Способ изготовления отливок

Способ изготовления отливок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к производству отливок из сплавов, склонных к ликвации по плотности. Цель изобретения - улучшение качества отливок за счет исключения ликвации по плотности. Расплавляют шихту с получением однофазного расплава сплава, заливают и охлаждают расплав в форме 3 с получением центробежной отливки. Центробежные силы в расплаве создают путем колебательного кругового перемещения формы 3 вокруг горизонтальной оси 2, при этом в верхней точке середины цикла колебания величину центробежного ускорения устанавливают вдвое превышающей величину ускорения силы тяжести. Число оборотов эксцентрика 6 кривошипно-шатунного механизма, обеспечивающего указанное перемещение формы 3, определяется по зависимости N=42,3R<SB POS="POST">1</SB>/R√*98M<SP POS="POST">.</SP>R, 1/мин. При возбуждении колебаний электромагнитными импульсами частоту колебаний определяют с учетом условий φ<SB POS="POST">макс</SB>=2/R, N=42,3/φ<SB POS="POST">макс</SB>√*98M<SP POS="POST">.</SP>R, 1/мин. Для маточных растворов с низкой вязкостью число оборотов эксцентрика кривошипно-шатунного механизма определяют по зависимости N=√1800G(M<SB POS="POST">в.ф</SB>-M<SB POS="POST">р</SB>)/√/φ <SP POS="POST">2</SP>(2/R)<SP POS="POST">2.</SP>R<SB POS="POST">1</SB><SP POS="POST">.</SP>*98M(β<SP POS="POST">.</SP>M<SB POS="POST">в.ф</SB>-M<SB POS="POST">р</SB>), где G - ускорение силы тяжести

M<SB POS="POST">в.ф</SB> - плотность выпадающей фазы

M<SB POS="POST">р</SB> - плотность расплава

R - эксцентриситет кривошипа

R - расстояние от оси крепления шатуна до оси колебаний

R<SB POS="POST">1</SB> - расстояние от центра тяжести залитой формы до оси вращения

μ - коэффициент, равный среднему отношению вертикальной составляющей центробежного ускорения к его полной величине

β - отношение центробежного ускорения, возникающего в выпадающей фазе к центробежному ускорению маточного расплава. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИ!!

РЕСПУБЛИН (5!)5 В 22 D 27 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АетоРСНому Сеидатальствм (21,) 4420650/27-02 (22) 28,03.88 (46) 07.!0.90. Brarr. !!r 37 (75) Н.М.Рудницкий (53) 621.74.042(088.8) (56) Юдин С.Б. и др. Центробежное литье. — М.: Машгиз, !962, с.!29. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к производству отливок из сплавов, склонных к ликвации 1. по плотности. Цель изобретения — улучшение качества отливок за счет исключения ликвации.по плотности, Расплавляют шихту с получением однофазного расплава сплава, заливают и охлаждают расплав в Форме

3 с получением центробежной отливки., Центробежные силы в расплаве создают

- ИЮ 1 .,- ЛТ (. где g - ускорение силы тяжести! и я ф плотность выпадающей Фазы и: — плотность расплава r — эксцентриситет кривошипа! R — расстояние от оси крепления шатуна до оси колебании, R. - расстояние от центра тяжести I залитой Формы до оси. вращения; р—

/Р), р(р шеф- чо),, коэффициент, равный среднему отношению вертикальной составляющей центробежного ускорения к его полной вели" чине; p. — отношение пентробежного ускорения, возникан1шего в выпадающе и

Фазе к центробежному ускорению маточного расплава. 2 э.п,ф-лы, 1 ил, j в

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯЬ!

ПРИ ГКНТ СССР

„„SU„1597247 А I

2 путем колебательного кругового перемещения Формы 3 вокруг горизонтальной оси 2, при этом в верхней точке се-редины цикла колебания величину центробежного ускорения устанавливают вдвое превышающей величину ускорения силы тяжести. Число оборотов эксцентрика б кривошипно-шатунного механизма, обеспечивающего указанное ггере- мещение Формы 3, определяется по зависимости и 42,3P /r р Р., !/мин.

При возбуждении колебаний электромагнитными импульсами частоту колебаний определяют с учетом условий (/ „„ =

= к/R, n = 42,3/g „„., pR, /мин.

