一种用于高速凝固的定向凝固设备

1.本发明涉及高速凝固(hrs)定向凝固技术领域，具体为一种用于高速凝固的定向凝固设备，主要用于铸造航空发动机单晶高温合金叶片。


背景技术：

2.单晶高温合金叶片具有优异的高温蠕变与疲劳强度以及良的抗氧化和抗腐蚀性能，已广泛应用于先进航空发动机的关键热端部件。
3.目前，国内外均普遍采用高速凝固法(hrs法)定向凝固技术制备航空发动机的单晶叶片，传统的模壳保温装置为发热体圆周向加热，水冷环周向散热来获得单向热流，实现定向结晶。模壳内侧远离发热体和水冷环，其加热效率和散热效率相比外侧都低，使得液相线和固相线等温面都不是直线，在内侧不是理想的单向热流条件且温度梯度降低的条件下铸件内侧在定向凝固过程中易于出现单晶组织生长失稳，形成杂晶缺陷造成铸件报废。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种用于高速凝固的定向凝固设备，围绕国家安全对先进航空发动机单晶叶片的重大需求，解决现有hrs定向凝固设备存在的薄弱环节，发展可实现航空发动机单晶叶片整台份铸造的先进定向凝固设备，突破传统定向凝固设备固有的铸件内外侧温度场不均匀、内侧温度梯度降低以及单向热流条件不理想的问题。
5.本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
6.一种用于高速凝固的定向凝固设备，该设备包括加料测温室、熔炼装置、操作平台、高真空机组、拉伸机构、低真空机组、真空室、模壳保温装置、水冷系统，具体结构如下：
7.真空室的顶部开口处安装加料测温室，真空室上部熔炼室侧面的熔炼装置接口安装熔炼装置，真空室上部熔炼室侧面的上真空口、真空室下部铸型室侧面的下真空口与低真空机组的抽真空口相连通，真空室上部熔炼室侧面的高真空口与高真空机组的抽真空口相连通，模壳保温装置设置于真空室下部铸型室内，真空室的下方设置拉伸机构，拉伸机构的上端伸至模壳保温装置的内腔中，且与模壳保温装置内腔底部的结晶器、中央水冷柱相连，水冷系统分别与设备的水冷管路相连通。
8.所述的用于高速凝固的定向凝固设备，加料测温室由加料机构和测温机构组成，真空室顶部的旋转轴通过连接件分别与加料机构和测温机构相连，通过旋转轴实现加料机构和测温机构的双工位切换。
9.所述的用于高速凝固的定向凝固设备，加料机构包括气缸、拉杆、齿条轴、上仓、气动料爪、下仓、传动箱，齿条轴穿设于电机驱动的传动箱并与传动箱传动连接，通过传动箱带动齿条轴往复运动，齿条轴的一端位于上仓内，齿条轴的另一端位于下仓内，拉杆穿设于齿条轴的内孔中，拉杆的一端与气缸相连，拉杆的另一端安装气动料爪，下仓的下端口与真空室的顶部开口对接。
10.所述的用于高速凝固的定向凝固设备，测温机构包括齿条轴、热偶、上仓、红外测
温仪、电机、传动箱、下仓，齿条轴穿设于电机驱动的传动箱并与传动箱传动连接，通过传动箱带动齿条轴往复运动，齿条轴的一端位于上仓内，齿条轴的另一端位于下仓内，下仓的下端口与真空室的顶部开口对接，热偶的一端插装于齿条轴的另一端，热偶的另一端伸至真空室内，红外测温仪的一端伸至下仓内且与真空室相对应。
11.所述的用于高速凝固的定向凝固设备，操作平台包括高平台、大扶梯、小扶梯、低平台，低平台与高平台之间连接处设置小扶梯，高平台与地面之间设置大扶梯。
