Литейная форма для получения отливок

Литейная форма для получения отливок

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соеетских

Социалистических (»>827245

АНИЕ

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.08.78 (21) 2660372/22-02 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень ¹ 17 (45) Дата опубликования описания 22.05.81 (51) М.Кл.з В 22 С 9/00

Госудлрствеииыи комитет

II0 делам изсбретеиий и открытий (l.744.3 (72) Авторы изобретения

Г. М. Воробьев, Н. M. Аптекарь, А. C. Тама

В. Б. Беловодский и В. С. Гудков

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (71) Заявитель (54) ЛИТЕЙНАЯ ФОРМА

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

У, „q+ р,с,(т,— т.,)1 р Сз(T — 20") Изобретение относится к л итейному п|роиз водству.

Совершенствование конструкции литейных форм для отливки изделий из высокоуглеродистых аустенитных сталей omipbIвает возможности для сокращения трудоемкоспи изготовления отливок,и повышения их качества. Поэтому эта задача является весьма актуальной.

Известна литейная форма для отливки изделия из высокоуглеродистой аустенитной стали, состоящая из верхней и нижней металлических опок, блока формовочной земли, заключенното,в этих опоках, поверхность внутренней полости которого повторяет поверхность отлив ки, стержней, предназначенных для формирования отверстий в отливке, и литниковой системы (1).

Известна также литейная форма, включающая рабочие оболочки из твплостойкого материала, заформованные в,песчаном блоке 12).

Недостатком этой конструкции литейной формы для отливки изделия из высокоуглеродистой аустенитной стали является то, что она,не позволяет получить мелкое .зерно в отливке.

Целью изобретен и я является измельчение зерна отли|вки за счет высокой скорости охлаждения при кристаллизации и обеспечение гомогыпизаци и в аустенитном сосD(MHHH IIpH OCTbIIBRHHH отливки непосредственно в литейной форме.

Указанная цель достигается тем, что верхняя и нижние рабочие оболочии выполнены из теплопроводного материала, преимущественно из,прафита, а блок из теплоизоляционного материала арми рован металлическими стержням и, закрепленными на верхней и нижней рабочих оболочках, при этом в качестве теплоизоляционного материала использован гранулированиый пеношамот, а объем верхней и яижней рабочих оболочек установлен стз соотношения: где VI — объем отливки; р — плотность .материала отливки;

q — удельная теплота кристаллизации;

Т, — температура заливии металла;

Т вЂ” температура эвтектическсао превер ащения сталя при охлаждении;

Ci — средняя удельная теплоем:кость стали в интервале температур;

827245 р2, С вЂ” плотность и удельная теплоемкость теплопро водного мате риала блока, внутренняя поверхность,которого повто ряет поверхность отливки;

V — объем блока из теплопроводного формо в очного материала.

На чертеже изображен вертикальный разрез предлагаемой л итей ной формы.

Литейная форума состоит из,верхней и ,нижней рабочих оболочек 1 и 2, блоков 8 и 4 из теплоизол яцион ного мате риала, стержней 5, предназначенных для ф ормирования отверстий e,отливке, л итн ико вой системы .б;внупренней металлической арgfBTypII 7.ДусдаФЬ теппоизоляционного ма ериЫа"и короба, 8.

Раап, а лЬнну1О сталь заливают через лийщиковр аустефу б в - полость А рабочих о4оло4вк 1 и 2"ид,теплопроводного формоaqmoro @Hгй а. С Е1%кни 5 служат для фор мирования отверстий в отливке. Верх,н яя и н и?княя Оболочки из TBIIJIoïpoÂotlíoÃÎ формовочного материала закреплены соответственно .в верхнем,и,нижнем блоках 8 и

