791447 - Способ центробежного литья отливок

Способ центробежного литья отливок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

П И С А Н И"-K

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союэ Советскмк

Социалистмческнх

Республик

О иа М - 1,, <,791447

К АВТРРСХРМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0503.79 (21) 2732385/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 30.128ц Бюллетень Но 48

Дата опубликования описания 3ц1280 (5ЦМ. Кл.

В 22 0 13/00

Государственный комитет

СССР п0 делам изобретений и открытий (53} УДК 621. 74. . 042 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В.Г. Горенко, В.Ф. Злобин, Д.A. Хазанович и В.E. Яковчук (71) Заявитель

Институт проблем литья AH Украинской CCP (54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ ОТЛИВОК изобретение относится к области литейного производства, в частности к изготовлению отливок центробежным способом.

Известен способ центробежного литья, заключающийся в том, что металл заливают во вращающуюся форму и затем проводят последукщее снижение скорости вращения по мере затвердевания отливки. Скорость вращения форкы уменьшают до степени, соответствующей уменьшению гравитационного коэффициента на 20-30% на внешней поверхности отливки, а по достижении температуры солидус на внутренней поверхности отливки скорость вращения литейной формы уменьшают до степени, соответствующей дополнительному уменьшению гравитационного коэффициента еще на 25-35% на внешней поверхности. Это уменьшает влияние вибрации, способствует образованию горячих трещин в отливке 1 .

Недостатком этого способа является то, что при его использовании линейная скорость вращения Формы имеет большую величину и в результате этого развиваются большие центробежные силы, которые приводят к образо.ванию пригара на наружной поверхности отливок, при использовании стержней из песчаноглинистых смесей и преждевременному выходу из строя металлических форм.

5 Кроме того, рассматриваемый способ не обеспечивает повышение плотности внутренних слоев металла отливок, всплывание на внутреннюю поверхность неметаллических включений, серы и !

О фосфора, не позволяет снизить на внутреннеЯ поверхности отливок уровень остаточных напряжений или получить сжимающие напряжения.

Целью изобретения является разработка способа центробежного литья отливок, .обеспечивающего уменьшение пригара при использовании песчаных форм, увеличение стойкости металлических изложниц, повышение плотности

2О внутренних слоев отливок, улучшение микроструктуры металла и получение сжимающих напряжениЯ на внутреннеЯ поверхности отливок.

Поставленная цель достигается тем, 25 что заливку первой порции металла, соответствующей по весу 5-12% от общего веса отливки, проводят с секундной скоростью 0,6-8,0 кг/с в форму, вращающуюся с линейной ско3() ростьв на внутренней ее поверхности

791447

2,2 "4,6 м/с, а при заливке остальной части металла линейную скорость вращения формы унеличивают, например по линейному закону, до величины 5,2-9,1 м/с и заливку проводят с секундной скоростью больше первоначальной на 15-30В.

Известно, что при использовании песчаных форм благодаря наличию капиллярного давления жидкого металла в межзерновом пространстве формы образуется металлиэированный пригар, ®

Если песчаные формы используются для центробежного литья, то центробежные силы складываются с капиллярными и величина пригара увеличивается тем больше, чем больше скорость 15 вращения формы.

При использовании металлических форм в зависимости от скорости вращения изменяется кинетика образования и расширения зазора между от- Щ ливкой и металлической формой. Чем раньше образуется зазор и чем быстрее он увеличивается, тем до более низкой температуры прогревается поверхность кокиля и тем больше уве- д личивается его стойкость. Зазор образуется благодаря усадке охлаждаищейся отливки.его образование наступает тем раньше, чем меньше скорость вращения формы. 30

Если учесть, что в процессе образования пригара участвует только поверхностный слой металла, получаемый н результате заливки первой порции н форму, то становится ясным, что заливку первой порции металла необходимо проводить в форму, вращающуюся с оптимальной скоростью.

Вес металла первой порции должен находиться в пределах 5-12% от общего веса отливки. Обычно это соот- 40 ветствует припуску металла на наружной поверхности отливок на механическую обработку.

Если вес первой горции металла меньше 5,0Ъ, то на поверхности формы 45 не образуется сплошной слой металла, поэтому влияние скорости вращения на процесс образования пригара или на стойкость металлических форм оказывается не полным. В то же время, если вес первой порции металла больше 12,0Ъ, то толщина слоя металла оказывается такой, что дальнейщее ее повышение ие оказывает влияния на процесс проникновения металЛа в межзерновое пространстно, т.е. на процесс образования пригара.

Исследования показывают, что оптимальная секундная, скорость залинки первой порции металла в форму находится в пределах 0,6-8,0 кг/с. При 60 заливке ее со скоростью, превышающей

8,0 кг/с, наблюдается разбрызгивание металла, и могут образовываться корольки, а при уменьшении скорости заливки меньше 0,6 кг/с могут образоваться неслитины и полосчатая структура металла по сечению стенок отливок.