Для маточных растворов с низкой вязкостью число оборотов эксцентрика кривошипно-шатунного механизма определяют по зависимости

1597247

Изобретение относится к литейному г роизвРдсч ву кое1«1>атно, к производ ству отливок из сплавов, склонных к

ЛИКВЕЦИИ ПО ПЛОТНОСТИ.

Цель изобретения — улучшение se5 чества Отливок за счет исключения ликвации по плотности.

При осуществлении предлагаемого

СПОСОба реСПЛаВЛя>от ШИХту С ПОЛуЧЕпнем однофазного жидкого раствора спле. ве, залива>от и охлаждают такой раст-. вор в Форме, размещенной в специальном устройстве, которому сообша1от колебательные движения по круговой траектории, расположенной выше своего центра. При этом в частицах жидких или TBердых Фазу выпада«>ших в процессе охлаждения, а такж,е в объемах маточного раствора, о«ружаюших эти частицы, возникает переменное во времени центробежное ускорение, среднее значение которого возрастает с увеличением частоты и амплитуды создаваемых колебаний. 25

При величине центробежного ус«орения в верхней точке середины цикла ко — лебаний, равной удвоенной величине ускорения силы тяжести, на материальНУ>о ЧаетИЦУ ДЕйетВУЕт ВЕЛИЧИНа УСКОрения, равная ускорению силы тяжести, но направлейная вверх. В моменты остановок при колебательно11, движении это ускорение равно нулю,,поэтому возникают колебательные движения выпада>оШИХ ИЗ ЖИДКОГО РаетВОРа ВКЛ>оЧЕНИй С сохраняющимся на одном" уровне по вертикали центром их колебаний, При достаточно высокой вязкости используемого жидкого раствора величина амплитуды колебания и траектория движения частиц выпавшей Фазы может практически совпасть с амплитудой и траекторией дви>жения частиц маточного раствора, Окружающего выпавшие частицы. В этом случае при вертикаль- ной составля>ошей среднего значения центРобежного УскоРениЯ а ср ) Р = g ускорение силы тежести уравнова1>1ивеется цецтробежным ускорением как в диспергированных частицах, так и" в дисперсионной среде. Сплав практически находится в состоянии невесо" мости и различие .плотности его Фаз не.мешаеч их свободному иеремешивани>о, . 55

При недостаточной вязкости жидкого раствора колебатегьное движеНИЕ "":, >Папа>оШПХ ЧаСтИЦ ОтетаЕт От движения частиц окружа oJIего маточного раствора, При этом амплитуда когебвния выпадающих частиц оказ1 .веется меньшей, е радиус траектории колебаний бопьпим, чем у частиц маточнОГо раствора, и в выпавших частицах возникает меньшее по величине центробежное ускорение, чем в маточном растворе.

В результате в рвссмвтриввемои системе одновре14енно состояние невесомости всех Фаз сплаве никогда не достигается.

Для последнего случая получение качественных сплавов может быть осуществлено путем уравновешивания удельных весов маточного растворе и выпадающей

Фазы. Определение режимов такой обработки для сплавов с более легкой дисперсной фазой — сплава свинце с небольшим количеством алюминия и с более тяжелой дисперсной Фазой — сплава алюми11ия с небольшим количеством свинца заклк>чается в следующем.

Исходнь>е данные: в обоих сплавах центробежное ускорение в дисперсной

Фазе на 20% меньше, чем в дисперсионной среде, плотность жидкого свинца

10,3, а вл>оминия 2,4 кг/м, среднее значение вертикайьной составляк>щей центробежного ускорения, при которой наступает уравновешивение удельных весов свинца и алюминия (a я р и (ар 1 „,. Плотность Фез и. и >д оерт Условие равенства измененных под влиянием центробежного ускорения плотностей отдельных Фаз определяется уравнением (К = сp 3 )ш„(g t "- p 3 „)m« (1) Для сплава с дисперсной фазой из алюминия и дисперсионной средой из свинца, подставляя в (1) значение га )мр= 0 8L-„„ зр на о в чины центробежного ускорения 1. а р3

ВВр которое. возникает в дисперсионной среде

- 0,94g с> >»

Центробежное ускорение в дисперсной

Фазе (в алк>миниевом сплаве) на 20 меньше (а, ) веР = 0,8 0,94 = 0,75g

Бля сплавов с дисперсной Вазой из свинца по аналогии вер(" ср.> о

1597?47 шатуна вращается с помощью эксцентрика кривошипа 6, соединенного с элекромотором 7. Колебательные движения стержня 1 могут быть созданы любым другим известным способом.