12.所述的用于高速凝固的定向凝固设备，低真空机组包括尾排过滤器、滑阀泵、罗茨泵、压阻计、压力表、皮拉尼电阻真空计、气动蝶阀、放气组件，滑阀泵、罗茨泵通过管路连通，滑阀泵的出气口与尾排过滤器相连通，罗茨泵与真空室的上真空口相连通的管路上设有皮拉尼电阻真空计、气动蝶阀、放气组件，罗茨泵与真空室的下真空口相连通的管路上设有压阻计、压力表。
13.所述的用于高速凝固的定向凝固设备，高真空机组包括尾排过滤器、滑阀泵、罗茨泵、皮拉尼电阻真空计、挡板阀、扩散泵，滑阀泵、罗茨泵、扩散泵依次通过管路连通，滑阀泵的出气口与尾排过滤器相连通，罗茨泵与扩散泵相连通的管路上设有皮拉尼电阻真空计，扩散泵与真空室连接处设有挡板阀。
14.所述的用于高速凝固的定向凝固设备，拉伸机构包括接料盘、外传动轴、内传动轴、支撑架、传动机构，支撑架的一端安装传动机构，支撑架的另一端安装接料盘，外传动轴的一端与结晶器连接，内传动轴的一端与中央水冷柱连接；拉伸机构由两套独立的传动机构同心安装来实现结晶器和中央水冷柱的同轴相对运动，外传动轴与真空室、内传动轴与外传动轴均采用v型密封圈动密封结构。
15.所述的用于高速凝固的定向凝固设备，真空室包括熔炼室、铸型室、插板阀、熔炼室炉门、熔炼装置接口、上真空口、下真空口、翻板阀、铸型室炉门、高真空口，熔炼室与铸型室上下设置，熔炼室的顶部设置加料测温室，铸型室的底部设置拉伸机构，熔炼室的一侧设置熔炼室炉门，熔炼室炉门上开设熔炼装置接口，熔炼室的另两侧分别设置上真空口、高真空口，铸型室的一侧设置铸型室炉门，铸型室的另一侧设置下真空口；熔炼室与铸型室通过翻板阀连接，熔炼室与加料测温室通过插板阀连接。
16.所述的用于高速凝固的定向凝固设备，模壳保温装置包括模壳、气冷环、结晶器、中央水冷柱、中央挡热板、水冷环、下挡热板、中间挡热板、中央加热柱、上感应线圈、下感应线圈，模壳、结晶器上下设置于模壳保温装置内腔，模壳保温装置内腔分为上区和下区，竖直的中央加热柱、中央水冷柱上下相对同轴沿模壳保温装置中心线设置，中央加热柱、中央水冷柱均伸至模壳保温装置内腔，模壳保温装置内腔侧壁中部安装中间挡热板，模壳保温装置内腔侧壁下部安装下挡热板，模壳保温装置内腔的结晶器外围设置中央挡热板、水冷环；上区的外侧设置上感应线圈，下区的外侧设置下感应线圈。
17.本发明的设计思想是：
18.本发明设计一套大尺寸模壳保温装置，包含大尺寸结晶器、大尺寸保温空间，并在模壳保温装置内增加中央加热柱、中央水冷柱、中央挡热板，在模壳中央增加一整套加热及冷却装置，使得模壳内外两侧温场均匀，温度梯度接近。同时，在水冷环下部增加气冷环通氩气协助温度场均匀。中央加热柱采用电阻加热方式，最大限度上避免与外侧感应加热互相干扰。中央水冷柱需要与拉伸机构同心，既有同步运动，又有相对运动，拉伸精度要求极
高。中央挡热板用于隔绝内部温场，使模壳内部温场温度梯度与外部温度梯度相近。
19.借由上述技术方案，本发明稀贵金属智能分离提纯系统及方法至少具有下列优点：
20.1、本发明每炉次可铸造叶片个数显著提高，从根本上解决内侧加热效率和散热效率低、不理想的单向热流、温度梯度低、成品率低、铸造效率低等问题。与传统设备相比每炉次铸造叶片数量提高5倍，杂晶缺陷报废率降低30％，叶片总体合格率提升10％。
21.2、本发明通过传热散热条件的优化在铸件内形成更理想的单晶生长条件，减少单晶叶片铸件内侧杂晶缺陷的产生，形成高科技装备制造技术，为先进航空发动机的发展提供设备支撑。
附图说明
22.图1为本发明的主视图。
23.图2为本发明的俯视图。