Большое влияние на процесс образования пригара, кинетику образования зазора между формой и отливкой и растяжение наружных слоев затвердевающего металла оказывает скорость вращения формы. Если линейная скорость вращения формы на внутренней ее поверхности меньше 2,2 м/с, то на внутренней поверхности отливки появляется дождевание, которое приводит в большинстве случаев к браку отливок. При увеличении линейной скорости вращения до величин, больших

4,6 м/с, сила центробежного давления на жидкий металл оказывается достаточной для продавливания металла в межзерноное пространство, и наступает образование пригара.

Для повышения плотности внутренних слоев отливок, улучшения микроструктуры металла и получения сжимающих напряжений на внутренней поверхности отливки необходимо увеличить линейную скорость вращения формы и секундную скорость заливки формы металлом.

Увеличение линейной скорости вращения форм в процессе их заливки до 5,2-9,1 м/с, например по линейному закону, позволяет в значительной степени удалить на внутреннюю поверхность отливки сеpy и фосфор, при этом часть отливки, обогащенная этими элементами, входит в припуск на механическую обработку.

Прн заливке форм, вращающихся в конечный момент с линейной скоростью меньше 5,2 м/с, второй порцией металла, подаваемой в форму с секундной скоростью, меньшей 0,72 кг/с улучшения микроструктуры металла по сечению стенок отливок не наблюдается. В то же время при увеличении линейной скорости вращения форм до величин, превышающих 9,1 м/с, происходит значительное растяжение под действием давления жидкого металла наружных затвердевших слоев отливки, и после окончательного затвердевания внутренние слои отливки имеют растягивающие напряжения.

При увеличении скорости заливки до неличин, превышающих 9,6 кг/с, в процессе заливки наблюдаются выбросы металла из формы, что недопустимо по технике безопасности.

Проверку предложенного способа центробежного литья отливок проводили на отливках гильз, кокилей и других заготовок, изготовляемых центробежным способом в,песчаные стержни и в металлические формы с теплоизоляционным покрытием. Параметры технологического процесса изготовления отливок центробежным спо791447 собом, используемые в проводииас исследованиях, приведены в таблице.

В таблице приведены данные полученные при изготовлении чугунных заготовок размером D p 365 ММ, 14н 300 мм н L 380 мм. Химичаский состав чугуна.был следующий, вес. Фг 3,26-3,41 углерода, 1,97-2,06 кремния, 0,86-0,88 марганца, 0,16 фосфора и 0,05 серы. Температура заливаемого чугуна находилась в пределах 1360-13750С.

Кэ таблицы видно, что отливки, изготовленные по технологии с обоз- . начением I и EI, соответствуют способу центробежного изготовления отливок,. взятому в качестве прототипа, по технологии с обозначением 1П первая порция металла заливается в форму, вРащающуюся с меньшей линейной скоростью, чем в предлагаемом способе, и вторая порция металла заливается с большей секундной скоростью. По технологии с обозначением

М nepsaa порция металла заливается с большей секундной скоростъю, и вторая порция металла заливается в форму; вращакщуюся с болъшей линейной скоростью, чем предусмотрено предлагаемым способом литъя.

По технологии с обозначением

ЪЧ-IX see параметры литья соответствуют предлагаемому способу.

Полученные данные показывают,что предложенный способ центробежного литья отливок позволяет уменьшить пригар при использовании песчаных форм, увеличить стойкость металлических изложниц с 2600 до 4350 эали15 вов, повысить плотность внутренних слоев отливки с 6,82 до 6,93 г/см, улучшить микроструктуру металла, получить сжимающие напряжения на внутренней поверхности отливок и эО повысить антифрикцнонные свойства металла.

791447

Ф3 1 I Х

g400 йоцц

Ю ! Ч с

«Ф !

1 Ч с

О) ° 1

1/Х хоо хнх5

О 0

Х ОЦЦ

Ю с

° Ф

C) О с

t«I

«-1

1 с

Ю! д! Х

q400

Х Э О! Х х н х: о ок коцо л

« с

«3

Ю Ф с

«.«

СО с

РЪ

1 х о х

q40 хэя

ынх о о

М О Ц

Ю с

Г Ъ ь с

Ю с

МЪ н

КхA аeo

ФФО неЕ

vxo

С Ъ

РЪ с «Ъ

«-1

К аe v

ЭЯФ наЕ

vxv

ЧР с

ГЧ

ЧЭ с

K%A а! о

e% e н Ф Е

ufo

1Ч с

1Ч

«Ф с

° -«

1 ь с м

3 х ьО ае v е я 9 неК

vzo

Ю с

Д I 1

g40 нх5 о ох

xozz

ХМ

0, ev

e IIIe

Э о хо

I хох

04 I

Ю с

CV н

МЪ

1 с

M с

° Ф

I а а! ео ю н ео ав

l х ой

I х а

5 х а

3 А хнa е ц 1 х а х мо аан

9МФQOЭ4

ОО1!1:ИИЫ

CtCAblK с хмнх1-e e хоМаeo,à!v еххаомеое ж 1; О а В!1!: а и .

