本发明涉及的浇注技术领域，具体的说，是一种高温合金定向凝固的浇注结构和浇注方法。
背景技术：
目前世界上广泛应用的高温合金定向凝固铸件制备方法是bridgman法和lmc法。将制备好的陶瓷型壳放置在真空精密铸造炉的水冷铜盘上，待陶瓷型壳加热至预定温度后，实施浇注，然后按照一定速度将注入合金液的陶瓷型壳从真空精密铸造炉的热区(陶瓷型壳加热器)抽拉至冷区或金属冷却液中，使得合金液形成定向凝固，从而获得定向凝固铸件。由于通常陶瓷型壳的预热温度及合金液的浇注温度远高于合金的液相线，浇注后合金液的流动性能很好。而陶瓷型壳底盘与水冷铜盘间之间必然存在间隙，受合金液自身重力及浇注时合金液冲击的作用，合金液会快速持续进入陶瓷型壳底盘与水冷铜盘之间的间隙内，并逐渐将陶瓷型壳抬起，最终导致严重漏钢。漏钢一方面极易损坏铸造炉，另一方面导致浇注失败，造成直接经济损失。
技术实现要素：
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高温合金定向凝固的浇注结构和浇注方法，用于减少进入陶瓷型壳底盘与水冷铜盘之间的合金液，从而减少漏钢。
本发明通过下述技术方案实现：一种高温合金定向凝固的浇注结构，包括水冷铜盘、设置在水冷铜盘上的陶瓷型壳，所述的水冷铜盘上设置有用于夹紧陶瓷型壳的夹紧装置。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的夹紧装置包括若干个设置在水冷铜盘上的l型的夹子。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的水冷铜盘上设置有与夹子数量对应的锁紧螺钉，所述的夹子上设置有用于锁紧螺钉穿过的滑槽。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的夹子的滑槽内对应设置有两个锁紧螺钉。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的夹子设置有三个且呈环形均匀分布在水冷铜盘的圆周方向。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的夹子与水冷铜盘贴合的面为与水冷铜盘圆柱面等径的内凹曲面。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述的夹子上方设置有隔热装置。
一种高温合金定向凝固的浇注方法，在浇注过程中对陶瓷型壳施加外力，使陶瓷型壳与水冷铜盘之间的位置关系不发生变化。
进一步地，为了更好的实现本发明，采用l型的夹子对陶瓷型壳进行夹持，使夹子的横向部分对陶瓷型壳施加压力，使夹具的竖向部分与水冷铜盘连接。
进一步地，为了更好的实现本发明，浇注的速度为2kg/s-3kg/s。
本方案所取得的有益效果是：
(1)本方案通过对陶瓷型壳施加外力，使陶瓷型壳与水冷铜盘的位置关系保持固定，从而避免浇注用的合金液流入到陶瓷型壳与水冷铜盘的间隙后将陶瓷型壳向上抬起，能够有效防止出现严重漏钢的现象，保护铸造炉的安全，避免浇注失败；
(2)利用l型的夹子便于对陶瓷型壳施加压力，同时也方便夹子本身的安装、固定，有利于增强陶瓷型壳的稳定性；
(3)利用滑槽使夹子的高度能够进行调整，从而保证夹子对陶瓷型壳施加稳定、有效的压力。
附图说明
图1为浇注结构的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为浇注结构在加热器内的安装示意图；
图4为隔热装置的结构示意图；