24.图3为本发明的等轴测视图。
25.图4为本发明的加料机构图。
26.图5为本发明的测温机构图。
27.图6为本发明的熔炼装置图。
28.图7为本发明的操作平台图。
29.图8为本发明的高真空机组图。
30.图9为本发明的拉伸机构图。
31.图10为本发明的低真空机组图。
32.图11为本发明的真空室立体图一。
33.图12为本发明的真空室立体图二。
34.图13为本发明的模壳保温装置图。
35.图中附图标记如下：
36.1加料机构，2测温机构，3熔炼装置，4操作平台，5高真空机组，6拉伸机构，7低真空机组，8真空室，9模壳保温装置，10水冷系统，11旋转轴；
37.1加料机构：101气缸，102拉杆，103齿条轴，104上仓，105气动料爪，106下仓，107传动箱；
38.2测温机构：21齿条轴，22热偶，23上仓，24红外测温仪，25电机，26传动箱，27下仓；
39.3熔炼装置：31坩埚；
40.4操作平台：41高平台，42大扶梯，43小扶梯，44低平台。
41.5高真空机组：51尾排过滤器，52滑阀泵，53罗茨泵，54皮拉尼电阻真空计，55挡板阀，56扩散泵；
42.6拉伸机构：61接料盘，62外传动轴，63内传动轴，64支撑架，65传动机构；93结晶器，94中央水冷柱，95中央挡热板；
43.7低真空机组：71尾排过滤器，72滑阀泵，73罗茨泵，74压阻计，75压力表，76皮拉尼电阻真空计，77气动蝶阀，78放气组件；
44.8真空室：81熔炼室，82铸型室，83插板阀，84熔炼室炉门，85熔炼装置接口，86上真
空口，87下真空口，88翻板阀，89铸型室炉门，810高真空口。
45.9模壳保温装置：91模壳，92气冷环，93结晶器，94中央水冷柱，95中央挡热板，96水冷环，97下挡热板，98中间挡热板，99中央加热柱，910上感应线圈，911下感应线圈。
具体实施方式
46.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
47.如图1-图13所示，本发明提出一种用于高速凝固(hrs)定向凝固设备，该设备包括加料测温室(加料机构1、测温机构2)、熔炼装置3、操作平台4、高真空机组5、拉伸机构6、低真空机组7、真空室8、模壳保温装置9、水冷系统10，具体结构如下：
48.真空室8的顶部开口处安装加料测温室，真空室8上部熔炼室81侧面的熔炼装置接口85安装熔炼装置3，真空室8上部熔炼室81侧面的上真空口86、真空室8下部铸型室82侧面的下真空口87与低真空机组7的抽真空口相连通，真空室8上部熔炼室81侧面的高真空口810与高真空机组5的抽真空口相连通，模壳保温装置9设置于真空室8下部铸型室82内，真空室8的下方设置拉伸机构6，拉伸机构6的上端伸至模壳保温装置9的内腔中，且与模壳保温装置9内腔底部的结晶器93、中央水冷柱94相连，水冷系统10分别与熔炼装置3的坩埚水冷装置、模壳保温装置9的中央水冷柱94、水冷环96等水冷管路相连通。
49.加料测温室，用于加料、测温；如图4-图5所示，加料测温室由加料机构1和测温机构2组成，真空室8顶部的旋转轴11通过连接件分别与加料机构1和测温机构2相连，通过旋转轴11实现加料机构1和测温机构2的双工位切换。
50.其中：
