具体涉及一种用于生产Z型选晶器的模具。

背景技术

航空发动机是航空航天产业最为重要的部件，被称为工业中的皇冠，发动机中的叶片则是发动机中的心脏，其制造成本约占整机的25%至30%，而叶片制造的关键技术在于单晶凝固生长过程，而选晶器的好坏决定了单晶叶片的材料取向性能，一直以来是国内叶片制造技术的瓶颈之一。它是决定叶片性能的最重要的环节，被誉为航空器的“皇冠上的钻石”。

目前选晶器的设计主要依靠经验，对于选晶器的高度， 直径大小，以及螺旋升角缺乏合理的科学的理论支持和数据模拟支撑；选晶阶段与缺陷形成并没有标准依据，螺旋选晶器的选晶机制，选晶法制备单晶过程中晶体取向控制以及定向凝固过程中凝固参数对单晶高温合金凝固组织、杂晶和缩松缺陷的影响都有待深入研究。

因此，为了解决以上问题研制出一种制造选晶器的模具是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型公开了一种生产Z型选晶器的模具。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种生产Z型选晶器的模具，包括上模与下模，上模包括上模座与上模板；上模座的底面对称设有选晶器上型腔；选晶器上型腔由上模座中间至两侧依次连通有上起晶段、上直线约束段、上选晶段、上过渡段以及上导向槽；上导向槽中向下固定有上导向块；上导向块与上过渡段相贴合；上模板竖直贯通设有射嘴；射嘴与选晶器上型腔相连通；下模包括下模座与下模板；下模座的顶部表面设有与选晶器上型腔相配合的选晶器下型腔；选晶器下型腔依次连通有下起晶段、下直线约束段、下选晶段、下过渡段以及下导向槽；下选晶段与上选晶段组成Z型圆管状的选晶段；选晶段的起升角为18～60°，直径为2～5mm，高度为13～17mm；下导向槽中向上安装于下导向块；下导向块与上导向块相配合；下模板安装于下模座的底部。

进一步地，选晶段的起升角为19.5°，直径为3.2mm，高度为16.16mm。

进一步地，上起晶段与下起晶段构成的空心柱状起晶段的高度为12mm，壁厚为1.5mm。

进一步地，上直线约束段与下直线约束段构成的管状直线约束段的高度为4mm，直径与选晶段的直径相同。

进一步地，上过渡段与下过渡段所构成的过渡段与选晶段的连接处设为圆滑。

进一步地，上导向块与下导向块均为楔形块，其两个斜面相对设置，且相互平行。

进一步地，选晶器上型腔以及选晶器下型腔的数量均为4个。

本实用新型提供了一种生产Z型选晶器的模具，由上模与下模组成；其中上模由上模座以及与之相安装的上模板组成；上模座底面对称设有选晶器上型腔，选晶器上型腔由中间至两侧依次连通上起晶段、上直线约束段、上选晶段、上过渡段以及上导向槽；相对应地，下模由下模座以及下模板组成，下模座的顶部与选晶器上型腔的相对应位置设有选晶器下型腔，选晶器下型腔依次连通有下起晶段、下直线约束段、下选晶段、下过渡段以及下导向槽；上起晶段与下起晶段组成选晶器的起晶段；上直线约束段与下直线约束段组成选晶器的直线约束段，高度为4mm，管径与上选晶段以及下选晶段组成的选晶段相同，设为3.2mm，选晶段为Z型圆管状，起升角为18～60°，直径为2～5mm，高度为13～17mm；起升角越小，选晶效率越高，考虑到选晶器的承重，起升角优选为19.5°；选晶段直径越小，选晶效率越高，但较小的直径同样会影响选晶段的强度，因此优选为3.2mm；选晶高度越低，选晶效率越高，但是当选晶高度过低时，将不能保证晶粒在选晶段内完全成型，因此优选为16.16mm；通过以上尺寸的选晶段，在保证选晶段以及选晶器整体强度的同时，确保选晶效率，保证晶粒在选晶段内的顺利成型。

本实用新型中的上导向块与下导向块均设计为楔形块状，两个楔形块状的斜面相对设置，且相互平行，该结构使得上模在下压时，上导向块的斜面能够沿着下导向块的滑动，使滑动于下导向槽中的下导向块向起晶段滑动，将起晶段密封，进行选晶器铸造。同时选晶器上型腔以及选晶器下型腔的数量均为4个，采用“一模多穴”的设计，大大提高选晶器的制作效率。本实用新型中的下模板上还设置有顶板，下模座上开有与选晶器下型腔相连通的导入孔。

本实用新型与现有技术相比，采用“一模多穴”设计，大大提高了选晶器的制作效率；通过本实用新型制作的Z型选晶器可以较好的实现单晶体的制备，可以减小发生杂晶的几率，显著提高选晶效率；并且成本适合，使用便捷。

附图说明

图1、本实用新型的结构示意图；