В исходном состоянии в крайнем верхнем положении эксцентрика стержень I занимает вертикальное положение ° При этом углы поворота вала эксцентрика H отклонения стержня оТ вертикального положения равны нулю. При повороте эксцентрика по часовой стрелке на угол — стержень отклоняfr"

2 ется от своего вертикального положения на максимальный угол у (/

При дальнейшем вращении этого вала стержень возвращается в вертикальное положение, затем отклоняется на угол — с „„ в обратном направлении и при угле (= 2й возвращается в исходное положение.

При достаточной малой по сравнению с длиной шатуна 5 величине эксцентриситета кривошипа .6 отклонение оси шарнира 4 по горизонтали может быть принято равным rsin a(. Следовательно, rsin а =Rsin q u sin Ц

r — sin ы . Максимальная скорость.

R движения осН шарнира 4, возникающая при вертикальном положении стержня !, может быть приравнена к окружной скорости оси эксцентрика:

7(rn ч — р

30 где n — число оборотов в минуту двигателя.

При этом текущая скорость оси шарнира 4 равна

II гп 4 . гоз 4

Скорость движения центра массы охлаждаемого расплава увеличивается. в

Rl

11 раэ и равна

I7 rnR

= — cos

З. 30R

На чертеже приведена схема устрой- . ства для возбуждения центробежного ускорения в охлаждающих расплавах, реалиэуюшего предлагаемый способ.

Устройство состоит иэ стержня 1, нижний конец которого эакреилен на оси 2, позволяющей совершать этому стержню колебательные движения. Иа другом конце стержня жестко эакреплена Форма 3 с охлаждаемым расплавсм.

Стержень 1 с псмошью шарнира 4 связан с шатуном 5. Пругой конец этого

Текущее значение центробежного ускорения, возникающего в центре . ассы охлаждаемого пасилава, ири . том равнс

f 1 1 7

Vp fi r n

R оР<- 1; i

Среднее зиачеиие создаваем;го центробежного ускорения а, и< и".÷«:и;тыI

Ъ (пср с О 8 1,35 = 1,08g а|рт

В этом случае величина центробежного ускорения превосходит величину я, и равенство плотностей рассматриваемых

Фаэ наступает s условиях; когда расплав прижат к верхней крышке Р ормы.

Помимо вертикальной составляющей центробежного ускорения, снижающей величину @, частицы маточного раствора и диспергированные в этом растворе частицы подвержены влиянию горизонтальной составлякшей центробежного ускорения jag ги ускорению колебательного движения Формы. Велиъ гор чина (а р достигает своего максимального значения прн максимальных абсолютных значениях угла (р и с«п20 рости Ч О. Во всех случаях она направлена в сторону от центробежного положения кристаллизатора, и поэтому полностью уравновешивается эа каждую половину периода колебаний при изме25 ненении угла tp от -(p цо + lp u от + tp до — (f.

Ускорение колебательного движения направлено по касательной к траектории центра тяжести кристаллиэатора

30 в сторону его среднего положения, горизонтальная составляющая этого ускорения, как и горизонтальная сос- ° тавляющая центробежного ускорения, уравновешивается за каждую половину периода колебания кристаллиэатора В

1 тех случаях, когда вертикальная составляющая рассматриваемого ускоре— ния в дисперсных частицах оказывается меньшей, чем в окружающей среде, тра- 40 ектория таких частиц деФармируется в сторону увеличения ее радиуса, что в свою очередь приводит к снижению создаваемого в них центробежного ускорения, 45

1597247

Для маточных растворов с низкой вязкостью, при .использовании которых невесомость не достигается одновре5 менно н рвстворе и в выпадающей Фазе, число оборотов эксцентрика может быть определено из выражения (4) путем подстановки в него вместо вели" чины g значения f s pg Päëÿ маточного раствора. В этом случае в выпадающей иэ раствора Фазе создается центробежное ускорениЕ, при котором достигается равенство измененных этим ускорением удельных весов раствора и выпавшей Фазы.

