一種確定定向凝固鑄造中鑄型擺放角度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種確定定向凝固鑄造中鑄型擺放角度的方法，包括以下步驟：沿平行于高溫合金鑄件定向晶生長方向選取n個縱向截面；對選取的n個縱向截面的鑄型外壁分別進行散熱分析，計算選取的n個縱向截面的鑄型外壁的單點輻射角系數(shù)；調(diào)整鑄型在定向凝固爐中的擺放角度，分別比較每一個選取的縱向截面正對冷卻裝置區(qū)域的外壁的單點輻射角系數(shù)，當(dāng)每個縱向截面正對冷卻裝置區(qū)域的外壁的單點輻射角系數(shù)最大值與最小值差值的平均值最小時，即為鑄型在定向凝固爐中的最佳擺放角度。本發(fā)明通過對高溫合金鑄件外壁的散熱情況進行分析，獲得了對定向晶組織生長有利的擺放角度。
【專利說明】一種確定定向凝固鑄造中鑄型擺放角度的方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于定向凝固制造領(lǐng)域，具體涉及一種確定定向凝固鑄造中鑄型擺放角度的方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]采用定向凝固鑄造工藝可以使定向晶高溫合金鑄件的晶粒沿?zé)崃髁魇У姆较蚨ㄏ蚺帕校@樣可以基本消除垂直于應(yīng)力軸的橫向晶界，從而大幅度提高高溫合金鑄件的性能，如渦輪葉片的力學(xué)性能和承溫性能。但是在實際生產(chǎn)過程中，所生產(chǎn)的定向晶高溫合金鑄件時常含有晶體缺陷，例如鑄件局部多晶、晶體取向偏移；另外，定向晶聞溫合金鑄件廣品的制成分散率極大，即在所有控制條件不變的情況下，并不能保證鑄件的成功制造。
[0003]針對定向晶高溫合金鑄件易出現(xiàn)缺陷且制造制成分散率大這兩個不足，國內(nèi)外做了大量研究，發(fā)現(xiàn)影響因素眾多。首先是溫度梯度的控制，定向凝固過程中，溫度梯度大小及方向的控制是決定定向晶高溫合金鑄件是否能制成的最重要因素。溫度梯度越大，對定向晶高溫合金鑄件越有利，但是限于現(xiàn)有的定向凝固技術(shù)，溫度梯度的大小仍然在一個有限的范圍內(nèi)，所以，在定向晶高溫合金鑄件的生長過程中必須要綜合其他因素保證定向晶高溫合金鑄件成功制成。其次是冷卻裝置的冷卻介質(zhì)、定向凝固爐的情況、高溫合金鑄件結(jié)構(gòu)形式等都對最終的鑄件質(zhì)量有所影響。不過，在保證了上述控制參數(shù)處于合理范圍內(nèi)的情況下，定向凝固鑄件仍會出現(xiàn)晶體缺陷和制成分散率極大這兩個問題。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種確定定向凝固鑄造中鑄型擺放角度的方法，采用該方法為高溫合金鑄件的高質(zhì)量制造提供了必要條件。
[0005]為了實現(xiàn)上述目`的，本發(fā)明采取如下實現(xiàn)方案:
[0006]一種確定定向凝固鑄造中鑄型擺放角度的方法，包括以下步驟:
[0007]I)沿平行于高溫合金鑄件定向晶生長方向選取η個縱向截面；
[0008]2)對選取的η個縱向截面的鑄型外壁分別進行散熱分析，計算選取的η個縱向截面的鑄型外壁的單點輻射角系數(shù)，其中，單點輻射角系數(shù)表示從鑄型外壁任意一點離開的漫分布的輻射能中投射到定向凝固爐冷卻裝置接收面上的熱量與鑄型外壁該點總散熱量的比值；
[0009]3)調(diào)整鑄型在定向凝固爐中的擺放角度，分別比較每一個選取的縱向截面正對冷卻裝置區(qū)域的外壁的單點輻射角系數(shù)，當(dāng)每個縱向截面正對冷卻裝置區(qū)域的外壁的單點輻射角系數(shù)最大值與最小值差值的平均值最小時，即為鑄型在定向凝固爐中的最佳擺放角度。
[0010]本發(fā)明進一步改進在于，選取的縱向截面為I~3個。
[0011]本發(fā)明進一步改進在于，選取的η個縱向截面的鑄型外壁的每一個輻射點的單點輻射角系數(shù)乂〃,，其計算公式如下:[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種確定定向凝固鑄造中鑄型擺放角度的方法，其特征在于，包括以下步驟: O沿平行于高溫合金鑄件定向晶生長方向選取η個縱向截面； 2)對選取的η個縱向截面的鑄型外壁分別進行散熱分析，計算選取的η個縱向截面的鑄型外壁的單點輻射角系數(shù)，其中，單點輻射角系數(shù)表示從鑄型外壁任意一點離開的漫分布的輻射能中投射到定向凝固爐冷卻裝置接收面上的熱量與鑄型外壁該點總散熱量的比值； 3)調(diào)整鑄型在定向凝固爐中的擺放角度，分別比較每一個選取的縱向截面正對冷卻裝置區(qū)域的外壁的單點輻射角系數(shù)，當(dāng)每個縱向截面正對冷卻裝置區(qū)域的外壁的單點輻射角系數(shù)最大值與最小值差值的平均值最小時，即為鑄型在定向凝固爐中的最佳擺放角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定定向凝固鑄造中鑄型擺放角度的方法，其特征在于，選取的縱向截面為I~3個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定定向凝固鑄造中鑄型擺放角度的方法，其特征在于，選取的η個縱向截面的鑄型外壁的每一個輻射點的單點輻射角系數(shù)1<?^2，其計算公式如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定定向凝固鑄造中鑄型擺放角度的方法，其特征在于，選取的η個縱向截面的鑄型外壁的每一個輻射點的單點輻射角系數(shù)1^,.」2，其計算公式如下:

【文檔編號】B22D27/00GK103736980SQ201310745591
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】李滌塵, 廉媛媛, 魯中良 申請人:西安交通大學(xué)