51.如图4所示，加料机构1包括气缸101、拉杆102、齿条轴103、上仓104、气动料爪105、下仓106、传动箱107，齿条轴103穿设于电机驱动的传动箱107并与传动箱107传动连接，通过传动箱107带动齿条轴103往复运动，齿条轴103的一端位于上仓104内，齿条轴103的另一端位于下仓106内，拉杆102穿设于齿条轴103的内孔中，拉杆102的一端与气缸101相连，拉杆102的另一端安装气动料爪105，下仓106的下端口与真空室8的顶部开口对接。加料机构1通过气缸101连接拉杆102带动气动料爪105开闭，可向坩埚31中加入棒料和散料；
52.如图5所示，测温机构2包括齿条轴21、热偶22、上仓23、红外测温仪24、电机25、传动箱26、下仓27，齿条轴21穿设于电机25驱动的传动箱26并与传动箱26传动连接，通过传动箱26带动齿条轴21往复运动，齿条轴21的一端位于上仓23内，齿条轴21的另一端位于下仓27内，下仓27的下端口与真空室8的顶部开口对接，热偶22的一端插装于齿条轴21的另一端，热偶22的另一端伸至真空室8内，红外测温仪24的一端伸至下仓27内且与真空室8相对应。测温机构2采用浸入式热偶22和红外测温仪24，通过齿轮齿条结构传动，热偶22通过耐高温陶瓷插头与齿条轴21连接，可实现快速更换热偶，可测定坩埚31内金属液温度，控制浇铸工艺。
53.熔炼装置3，用于熔炼高温合金母合金。如图6所示，熔炼装置3设有坩埚31、感应线圈电源等，需计算感应线圈-坩埚炉料-电源的电参数匹配性，通过同轴引电机构实现引电通水功能，通过电源频率调节可实现母合金在坩埚内需快速熔化且搅拌均匀，为下一步浇铸模壳做准备。
54.操作平台4，用于支撑整台设备，并提供操作空间。如图7所示，操作平台4包括高平台41、大扶梯42、小扶梯43、低平台44，低平台44与高平台41之间连接处设置小扶梯43，高平台41与地面之间设置大扶梯42。操作平台4采用型钢焊接，结构牢固，外形美观，支撑整台设备，并为操作人员提供操作空间。
55.真空机组，用于提供设备所需的真空环境。如图8、图10所示，真空机组包含两套真空机组：高真空机组5、低真空机组7，其中：
56.如图8所示，高真空机组5包括尾排过滤器51、滑阀泵52、罗茨泵53、皮拉尼电阻真空计54、挡板阀55、扩散泵56，滑阀泵52、罗茨泵53、扩散泵56依次通过管路连通，滑阀泵52的出气口与尾排过滤器51相连通，罗茨泵53与扩散泵56相连通的管路上设有皮拉尼电阻真空计54，扩散泵56与真空室8连接处设有挡板阀55；高真空机组5用于高真空抽气，通过一台滑阀泵+罗茨泵+扩散泵，实现高真空抽气。
57.如图10所示，低真空机组7包括尾排过滤器71、滑阀泵72、罗茨泵73、压阻计74、压力表75、皮拉尼电阻真空计76、气动蝶阀77、放气组件78，滑阀泵72、罗茨泵73通过管路连通，滑阀泵72的出气口与尾排过滤器71相连通，罗茨泵73与真空室8的上真空口86相连通的管路上设有皮拉尼电阻真空计76、气动蝶阀77、放气组件78，罗茨泵73与真空室8的下真空口87相连通的管路上设有压阻计74、压力表75；低真空机组7用于低真空抽气，通过两台滑阀泵+大功率罗茨泵，实现低真空快速抽气。
58.拉伸机构6，用于实现结晶器93、中央水冷柱94升降，提供定向凝固过程所需的拉伸速度。如图9所示，拉伸机构6包括接料盘61、外传动轴62、内传动轴63、支撑架64、传动机构65，支撑架64的一端安装传动机构65，支撑架64的另一端安装接料盘61，外传动轴62的一端与结晶器93连接，内传动轴63的一端与中央水冷柱94连接；拉伸机构6由两套独立的传动机构同心安装来实现结晶器93和中央水冷柱94的同轴相对运动，外传动轴62与真空室8、内传动轴63与外传动轴62均采用正反各三道v型密封圈动密封结构，传动机构65采用伺服电机、高精度滚珠丝杠、滑轨滑块实现速度和位移的精确控制，从而提供定向凝固过程所需的拉伸速度。
