專利名稱：一種定向凝固鑄造用隔熱擋板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及定向凝固技術(shù)，具體地說是一種應(yīng)用于定向凝固設(shè)備的新型高溫隔熱擋板。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)定向凝固過程中，合金錠熔化后澆鑄到在保溫爐中預(yù)熱的鑄型中，鑄型放置在水冷結(jié)晶器上，鑄型以一定的速度逐漸拉出保溫爐，形成鑄件較高的溫度梯度，這是形成金屬定向結(jié)晶組織的關(guān)鍵。為了達到最大的溫度梯度，關(guān)鍵是要使保溫爐熱區(qū)的熱量向保溫爐外冷區(qū)的熱輻射損失減到最小，使熱量主要通過水冷結(jié)晶器傳導(dǎo)以及通過在保溫爐外的鑄型表面向外界輻射散失。為了促進垂直于零件橫截面的定向熱流(加大該方向上的溫度梯度)，一般在保溫爐底部設(shè)置一種隔熱擋板，通過隔熱擋板將加熱區(qū)和冷卻區(qū)兩部分隔開。隔熱擋板隔熱效果對固液界面前沿的溫度梯度有直接的影響。
目前，定向凝固設(shè)備中隔熱擋板主要為環(huán)狀且尺寸固定的剛玉環(huán)、鉬片、多層鉬片夾石墨氈等。這些隔熱擋板共有的缺點在于無法根據(jù)模殼形狀尺寸改變隔熱擋板的形狀和尺寸，它們都是環(huán)狀的，與模殼距離較遠，這導(dǎo)致加熱區(qū)的熱量從模殼跟隔熱環(huán)之間大量輻射損失到外界，尤其是輻射到冷卻區(qū)的熱量嚴重影響了上下區(qū)的溫度梯度。剛玉環(huán)和鉬片結(jié)構(gòu)的另一個缺點在于使用不方便，需要復(fù)雜制備工藝和后續(xù)加工才能制成，成本高，而且很難制成復(fù)雜形狀。另外剛玉環(huán)在高溫使用中容易開裂，從而影響其隔熱效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種定向凝固中，提高溫度梯度、隔熱效果好、成本低廉、使用方便的新型復(fù)合石墨硬氈高溫隔熱擋板。
本發(fā)明提供一種定向凝固鑄造用隔熱擋板，其特征在于由兩塊或多塊拼合而成，外圈與爐殼緊密結(jié)合，內(nèi)圈形狀尺寸和所用模殼形狀尺寸吻合，使其之間的縫隙控制在0.5-10mm，以保證上下拉動模殼時，模殼運動不受復(fù)合石墨硬氈擋板影響。該隔熱擋板可以用很多方法固定在定向凝固爐的鑄型保溫爐加熱區(qū)下方，例如可以應(yīng)用鉬絲或者夾片將其固定。
本發(fā)明提供的定向凝固鑄造用隔熱擋板，其塊在厚度上可以由一片或多片石墨硬氈構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供的定向凝固鑄造用隔熱擋板，其塊的厚度為0.5～8cm。
本發(fā)明提供的定向凝固鑄造用隔熱擋板具有如下優(yōu)點1、不但具有很好的隔熱效果，而且使用方便。由于本發(fā)明中將復(fù)合石墨硬氈帶有石墨紙的一面朝向保溫爐內(nèi)，在高溫下表面較強的光澤反射輻射熱的效果好。另外，復(fù)合石墨硬氈本身具有很好的隔熱效果，通過裁減或切割技術(shù)使其外圈與鑄型保溫爐爐體緊密結(jié)合，內(nèi)圈形狀尺寸和所用模殼外圈形狀尺寸吻合，使其之間的縫隙控制在0.5-10mm，這樣能達到更好的隔熱效果。與以往所有環(huán)形隔熱擋板比較，與模殼之間距離顯著減小，隔熱效果明提高。
2、與現(xiàn)有技術(shù)中剛玉環(huán)或者專利01250519.6提到的三層鉬片夾一層石墨氈做隔熱擋板相比，制造更方便，只要將其復(fù)合石墨硬氈對應(yīng)鑄型保溫爐和模殼尺寸切割或者裁減而不需要機械加工，然后固定在加熱區(qū)下方即可，隔熱擋板形狀可隨鑄型形狀、尺寸的改變而改變。
3、采用本發(fā)明時溫度梯度提高很明顯，得到更理想的定向結(jié)晶組織。


