Способ получения отливок и слитков

Способ получения отливок и слитков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 0 7/00

fg,,0, s I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4906328/02 (22) 19.12.90 (46) 30.09.92. Бюл. М 36 (71) Мариупольский металлургический институт (72) А, М. Скребцов, Л. А. Дан, В. В. Килочкин и Б. А. Павлюк (56) Авторское свидетельство СССР

N 11442244994466, кл. B 22 D 7/00, 1986. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК И

СЛИТКОВ (57) Использование;в металлургии при получении слитков и отливок любой формы, в которых затвердевание отливки сопровожИзобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении слитков и отливок любой формы, в которых затвердевание отливки сопровождается питанием жидким расплавом из прибыли.

Для измельчения структуры зерна металла и улучшения его служебных свойств к настоящему времени разработаны способы воздействия на жидкий металлический расплав в отливке и в ее прибыли.

Известен способ получения отливок, заключающийся в воздействии на кристаллизующийся металл электромагнитным полем, Недостатками этого способа являются: низкий коэффициент использования энергии, громоздкость устройств, сложность осуществления способа при отливке крупных отливок в песчано-глинистые формы, возможность замешивгния в расплав окружающего воздуха.

„, . Ы,, 1764781 А1 дается питанием жидким расплавом из прибыли для улучшения качества литого металла при упрощении способа его получения.

Сущность: способ воздействия на металл прибыли заключается в погружении рабочего органа в верхний слой металла прибыли, рабочий орган в момент окончания заливки погружают перпендикулярно верхнему уровню расплава на глубину 0.01-0,10 высоты прибыли и перемещают горизонтально, перемешивая поверхностный слой расплава, с частотой от 0,1 до 2,0 перемещений (или возмущений) расплава в каждой точке его поверхности за 1 с.

Известен способ получения слитков, заключающийся в газоимпульсной обработке расплава, Недостатками способа являются: разрушение песчано-глинистой формы, засорение отливки неметаллйческими включениями, засасывание в расплав газов. Кроме того, способ подразумевает наличие дорогостоящего оборудования для всасывания и нагнетания газа.

Известен способ виброобработки жидкого металла (принят за прототип), включающий обработку жидкой фазы слитка возвратно-и оступ атель ными движения ми погруженного в жидкую фазу полого металлического стержня.

Обработку ведут после заполнения металлом внутренней полости погруженного стержня на 0,2 — 0,4 ее объема при соединении с атмосферой. Рекомендуемая глубина погружения стержня составляет 0,85-0,95 высоты металла в прибыльной части слитка.

При этом происходит интенсивное переме1764781 б к ,т были, не исключает напраеленной та шивание всего объема жидкой фазы слитка в процессе виброимпульсного воздействия.

Недостатками йзвестного способа являются: разрушение песчано-глинистых форм, засорение отливки неметаллическими включениями, возможность захвата окружающего воздуха турбулентным потоком перемешива емЪго,расплава, а также затрудненность обработки масс металла, Цель изобретения — улучшение качества литого металла при упрощении способа его получения.

Поставленная цель достигается тем, что ч в способе воздействия на металл прибыли, заключающемся в погружении рабочего органа в верхний слой металла прибыли, рабочий орган в момент окончания заливки погружают перпендикулярно верхнему уровню расплава на глубину 0,01 — 0,10 высоты прибыли и перемещают горизонтально, перемешивая поверхностный слой расплава, с частотой от 0,1 до 2,0 перемещений (или возмущений) расплава в каждой точке

его поверхности за 1 секунду. Перемещения продолжаются от момента окончания заливки расплава в форму до конца затвердевания металла в отливке и прибыли, т, е. до момента времени, когда из-за увеличения вязкости металла вблизи температуры ликвидуса становится невозможным воздействие на расплав, Роль рабочего органа исполнительного механизма может выполнять: пруток металла, пластина; несколько отделенных друг от друга прутков, пластин и т. и„ механически скрепленных в единое целое.

Достигаемый положительный технический эффект от предлагаемой совокупности действий объясняется следующим образом. . При моделировании процесса кристаллизации расплава авторы использовали известный способ, Моделирование на прозрачной модели из тиосульфата натрия (Йа2Я20з 5Н20) позволило обнаружить, что недопущение образования затвердевшей корочки на поверхности прибыли перемешиванием слоя расплава, оговоренной выше глубины, металлическим прутком приводит к охлаждению расплава в верхней части прибыли и образованию мелких, изолированных друг от друга кристаллов, Опускаясь вниз в гравитационном поле и под воздействием нисходящих конвективных потоков эти кристаллы оседают на дно формы, образуя мелкую однородную структуру во всем объеме отливки.

Очевидно, что связанное с объемной кристаллизацией образование мелких изолированных друг от друга кристаллов в при5

l кристаллизации от стенок и дна фаормы. При этом следует учесть, что направленная кристаллизация будет иметь место лишь до начала воздействия на прибыль, которое приводит к инициализации "дождя" изолированных кристаллов, подавляющего направленную кристаллизацию.

Опыты показали, что предлагаемый способ улучшения качества металла эффективен: а) для вертикального питания расплавом тела отливки г|о направлению сверху вниз, б) -для горилзойтальнокго питания расплавом тела отливки из прибыли (в зоне действия прибыли).

Необходимым условием образования в прибыльной части мелких изолированных друг от друга кристаллов, а следовательно, и достижения поставленной цели изобретения является наличие свободной от корочки закристаллизовавшегося металла поверхности прибыли. Поддерживать это условие позволяет погружение рабочего органа в прибыль на оговоренную выше глубину.