59.真空室8，用于提供金属熔炼、模壳浇铸、模壳冷却所需的真空环境。如图11-图12所示，真空室8包括熔炼室81、铸型室82、插板阀83、熔炼室炉门84、熔炼装置接口85、上真空口86、下真空口87、翻板阀88、铸型室炉门89、高真空口810，熔炼室81与铸型室82上下设置，熔炼室81的顶部设置加料测温室，铸型室82的底部设置拉伸机构6，熔炼室8的一侧设置熔炼室炉门84，熔炼室炉门84上开设熔炼装置接口85，熔炼室8的另两侧分别设置上真空口86、高真空口810，铸型室82的一侧设置铸型室炉门89，铸型室82的另一侧设置下真空口87；熔炼室81与铸型室82通过翻板阀88连接，翻板阀88的开闭决定了熔炼室81与铸型室82连通状态，熔炼室81与加料测温室通过插板阀83连接，插板阀83的开闭决定了熔炼室81与加料测温室连通状态。
60.模壳保温装置9，用于提供模壳所需的温度场，调节温度梯度。如图13所示，模壳保温装置9包括模壳91、气冷环92、结晶器93、中央水冷柱94、中央挡热板95、水冷环96、下挡热板97、中间挡热板98、中央加热柱99、上感应线圈910、下感应线圈911，模壳91、结晶器93上下设置于模壳保温装置9内腔，模壳保温装置9内腔分为上区和下区，竖直的中央加热柱99、中央水冷柱94上下相对同轴沿模壳保温装置9中心线设置，中央加热柱99、中央水冷柱94均
伸至模壳保温装置9内腔，模壳保温装置9内腔侧壁中部安装中间挡热板98，模壳保温装置9内腔侧壁下部安装下挡热板97，模壳保温装置9内腔的结晶器93外围设置中央挡热板95、水冷环96；上区的外侧设置上感应线圈910，下区的外侧设置下感应线圈911；感应线圈-中央加热柱99-电源-控温偶组成闭环的热区，上区、下区电源采用不同频率且有短路环，最大程度的避免了互相干扰，中央加热柱99采用电源+石墨发热体补偿内部温场，气冷环92安装在下挡热板97下面，水冷环96安装在气冷环92下面，控温偶分别插在上区、下区、中央加热柱的中间，用于控制整个模壳保温装置温度场。
61.水冷系统10，用于冷却整台设备。
62.如图1-图13所示，本发明用于高速凝固(hrs)定向凝固设备，操作步骤如下：
63.(1)将母合金棒料通过加料机构1放入坩埚31内，需测量母合金重量能否满足充满整个模壳91。将模壳91置于结晶器93上，模壳91底面要经过研磨台仔细研磨，保证模壳91底面与结晶器93紧密贴合，防止漏液，后将模壳91升至模壳保温装置9内部，结晶器93上表面与水冷环96上表面平齐；
64.(2)抽真空前先检查水、电、气是否正常运行，按次序开启低真空机组7，当真空室8气压低于5pa可根据工艺要求切换到高真空机组5来获得高真空度；
65.(3)当真空室8气压低于40pa时可开启模壳保温装置9电源，根据工艺通过温控表设置多段升温曲线最终上区、下区、中央加热柱分别升至所需目标温度，整个过程约需要90～120min；
66.(4)当模壳保温装置9升到目标温度后，开启熔炼装置3电源熔炼母合金，根据工艺进行熔化、测温、静置、浇铸等步骤。