其中1-陶瓷型壳，2-陶瓷型壳铸件部分，3-陶瓷型壳底盘，4-水冷铜盘，5-夹子，6-石墨板，8-漏斗，81-浇注管道，9-加热器，10-隔热板，11-水冷环，12-陶瓷型壳浇口杯。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1、图2所示，本实施例中，一种高温合金定向凝固的浇注结构，包括水冷铜盘4、设置在水冷铜盘4上的陶瓷型壳1，所述的水冷铜盘4上设置有用于夹紧陶瓷型壳1的夹紧装置。
在进行浇注工作时，利用夹紧装置将陶瓷型壳1夹紧在水冷铜盘4上，使陶瓷型壳1与水冷铜盘4保持固定连接，受加工误差等因素影响，陶瓷型壳1与水冷铜盘4之间会存在一定的间隙，浇注的合金液会有一部分流入陶瓷型壳1与水冷铜盘4之间的间隙内，由于夹紧装置的夹持作用，能够避免陶瓷型壳1与水冷铜盘4之间的合金液将陶瓷型壳1抬起而破坏陶瓷型壳1的位置精度，同时能够防止在间隙内部合金液的作用下使间隙增加，以此能够保证浇注工作过程中，陶瓷型壳1的位置始终保持在设计的位置，从而保证浇注的质量。
实施例2：
在上述实施例的基础上，本实施例中，所述的夹紧装置包括若干个设置在水冷铜盘4上的l型的夹子5。采用l型的夹子5，利用横向部分压紧陶瓷型壳1，利用竖向部分与水冷铜盘4连接以保持夹子5本身的稳定性，能够根据水冷铜盘4与陶瓷型壳1的形状、位置关系等因素合理布局，并且能够使夹子5避开陶瓷型壳铸件部分2，避免夹子5对浇注工作造成干扰。
本实施例中，所述的水冷铜盘4上设置有与夹子5数量对应的锁紧螺钉，所述的夹子5上设置有用于锁紧螺钉穿过的滑槽。通过使滑槽与锁紧螺钉配合，便于调节夹子5的高度，以此能够适应不同高度尺寸的陶瓷型壳底盘3，也能够进行微调以保证陶瓷型壳底盘3被压紧，从而提高陶瓷型壳1的稳定性。
旋进锁紧螺钉，还能够利用锁紧螺钉压紧夹子5，保证夹子5自身的稳定性。夹子5与锁紧螺钉的螺钉头之间能够设置垫片，利用垫片能够提高锁紧螺钉对夹子5施加的压力，并消除夹子5与锁紧螺钉之间因加工误差而存在的间隙，从而能够提高夹子5的稳定性。
本实施例中，所述的滑槽为开口向下的半通槽，在安装陶瓷型壳1的时候，不需要完全取出压紧螺钉，旋出至夹子5能够快速安装、取出的程度即可，以此方便快速安装、拆除陶瓷型壳1，有利于提高工作效率。
本实施例中，所述的夹子5的滑槽内对应设置有两个锁紧螺钉。利用两个锁紧螺钉能够限制夹子5的转动自由度，防止夹子5随意转动而难以压紧陶瓷型壳1，有利于保证陶瓷型壳1的稳定性。
本实施例中，所述的水冷铜盘4的圆柱面上能够加工出小平面，将螺钉孔设置在小平面上，以此能够提高夹子5的稳定性，避免夹子5随意移动而导致陶瓷型壳1的稳定性变差。以此也便于加工螺纹孔，避免螺纹孔偏离径向方向而影响夹子5的稳定性。
本实施例中，所述的夹子5设置有三个且呈环形均匀分布在水冷铜盘4的圆周方向。以此能够通过对陶瓷型壳底盘3的三点施加压力而使陶瓷型壳底盘3保持稳定，避免夹子5占据陶瓷型壳底盘3上较多的空间而影响浇注工作。
本实施例中，所述的夹子5与水冷铜盘4贴合的面为与水冷铜盘4圆柱面等径的内凹曲面。以此能够使夹子5与水冷铜盘4完全贴合，避免夹子5与水冷铜盘4呈线接触而降低夹子5的稳定性。
本实施例中，所述的夹子5与陶瓷型壳底盘3接触的面设计为外凸的圆柱面或圆球面，以此能够消除因加工误差而导致夹子5与陶瓷型壳底盘3之间的间隙，从而保证夹子5将陶瓷型壳底盘3压紧。
实施例3：
如图3所示，在上述实施例的基础上，本实施例中，所述的夹子5上方设置有隔热装置。浇注工作需要在高温环境下进行，利用隔热装置将夹子5与高温环境进行隔离，避免夹子5受高温影响而导致变形，从而避免陶瓷型壳底盘3的稳定性受到影响。
本实施例中，所述的隔热装置采用石墨板6，如图4所示，所述的石墨板6上设置有用于陶瓷型壳1穿过的通孔，将石墨板6覆盖在陶瓷型壳底盘3上方，使石墨板6遮盖夹子5，浇注结构整体安装在加热器9内，陶瓷型壳1在加热器9内被加热至预定温度。