Меньшая, чем 0,01 высоты прибыли, глубина погружения рабочего органа неэффективна, т, е. в этом случае возможно образование на поверхности прибыли корочки затвердевшего металла. Цель изобретения достигнута не будет. Большая, чем 0,1 высоты прибыли, глубина погружения рабочего органа в прибыль йриводит к вовлечению в область воздействия за счет физических свойств металла (вязкости, несжимаемости и др.) практически всего объема кристаллизующегося металла, т. е. к известным техническим решениям (см, выше). Цель изобретения достигнута не будет, В качестве материала рабочего органа может быть использован металл с температурой плавлейия не ниже, чем температура плавления металла отливки.

Цель изобретения достигается лишь в том случае, : когда частота воздействия на расплав находится в пределах 0,1 — 2,0 перемещений за 1 секунду. Частота перемещений меньшая нижнего предела, приведет к тому, что в паузах между воздействйями пройдет направленная кристаллизацйя от стенок и дна формы, металл не будет иметь мелкозернистой равноосной структуры, таким образом цель изобретения достигнута не будет, Частота перемещений раксплава, большая верхнего предела, приводит к "за-.. мешиванию" в расплав газов, обломков корки затвердевшего металла: металл будет насыщаться гетерогенными включениями.

Цель изобретения доСтигйута не будет, т, к. подобные включения приводят к ухудшению структуры и механических свойств "мелла.

1764781

c, 5

Сравнение предложенного технического решения с прототипом позволяет выявить отличительные признаки, что дает возможность сделать вывод о соответствии 5 его критерию изобретения "новизна".

В результате поиска авторы не обнаружили техническое решение, содержа@ее от-" личительные признаки изобретения, 10 следовательно, предложенное решение соответствует критерию изобретения "существенныеые отличия".

Предлагаемый способ осуществляется 15 следующим образом. В литейную форму, ли- . бо в изложницу, имеющую прибыльные полости, заливают жидкий металл. В момент окончания заливки расплава в прибыль перпендикулярно его свободной поверхности 20 вводят рабочий орган (металлический пруток) на глубину, равную 0,01 — 0,10 высоты прибыли (см. фиг. 1; на фиг. 1: а — тело отливки; б — тело прибыли; в — рабочий орган; Л вЂ” глубина погружения рабочего ор- 25 гана, т. е. высота слоя перемешиЬаемого расплава в прибыли). После этого рабочий орган начинают перемещать в горизонтальной плоскости, охватывая максималЬно возможную площадь поверхности. Траектория 30 перемещения конца рабочего органа в расплаве может быть различной: периодические синусоидальные кривые, отрезки ломаной линии, вращение по кругам, элипсам и другим линиям, Движения рабочего 35 органа препятствуют образованию сплошной корочки затвердевшего металла на поверхности расплава в прибыли и приводят к возникновению большого количества изолированных кристаллов металла в переме- 40 шиваемом слое расплава.

Предлагаемый способ обеспечивает получение однородной мелкокристаллитной структуры, улучшение механических 45 свойств металла отливки. Технология осуществления.способа более проста и экономична по сравнению с известными решениями (см. прототип и аналоги), тэк как воздействию подвергается лишь тонкий по- 50 верхностный слой жидкого металла, а не весь объем металла отливки, Пример конкретного выполнения,,Способ опробовали в лаборатории литейного производства Мариупольского металлургического института.

Опыт. 1. Была отлита партия слитков из алюминиевого сплава АЛ2. Размер.слитков:

82x82x(115+45) мм. Высота йрибыли 45 мм, Температура заливки 730 С. Воздействие осуществляли "стальным прутком ф 2,5 мм, вводя его после заливки в прибыль отливки и перемещая "его в двух взаимоперпендикулярных направлениях в горизонтальной

Плоскости. Количественные параметры воздействия и результаты осмотра макротемплетов, а также механические свойства образцов, отобранных от слитков, приведены в таблице 1, Опыт 2. Была отлита партия отливок из бронзы Бр. А7. Воздействие осуществляли аналогично опыту 1. Результаты опыта представлены в таблице 2.

Полученные результаты показывают, что осуществление воздействия с параметрами,. находящимися в оговоренных выше пределах (М 3, 4, 5 опытов М 1 и M 2), обеспечивает достижение поставленной цели.

Способ позволяет повысить по сравнению с прототипом однородность металла, что приводит к улучшению качества отливок, при этом механические свойства возрастают в среднем íà 20%, Формула изобретения

Способ получения отливок и слитков, включающий заливку расплава в литейную форму и воздействие на расплав в прибыльной части посредством перемещения рабочего органа, погруженного в расплав перпендикулярно зеркалу расплава, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества отливок и слитков и упрощения процесса обработки, погружение рабочего органа ведут после окончания за ливки на глубину 0,01 — 0,10 высоты прибыльной части, а воздействие осуществляют на поверхностный слой расплава, перемещая конец рабочего органа в горизонтальной плоскости на указанной глубине из исходной в исходную точку с частотой 0,1 — 2,0 колебаний величины заданной траектории за 1 с.

1764781

Таблица 1

Параметры и результаты опытое по получению отливок алюминиевого сплава All2 н и е ч среднее значение по 10 замерам ьь среднее значение по 3 обрвэцам

Таблица 2

Параметры и результаты опытоа по получению отливок из бронзы бр. 47 ри меч а ние i среднее значение IlO 10 замерам среднее значение па 3 образцам

Составитель А. Скребцов

Техред М.Моргентал Корректор В. Петраш

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина 101 ! т

Заказ 3333 Тираж 341 Подписное

ВНИИ

НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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