圖1為復(fù)合石墨硬氈隔熱擋板在定向凝固鑄造中應(yīng)用的示意圖；圖2為圖1的AA剖面圖；圖3為傳統(tǒng)隔熱擋板在定向凝固鑄造中應(yīng)用的示意圖；圖4為應(yīng)用本發(fā)明的定向設(shè)備拉出定向板狀試樣宏觀腐蝕后的照片；圖5為應(yīng)用一般環(huán)形隔熱擋板的定向設(shè)備拉出定向板狀試樣宏觀腐蝕后的照片。
具體實施例方式
下面結(jié)合實例進行詳述。
如圖1所示，對于某特定的模殼(1)，隔熱擋板(2)選用70mm厚的石墨硬氈，石墨硬氈，可以從相關(guān)供應(yīng)商處得到，例如德國SGL炭材料集團生產(chǎn)的SIGRATHERM石墨硬氈，中國遼陽炭制品廠生產(chǎn)的石墨硬氈等，石墨硬氈為多層結(jié)構(gòu)，至少一面表面有石墨紙，中間部分為石墨纖維，應(yīng)用裁減或切割技術(shù)使其外圈與鑄型保溫爐爐體(3)緊密結(jié)合，內(nèi)圖形狀尺寸和所用模殼外圈形狀尺寸吻合，使其之間的縫隙(4)控制在0.5mm，同時保證上下拉動模殼時，模殼運動不受復(fù)合石墨硬氈擋板影響。由于模殼的底盤(11)和澆口(12)形狀、尺寸與鑄件區(qū)域即模殼中段部分(13)差異很大，為了更好的隔熱，可將復(fù)合石墨硬氈(2)切成兩半，將復(fù)合石墨硬氈中間裁成與模殼中段部分(13)形狀吻合。用固定在加熱爐殼(3)上的夾片(5)將復(fù)合石墨硬氈固定在加熱區(qū)下方。
將該隔熱擋板應(yīng)用于真空高溫環(huán)境下，位于加熱區(qū)的下方。復(fù)合石墨硬氈有石墨紙的一面朝上，在高溫下表面有較強的光澤，反射輻射熱的效果好，復(fù)合石墨硬氈本身具有很強的隔熱效果。
將該隔熱擋板用于自行研制的定向凝固設(shè)備(如圖1和2所示)，溫度梯度較以剛玉環(huán)或鉬片環(huán)作隔熱擋板(如圖3所示)有了很大提高。應(yīng)用該隔熱擋板與應(yīng)用一般環(huán)形隔熱擋板的定向設(shè)備拉出定向板狀試樣宏觀腐蝕后的對比見圖4和圖5。
權(quán)利要求
1.一種定向凝固鑄造用隔熱擋板，其特征在于由兩塊或多塊拼合而成，外圈與鑄型保溫爐爐體緊密結(jié)合，內(nèi)圈形狀尺寸和所用模殼形狀尺寸吻合，使其之間的縫隙控制在0.5-10mm。
2.按照權(quán)利要求1所述的定向凝固鑄造用隔熱擋板，其特征在于所述的塊在厚度上由一片或多片石墨硬氈構(gòu)成多層結(jié)構(gòu)。
3.按照權(quán)利要求1所述的定向凝固鑄造用隔熱擋板，其特征在于所述的塊的為厚度0.5～8cm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種定向凝固鑄造用隔熱擋板，其特征在于由兩塊或多塊拼合而成，外圈與鑄型保溫爐爐體緊密結(jié)合，內(nèi)圈形狀尺寸和所用模殼形狀尺寸吻合，使其之間的縫隙控制在0.5－10mm，以保證上下拉動模殼時，模殼運動不受復(fù)合石墨硬氈擋板影響。該隔熱擋板可以用很多方法固定在定向凝固爐的模殼加熱區(qū)下方，如用鉬絲或者夾片將其固定。本發(fā)明提供的定向凝固鑄造用隔熱擋板具有如下優(yōu)點不但具有很好的隔熱效果，而且使用方便，由于復(fù)合石墨硬氈帶有石墨紙的一面朝向保溫爐內(nèi)，在高溫下表面較強的光澤反射輻射熱的效果好，與以往所有環(huán)形隔熱擋板比較，與模殼之間距離顯著減小，隔熱效果明顯提高；制造更方便；溫度梯度提高很明顯，得到更理想的定向結(jié)晶組織。
文檔編號B22D27/04GK1853826SQ20051004634
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者張健, 燕冰川, 樓瑯洪 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所