加热器9设置在水冷环11上，水冷环11上设置隔热板10，石墨板6设置在隔热板10上。通过隔热板10及石墨板6，减少加热器9对铸件糊状区部分的热辐射影响，从而提高其温度梯度，确保铸件质量。
本实施例中，所述的加热器9上设置有位于陶瓷型壳浇口杯12上方的漏斗8，漏斗8底部设置有对准陶瓷型壳浇口杯12的浇注管道81，通过向漏斗8灌入用于浇注的合金液，使合金液通过浇注管道81进入陶瓷型壳浇口杯12内，将浇注的速度控制在2kg/s-3kg/s，有效降低合金液的充型速度，并使少量合金液优先进入陶瓷型壳底盘3与水冷铜盘4之间的间隙内，经水冷铜盘4激冷作用迅速凝固，防止后续充入的合金液继续进入间隙。
本实施例中，其它未描述的内容与上述实施例相同，故不赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种高温合金定向凝固的浇注结构，包括水冷铜盘(4)、设置在水冷铜盘(4)上的陶瓷型壳(1)，其特征在于：所述的水冷铜盘(4)上设置有用于夹紧陶瓷型壳(1)的夹紧装置。
2.根据权利要求1所述的一种高温合金定向凝固的浇注结构，其特征在于：所述的夹紧装置包括若干个设置在水冷铜盘(4)上的l型的夹子(5)。
3.根据权利要求2所述的一种高温合金定向凝固的浇注结构，其特征在于：所述的水冷铜盘(4)上设置有与夹子(5)数量对应的锁紧螺钉，所述的夹子(5)上设置有用于锁紧螺钉穿过的滑槽。
4.根据权利要求3所述的一种高温合金定向凝固的浇注结构，其特征在于：所述的夹子(5)的滑槽内对应设置有两个锁紧螺钉。
5.根据权利要求4所述的一种高温合金定向凝固的浇注结构，其特征在于：所述的夹子(5)设置有三个且呈环形均匀分布在水冷铜盘(4)的圆周方向。
6.根据权利要求5所述的一种高温合金定向凝固的浇注结构，其特征在于：所述的夹子(5)与水冷铜盘(4)贴合的面为与水冷铜盘(4)圆柱面等径的内凹曲面。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的一种高温合金定向凝固的浇注结构，其特征在于：所述的夹子(5)上方设置有隔热装置。
8.一种高温合金定向凝固的浇注方法，其特征在于：在浇注过程中，对陶瓷型壳(1)施加外力，使陶瓷型壳(1)与水冷铜盘(4)之间的位置关系不发生变化。
9.根据权利要求8所述的一种高温合金定向凝固的浇注方法，其特征在于：采用l型的夹子(5)对陶瓷型壳(1)进行夹持，使夹子(5)的横向部分对陶瓷型壳(1)施加压力，使夹子的竖向部分与水冷铜盘(4)连接。
10.根据权利要求8所述的一种高温合金定向凝固的浇注方法，其特征在于：浇注的速度为2kg/s-3kg/s。
技术总结
本发明公开了一种高温合金定向凝固的浇注结构和浇注方法，包括水冷铜盘、设置在水冷铜盘上的陶瓷型壳，所述的水冷铜盘上设置有用于夹紧陶瓷型壳的夹紧装置，在浇注过程中利用夹紧装置对陶瓷型壳施加外力，使陶瓷型壳与水冷铜盘之间的位置关系不发生变化。本发明的有益效果是：本方案通过对陶瓷型壳施加外力，使陶瓷型壳与水冷铜盘的位置关系保持固定，从而避免浇注用的合金液流入到陶瓷型壳与水冷铜盘的间隙后将陶瓷型壳向上抬起，能够有效防止出现严重漏钢的现象，保护铸造炉的安全，避免浇注失败。
技术研发人员：王海洋;杨照宏;张琼元;李林蓄;杨啊涛;贺群功;赵代银;伍林;何建;李应平;何磊;徐鹏;裴玉冰
受保护的技术使用者：东方电气集团东方汽轮机有限公司
技术研发日：2020.05.22
技术公布日：2020.08.28
声明：
“高温合金定向凝固的浇注结构和浇注方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：东方电气集团东方汽轮机有限公司
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2024年06月14日 ~ 16日 