4 из теплоизоляц ионного матер пала с помощью внутренней металлической арматуры 7. Скорость охлаждения отли вки после заливки расплBIBJIенной стали в форму будет определяться скоростью нагрева оболочек 1 m 2 из теплопроводного формовочного материала и отводам тепла через наружные стенки опок. С ло вышением скорости охлажден ия при кристаллизации происходит нзмельчение зерна отливки, так как при этом увеличиваетоя:количество цен11ров кристаллизации. В высокоуглеродистых аустен итных сталях затвердевание при Охлажден Ни заканчивается,при эвтектичеокой температуре. Поэтому для измельчения зерна отливо к из высокоуглеродистых аустенитных сталей, что очень важно для достижения высоких механических свойств, охлаждение следует:вести с максимально возможной скоростью,от температуры заливки до эвтектической температ уры, Начиная с эвтектической температуры, охлаждение .необходимо провод ить медленно, так, чтобы,в аустенитном состояни и происходило вьира внивание неоднородности химического состава, обязательно возникающего .при кристаллизации (порции р.асплава, затвердев аю щие последними, сильно обогащены:углеродом). Такой ре?кии охлаждения можно осуществить, если при остывании расплавленного металла тепло от отливки будет расходоваться, в основно м,,на напревание блока 8 из фо рмовочного матер Нала.

Количество тепла, которое выделяется при остывании отли вки от TBMIIIBpBTvры заливки Т, до эвтектической температуры Т?, оудет равно:

V1Р1q+ V,PIC,(T — T,), 15

После подста нов ки конкретных значений величин для стали Г1ЗЛ и графита в фор65 мчлч пол чали:

30 е

60 где первое слагаемое определяет количество тепла, выделяющегося при кристалл изации, а |второе — за счет снижения температурыы.

Если тепло,,выделяющееся llipm Осты.ванин отливки, расходуется только на нагреван ие оболочек, то можно записать уравнение теплового баланса:

V,p,q -1- V1о С1(Т1 — Т,) = Рр?С,(Т вЂ” 20 ), где в правой части cToiHT количество тепла, израсходованного на,нагреван ие оболочек 1 и 2 от комнатной температуры до эвтектической. Чем выше теплопро водность блока из формовочного материала, тем быстрее он нагрев ается до температуры Т2 и, следовательно, выше будет скорость охлаждения при кристаллизациями отливки и мельче зерно,в отли вке.

Блоки 8 и 4 из теплоизоляционного материала служат для того, чтобы,,нач иная от температуры Т2, отливка и оболочки 1 и 2 охлаждались медленно. Скорость охлаждения их определится тепло проводностью материала блоков и толщиной его слоя, окружающего оболочки 1 и 2, в блоках 8.и 4.

Поэтому для ускоренного охлажден ия отливки,в интер вале Tevrllep B Tymp T,— Т, объем оболочек,из теплопроводного материала должен определяться из формулы: иод - ц,c,1 ò, — т) ,С,(т. — 20 ) а для замедленного охлаждения в аустенитном состоянии от температуры Т, эти оболочки дол?кны находиться в теплоизоляторе.

Литейная форма для изготовленыя изделий из;высокоуглероднстой стал и п редло?KeHIHoH êoHñTðó êöHH, была опробована на примере литейной фэрмы для отл ивки зуба ко вша экскаватора ИВ-162 из высокоуглеродистой аустенитной стали Г13Л. Вес зуба экскаватора равнялоя 71 гг. В качестве теплоизолятора был использован .пеношамот. Поверхность внутренней полости оболочек 1 и 2 .повторяла IIQIBepxiHocTb отли вкн, .их изготавливали из монолитного граф.ит,а.

Объем графитовой оболочки определялся по .формуле:

v,p,q+ v,p,c,(ò, — т,) р,с2(т — 20 ) 827245

9,1 10 см Х7,0 г, см ><65 ?????? ??- -9,1 ???? 7,0 ?? ?????? 0,108>

Формула изо бр етения

15, р,д + F ii 7 > — 7 .,)) V

V— р.,С.,(Т., — 20- ) 45 где объем блока из теплолроводного материала; объем отливки; ллотность материала отливки; удельная теплота кристаллизации; температура заливки металла; температура,ко нца затвердевания отливки (эвтектическая температура); средняя теплоемкость металла отл и вки в интервале температу р; плотность,и удельная теплоемкость материала верхней и нижней рабочих оболочек.

