生产C型选晶器的模具的制作方法

本实用新型属于精密制造领域，具体涉及一种用于生产C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。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型公开了一种生产C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C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；上模座的底部表面对称开有选晶器上型腔；选晶器上型腔由中间向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；上模板固定于上模座的顶部，并贯通开设有射嘴；射嘴与上型腔相连通；下模包括下模座与下模板；下模座的顶部表面对称开有选晶器下型腔；选晶器下型腔由中间向两侧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；下起晶段、下直线约束段、下选晶段、下过渡段分别与上起晶段、上直线约束段、上选晶段、上过渡段相配合，并且下选晶段与上选晶段能够组合成C型管状；下导向槽中向上安装有下导向块；下导向块滑动于下导向槽中，并与上导向块相配合；下模板安装于下模座的底部。

进一步地，下选晶段与上选晶段能够组合成C型管状的直径为3.2mm，高度为16.4mm。

进一步地，上直线约束段与下直线约束段构成的管状直接约束段的直径为3.2mm，高度为4mm。

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，选晶器上型腔以及选晶器下型腔的数量均为4个。

进一步地，上导向块以及下导向块均为楔形块，两个斜面相对设置，并相互平行。

本实用新型提供了一种生产C型选晶器的模具，由上模以及下模组成；其中上模由上模座与上模板组成，上模座底部表面对称开有选晶器上型腔，由中间向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，下模中的下模座顶部表面对称开有与选晶器上型腔相配合的选晶器下型腔，由中间向两侧依次连通下起晶段、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；上选晶段与下选晶段组成选晶段的选晶段，呈C型管状；上过渡段与下过渡段组成选晶器的过渡段；呈C形状的选晶段可以对晶粒生长产生几何约束，使得晶粒在生长的过程中在C形状的选晶段内部通道内通过择优生长法竞争生长，最后只有一个晶粒长出选晶段顶部并长满整个型腔，从而得到单晶体。通过该模具制得的C型选晶器，相对于结构复杂的螺旋选晶器，由于其为平面二维图形，且拐角设计较少，所以其结构更为简单，模具制造加工方便，与此同时，由于选晶段的下端与起晶段的连接端呈圆弧状，晶粒在生长并逐渐进入C形状的选晶段的过程中会与圆弧状的拐角发生碰撞以进行择优生长并且不会由于拐角的突变而形成杂晶。

选晶段直径越小，选晶效率越高，然而，具有较小直径的选晶段的强度不够，本模具中的选晶段型腔直径为3.2mm，既可以保证选晶效率，又可以保证选晶段的强度，保证晶粒的顺利成型。选晶段高度越低，选晶段效率越高，然后，当选晶段高度过低时，将不能保证晶粒在选晶段内完全成型，本模具中选晶段高度为16.4mm，既可以保证选晶效率，又可以保证晶粒在选晶段内的完全顺利成型。选用4mm的直线约束距离既可以方便沾浆做膜壳，也节省了材料。同时选晶器上型腔以及选晶器下型腔的数量均为4个，大大提高了使用本模具制备C型选晶器的效率。并且上导向块以及下导向块均为楔形块，两个斜面相对设置，并相互平行，通过该结构保证了上模与下模在合模时，上模的上导向块能够带动下模的下导向块将上起晶段与下起晶段组成的起晶段型腔密封，完成C型选晶器起晶段的制造。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C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；

图2、本实用新型中上模的结构示意图；

图3、本实用新型中下模的结构示意图。

附图标记列表：上模座1、上模板2、上起晶段3、上直线约束段4、上选晶段5、上过渡段6、上导向槽7、上导向块8、射嘴9、下模座10、下模板11、下起晶段12、下直线约束段13、下选晶段14、下过渡段15、下导向槽16、下导向块17。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本实用新型提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1所示为本实用新型的结构示意图，本实用新型为一种生产C型选晶器的模具，包括上模与下模。

如图2，上模包括上模座1与上模板2；上模座1的底部表面对称开有选晶器上型腔；选晶器上型腔由中间向两侧依次连通有上起晶段3、上直线约束段4、上选晶段5、上过渡段6以及上导向槽7；上导向槽7中向下固定有上导向块8；上模板2固定于上模座1的顶部，并贯通开设有射嘴9；射嘴9与选晶器上型腔相连通。

如图3，下模包括下模座10与下模板11；下模座10的顶部表面对称开有选晶器下型腔；选晶器下型腔由中间向两侧依次连通有下起晶段12、下直线约束段13、下选晶段14、下过渡段15以及下导向槽16；下起晶段12、下直线约束段13、下选晶段14、下过渡段15分别与上起晶段3、上直线约束段4、上选晶段5、上过渡段6相配合，下选晶段14与上选晶段3能够组合成C型管状，直径为3.2mm，高度为16.4mm；下导向槽16中向上安装有下导向块17；下导向块17滑动于下导向槽16中，并与上导向块8相配合；下模板11安装于下模座10的底部。

上直线约束段4与下直线约束段13构成的管状直接约束段的直径为3.2mm，高度为4mm。

上起晶段3与下起晶段12构成的空心柱状起晶段的高度为12mm，壁厚为1.5mm。

上导向块8以及下导向块17均为楔形块，两个斜面相对设置，并相互平行。

以上选晶器上型腔以及选晶器下型腔的数量均为4个。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。