791447

I СЧ

CO cY ъ е ф ! CC

Ch Y с с ф !

1 О

СО Ф Ъ с с 4

I ь

% аА

CO т4

1 ОЪ

4 РЪ с ь 1

Ц н о

I CO ! РЪ

РЪ м ф

1 ! 1О Ф РЪ

1 44Ъ чу РЪ с с

СЧ аА

1В чф 4"Ъ (Ъ с с (!

I (Ъ гЧ < Ъ

РЪ с ъ фс ! и о

И!

4Ъ

° У

1 СЧ ь гъ с с фс ф ь

1О

РЪ

М н о

И х х х э

Ц о н о

Ь х (6 о о о

И о

М х

Ф о

О о н

Х о

Ф х А

Э (6 P g ххОх 6 O 46 О Э Я Э ххобах6IН

Х 5О64ВИ4; ЕЦ о ыаоахэа

a6 A

М хнх ю

РОХ46Х5

: RxаЙИо

XOÖOà,I эыеноэ!

OVm6IaXIC

О 1 I 4 х л о но

Фэ" э

/XXV

ИNЯgй

Э!6» ОХ хааоох

gI6l64XI6 х4х хх х cQK ае о э н ж Д Х Х IaI О и

3МН 46Э о

IC XI 0O,â€”

ОН!,Х ЮО дэххх

° щ

О\ г!

Э й! ОЭ ф (! 10 Х Э щ

Й Р ФЖ

ОО! йМ

Г 1

О ф Ф т4 (Ч

5 I CO и! р с

О IC1

Ch а-1

° Э

О (Ч ФЧ

Р1

М! х

° °

Э х

Н1

Э 00

СЧ ь с

wа

0Ъ гЧ ь

О с 1

О (1

СЧ <Ч и

° °

) СЧ

Г ) Ч

Э х

Н! !

0 е

О фi M! !Ч

Д ъфч

Э и

ЩD!"

Щ с °

О !Ч Ч

В О! !Ч

g н!ч !

0 Г ) с

М !Ч

О!Ч 1 ь с

01 !Ч!

О О

<Ч <Ч ф

Q о о !

Э м

Н1-1

Э 10 с

М !Ч

u l ь

М чд

Ch М

Е0 е

В О гЧ (Ч м н

М Э

Н Х 1 РЪ и мч> !

0 Э

0 ФЬ1

Р 3

° а

Ch Ch !

О с

° -1

%-1

О ф

° 1Ч -1

Ф! с

Ф !

О с н

Ь ф

60 ф

1 Ч х13 н

t5 х о

Ц н о х

Ц о н о

«ч g ф, О

<а

01(Ч R

I а

O hl +

rE Ch

CO<Ч M

Г ФФ

° Ь ию ф!ЧЮ

Ю ФФ и ахe le ха омх

М 5,3 I I Ð! 1 M Ю L11

Д, Ъ Е ф

° Ф !"Ъ Р1 11

Д, Яь ив Яь

791447

Ф Э на1

V*M !

0 Э

Ои хм

1 х э

Х 1

l0 Э

Р Ф

Х I ййе! эоохй фимюо

>chgv м э э н !. а*юОх! к!ой ааоо

v*vtc

О 0ОЕ

791447

Формула изобретения

Составитель В. Васехин

Техред С.Мигунова

Корректор О. Ковинская

Редактор Д. Павлова

Тираж 889 Подписное

BHHHtlH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9177/9

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Способ центробежного литья отливок, включающий порционную заливку жидкого металла во вращающуюся форму отличающийся тем, что, с целью уменьшения пригара песчаных форм, увеличения стойкости изложниц, повышения плотности внутренних слоев металла, улучшения микроструктуры металла и получения сжимающих напряжений на внутренней поверхности отливки, заливку первой порции металла (5-12% от общего веса отливки) производят со скоростью 0,6-8,0 кг/с в форму, вращаемую с линейной скоростью на внутренней ее поверхности 2,2-4,б м/с, а при заливке остальной части металла линейную скорость вращения формы увеличивают по линейному закону до величины 5,2-9,1 м/с и заливку производят с секундной скоростью на 15-30% больше первоначальной.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 421424, В 22 0 13/00, 1972.

Способ центробежного литья отливок

Патент 791447