Vl

Р1

50 т, Т2 с, Р2, С, Г рафито вая оболочка, внутренняя,поверхность .которой повторяла поверхность отливки зуба экскаватора, изготавливалась из двух половин. Для крепления графитовой оболочки,в опоке в .нее в|винчивали стержни. На этих стержнях закреплялась арматура теплоизоляционных блоков в аиде металлических стержней (пластин) . Теплоизоляпионные блоки изготавливали из гра,нулированного пеношамота. Для обеспечения проIHocTH литейной формы графитовую оболочку со смонтированной на ней металлической арматурой помещали в пряыоугольный короб 8 без верхней и нижней крылышек. Поверхность разъема оболочки совмещалась с,нижней открытой поверхностью короба. Через верхнюю открытую поверхность засыпали гранулированный пеношамот, смоченный силикатным клеем.

В процессе засыпки пеношамот утрамбовывался. После того, как .короб был пол. ,ностью засыпан пеношамотом, на коробе устана вливали верхнюю крышку. Толщина теплоизоляционного слоя из пеношамота составляла 40 †-50 см.

Таким же способом подготавливали вторую часть л итейной формы. После сушки,в течение трех дней форма приобрела удовлетворительную прочность. Затем форма собиралась из двух опок и произ водилась заливка жидкого металла в изготовленную литейную форму через воронку литниковой системы, укрепленную в верхней опоке из теплоизоляпионного материала. Вмонтиро ван ные в графитовую оболочку термопары показали, что температура

1160 С на отливке и оболочке устанавливалась за 8 мин. Далее температура отливии и оболочки медленно снижалась и за

4,5 ч она достигла значения Л„=960 С, К т. е. температуры начала выделения карбидов из аустенита для стали Г13Л. При этой температуре сняли верхнюю опоку, нижнюю олоку аеревернули так, чтобы отJIIHIBK3 выпала в закалочный бак с,водой.

На этом процесс .изготовления .отливки закончился, так как поверхность отливки была чистая. Использование предложений литейной формы дает значительные преимущества по сравнению с известной. Вопервых, данная форма обеспечивает IBblcoкую скорость охлаждения л ри кр исталлизации, за счет чего достигается измельчен не зерна в 10 — 15 раз по сравнению с IHcлользуемыми в настоящее время форумами.

Во-вторых, данная форма позволяет производить гомогенизацию отливки в самой форме за счет тепла расплавлеиного металла и закалку QTJIiHiBKH не с повторного нагрева, как делают,в настоящее время, а прямо после расирытия формы при температуре А„. Этим исключаются операции з

5 повторного, нагрева и высокотемпературной выдержки под закалку. В-TpeTbHx, использование да иной литейной формы позволяет достигнуть повышения предела .прочности высокоуглеродистых сталей .на 20 — 30%, относительного удлинения и сужения,на

60 — 80%, ударной вязкости на 70 — 80% по

cpBIBHению с отливками, полученными -из того же материала в обычных формах.

1. Л итейная форма для получения отливок, преимущественно, из высокоугле родистык аустенитных сталей, включающая

20 верхнюю и нижнюю рабочие оболочки, заформованные в блоках из теплопзоляци онного материала, о тли ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения скорости охлаждения при кристаллизации измельчения зерна отли вки и обеспечения гомогенизации в аустенитном состоянии при остывании отливки в литейной форме, .верхняя и нижняя рабочие оболочки выполнены пз теплопроводного материала, преимущественно

3О из графита, а блок из теплоизол яционного материала армирован металлическими стержнями, закреплен ными на верхней и нижней рабочих оболочках.

2. Форма по,п. 1, отличающаяся тем, что в,качестве теплоизоляционного материала использован IpBнулированный пеношамот.

3. Форма по и. 1, отличающаяся тем, что объем верхней и нижней рабочих оболочек равен:

827245

Составитель Т. Королева

Редактор И. Гохфельд Техред И. Пенчко Корректор И. Осиповская

Заказ 575/516 Изд. № 356 Тираж 869 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Источники информации, nlpHHHTbre во внимавшие при экспертизе:

1. Временный технологический процесс лроизводства стального литья стрелочных переводов и крестовин в сырье песча ноглинистые земляные формы 44.01211.00001.

МПС ПКТБ ЦТВР по вагонам. М., 1976.

2. Поттер Д. М. Литейный цех для производства отливок постоянных магнитов.

Iron and Steel, 1960, 33, № 1, с. 23 — 27.