67.(5)金属液进入到模壳91后，需根据工艺要求静置一定时间使金属液充满整个模壳91且成分均匀，进行定向凝固拉单晶过程，需根据工艺要求设定拉伸曲线，最小拉伸速度为2mm/min，拉伸过程根据工艺可调节上、下区及中央加热柱温度，可以调整中央水冷柱94位置，也可以开启气冷环来提升整体温度梯度；
68.(6)定向凝固拉单晶过程结束后，可进行下一炉连续操作，模壳91下降到下限位，关闭翻板阀88隔断熔炼室81与铸型室82，铸型室82充入空气至大气压，打开铸型室炉门89取出模壳91，再将新模壳放到结晶器93上固定，关上铸型室炉门89，按次序开启低真空机组7，将铸型室82抽空至10pa以内，调节熔炼室81与铸型室82气压平衡后打开翻板阀88，将模壳91升至模壳保温装置9内部，结晶器93上表面与水冷环96上表面平齐，过程中模壳保温装置9持续保温。
69.(7)将要熔炼的母合金棒料放到气动料爪105上夹紧后，将气动料爪105缩回，将加料机构1旋转至工位后落位，将加料机构1的下仓106抽真空至气压为10pa以内，调节熔炼室81与加料机构1的下仓106气压平衡后打开插板阀83，将母合金棒料通过气动料爪105放入坩埚31内，气动料爪105缩回后关闭插板阀83，从步骤(4)循环。
70.(8)当要结束此批次工作时，取出模壳91后，熔炼室81仍需保持真空，当模壳保温装置9内温度降低到200℃内，才可以将熔炼室81破空至大气，冷却水要保持供应。

技术特征：
1.一种用于高速凝固的定向凝固设备，其特征在于，该设备包括加料测温室、熔炼装置、操作平台、高真空机组、拉伸机构、低真空机组、真空室、模壳保温装置、水冷系统，具体结构如下：真空室的顶部开口处安装加料测温室，真空室上部熔炼室侧面的熔炼装置接口安装熔炼装置，真空室上部熔炼室侧面的上真空口、真空室下部铸型室侧面的下真空口与低真空机组的抽真空口相连通，真空室上部熔炼室侧面的高真空口与高真空机组的抽真空口相连通，模壳保温装置设置于真空室下部铸型室内，真空室的下方设置拉伸机构，拉伸机构的上端伸至模壳保温装置的内腔中，且与模壳保温装置内腔底部的结晶器、中央水冷柱相连，水冷系统分别与设备的水冷管路相连通。2.按照权利要求1所述的用于高速凝固的定向凝固设备，其特征在于，加料测温室由加料机构和测温机构组成，真空室顶部的旋转轴通过连接件分别与加料机构和测温机构相连，通过旋转轴实现加料机构和测温机构的双工位切换。3.按照权利要求2所述的用于高速凝固的定向凝固设备，其特征在于，加料机构包括气缸、拉杆、齿条轴、上仓、气动料爪、下仓、传动箱，齿条轴穿设于电机驱动的传动箱并与传动箱传动连接，通过传动箱带动齿条轴往复运动，齿条轴的一端位于上仓内，齿条轴的另一端位于下仓内，拉杆穿设于齿条轴的内孔中，拉杆的一端与气缸相连，拉杆的另一端安装气动料爪，下仓的下端口与真空室的顶部开口对接。4.按照权利要求2所述的用于高速凝固的定向凝固设备，其特征在于，测温机构包括齿条轴、热偶、上仓、红外测温仪、电机、传动箱、下仓，齿条轴穿设于电机驱动的传动箱并与传动箱传动连接，通过传动箱带动齿条轴往复运动，齿条轴的一端位于上仓内，齿条轴的另一端位于下仓内，下仓的下端口与真空室的顶部开口对接，热偶的一端插装于齿条轴的另一端，热偶的另一端伸至真空室内，红外测温仪的一端伸至下仓内且与真空室相对应。5.按照权利要求1所述的用于高速凝固的定向凝固设备，其特征在于，操作平台包括高平台、大扶梯、小扶梯、低平台，低平台与高平台之间连接处设置小扶梯，高平台与地面之间设置大扶梯。6.