Из представленных зависимостей следует, что для обеспечения условия создания величины центробежного ускоре" ння в верхней точке середины цикла колебания, ндвое пренышающей величину ускорения силы тяжести, число оборотон эксцентрика кривошипно-шатунного ,механизма определяется по зависимости а д Зы

1800, (3) 42,3 (4)30

-) Rp

40

В случае возбуждения колебаний электромагнитными импульсами частота может быть определена подстанов45

Ф Г кой в (4} значения Ч„„ „,.= 1, ° 1

42,3 гб ц„„„,Г R

50 вается для одной четверти периода колебания стержня l, при изменении угла

У в(от 0 до — (или угла от 0 до

) ° При каждом увеличении угла макс

Ф

o(ив величину — значения величины

2 ас оказываются одинакоными.

Таким образом

II (f

Кс а с . 3 2

При подстановке в (3) вместо в величины ускорения силы тяжести я на- ходится число оборотов и эксцентрика или частота колебаний стержня, при которых в центре масс обрабатываемого материала возникает среднее значение центробежного ускорения, равное величине g и наступает состояние невесомости

В {4) через р обозначен коэФфициент, равный среднему отношению вертикальной сбставлякяпей центробежного ускорения к его полной величине

Ч м< е а1 соз4а g р сов

ЗФ с макс

sin М м с

I fмк

При подстановке значения частоты из (4) и (2) получается выражение для определения текущего значения вертикальной состанлякппей центробежного ускорения прн ее среднем значении (а 7 6 P = g а 2gcos 4 (5) и где 13 — отношение центробежного ускорения, возникавшего в выпада" юшей Фазе, к центробежному ускорению маточного раствора или расплава.

Предлагаемый способ может быть также использован в других отраслях техники для получения дисперсных систем.

Формула изобретения

1. Способ изготовления отливок., включавший получение: одноФвзного.жидкого расплава, запинку его в литейную

Форму, эатнердевание расплава под действием центробежных сил, о .т,л и— ч а ю шийся тем, что. с целью улучшения качества отливок sa счет уменьшения ликвации по.плотности, центробежные силы создают путем колебательного кругового перемещения литейной Формы вокруг горизонтальной

1 оси, при этом величину центробежного ускорения н верхней точке середины цикла колебания устанавливают вдвое превышакяпей величину ускорения силы тяжести.

2. Способ пс и. 1, о т л и ч в юшийся тем, что центробежные силы создают кривошипно-швтунным или элек громвгнитным мехвниэмом, при этом

9 1597247 числО и. ОборОтов В 1 мин эксцентри«а кривошипно- шатунного механизма определяют по зависимости

n - 42,3

Rg

5 и

З.,Способ по и, l, o т л и ч а юш и и с я тем, что для сплавов с низкой вязкостью маточного растворе обеспечивают равенство средних значений измененного под влиянием центробежного ускорения удельного веса маточного раствора и выпадающей Фазы sa счет частоты г, колебаний при использовании эксцентрикового,. механизма, которую принимают Равной

1 где R, — расстояние от оси крепления шатуна на колеблющемся стержне до оси колебаний, м, г — эксцентриситет эксцентрика, а п1Р » р е коэццициент, равный м»кс среднему отношению вертикаль-15 иой составляющей центробежного ускорения к среднему значению его полной величиныg Где cp »„ максималь ное отклонение «олеблкшегося стержня от его вертикального положения, рад(R †расстояние от центра тяжести расплава до оси колебаний, и, а при возбуждении колебаний электромагнитными импульсами их частоту n

i .принимают равной

42 3 ш в.Ф вЂ” m ю.s и 42,3 у- (. ) iae р — отношение центробежного ускорения, возникающего в выпадаюшей Фазе, « возника20 ющему в маточном растворе, m — плотность частиц выпадающей Фазы;

m — плотность маточного растМ Р вора, 25 а при возбуждении колебаний электроФ магнитными импульсами, их частоту п принимают равной

42,3 — I /иии. м»кс

42,3 зс маис

Составитель В. Яковлев

Техред И.яндык

Редактор И. Горная

КоРРектоР М Кучерявая

Заказ 3025 Тираж 624 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101