按照权利要求1所述的用于高速凝固的定向凝固设备，其特征在于，低真空机组包括尾排过滤器、滑阀泵、罗茨泵、压阻计、压力表、皮拉尼电阻真空计、气动蝶阀、放气组件，滑阀泵、罗茨泵通过管路连通，滑阀泵的出气口与尾排过滤器相连通，罗茨泵与真空室的上真空口相连通的管路上设有皮拉尼电阻真空计、气动蝶阀、放气组件，罗茨泵与真空室的下真空口相连通的管路上设有压阻计、压力表。7.按照权利要求1所述的用于高速凝固的定向凝固设备，其特征在于，高真空机组包括尾排过滤器、滑阀泵、罗茨泵、皮拉尼电阻真空计、挡板阀、扩散泵，滑阀泵、罗茨泵、扩散泵依次通过管路连通，滑阀泵的出气口与尾排过滤器相连通，罗茨泵与扩散泵相连通的管路上设有皮拉尼电阻真空计，扩散泵与真空室连接处设有挡板阀。8.按照权利要求1所述的用于高速凝固的定向凝固设备，其特征在于，拉伸机构包括接料盘、外传动轴、内传动轴、支撑架、传动机构，支撑架的一端安装传动机构，支撑架的另一端安装接料盘，外传动轴的一端与结晶器连接，内传动轴的一端与中央水冷柱连接；拉伸机构由两套独立的传动机构同心安装来实现结晶器和中央水冷柱的同轴相对运动，外传动轴与真空室、内传动轴与外传动轴均采用v型密封圈动密封结构。
9.按照权利要求1所述的用于高速凝固的定向凝固设备，其特征在于，真空室包括熔炼室、铸型室、插板阀、熔炼室炉门、熔炼装置接口、上真空口、下真空口、翻板阀、铸型室炉门、高真空口，熔炼室与铸型室上下设置，熔炼室的顶部设置加料测温室，铸型室的底部设置拉伸机构，熔炼室的一侧设置熔炼室炉门，熔炼室炉门上开设熔炼装置接口，熔炼室的另两侧分别设置上真空口、高真空口，铸型室的一侧设置铸型室炉门，铸型室的另一侧设置下真空口；熔炼室与铸型室通过翻板阀连接，熔炼室与加料测温室通过插板阀连接。10.按照权利要求1所述的用于高速凝固的定向凝固设备，其特征在于，模壳保温装置包括模壳、气冷环、结晶器、中央水冷柱、中央挡热板、水冷环、下挡热板、中间挡热板、中央加热柱、上感应线圈、下感应线圈，模壳、结晶器上下设置于模壳保温装置内腔，模壳保温装置内腔分为上区和下区，竖直的中央加热柱、中央水冷柱上下相对同轴沿模壳保温装置中心线设置，中央加热柱、中央水冷柱均伸至模壳保温装置内腔，模壳保温装置内腔侧壁中部安装中间挡热板，模壳保温装置内腔侧壁下部安装下挡热板，模壳保温装置内腔的结晶器外围设置中央挡热板、水冷环；上区的外侧设置上感应线圈，下区的外侧设置下感应线圈。

技术总结
本发明涉及定向凝固领域，具体为一种用于高速凝固的定向凝固设备。真空室的顶部开口处安装加料测温室，真空室上部熔炼室侧面的熔炼装置接口安装熔炼装置，真空室上部熔炼室侧面的上真空口、真空室下部铸型室侧面的下真空口与低真空机组的抽真空口相连通，真空室上部熔炼室侧面的高真空口与高真空机组的抽真空口相连通，模壳保温装置设置于真空室下部铸型室内，真空室的下方设置拉伸机构，拉伸机构的上端伸至模壳保温装置的内腔中，且与模壳保温装置内腔底部的结晶器、中央水冷柱相连。本发明解决铸件内外侧温度场不均匀、内侧温度梯度降低以及单向热流条件不理想的问题，可提高铸造航空发动机单晶高温合金叶片的成品率。航空发动机单晶高温合金叶片的成品率。航空发动机单晶高温合金叶片的成品率。


技术研发人员：张宏伟 汤广全 庞景宇 曹楠 刘文强 程陆凡 纪宇
受保护的技术使用者：辽宁中科博研科技有限公司 中国科学院金属研究所
技术研发日：2023.04.20
技术公布日：2023/7/13