Способ получения отливок
Иллюстрации
Показать всеРеферат
И. А, Новохатский, В. 3. Кисупько, И. С. Ви
В, И. Ладьянов, Ю» Б» Бычков и А, И. Пого (72) Авторы изобретения
Всесоюзный научно-исследовательский и прое вторичных цветных металлов и ()рдена Трудо
Знамени caeccz»R j пеиитеииичееиий »ест»тут (71) Заявители. (Se) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК
Описываемое изобретение относится к металлургии, в частности, к способам измельчения структуры металла отливок.
Способ может быть использован при плавке и литье металлов и ях сплавов, имеющих структурное превращение в жид5 ком состоянии, для производства отливок с повышенной герметичностью.
Прн перегреве расплава выше верхнего предела протекания структурного прев- О ращения большая его часть успевает. перестроиться в другую структурную модификапию. Под структурным превращением в металлических расплавах понимают изменение типа ближнего порядка в угря- ts доченных группировках (1 ). В сплавах на основе алюминия структурные превращения подтверждены в работах (2,33.
Широкое применение в зарубежной и отечественной технологии плавки и -. 2o литья металлов и сплавов для производства отливок с повышенной герметичнос тью нашли способы обработки металлургических расплавов флюсами на основе галогенидов щелочных металлов с продувкой дегазирующими газами, например хлором (4 или азотом.
Известный способ прост в осуществлении, однако не обеспечивает стабильного повышения герметичности отливок иэ-за наличия в структуре конпентрированных, часто сквозных, газовых раковин. Он имеет также следующие недостатки: . во-первых, загрязнение флюсами за счет замешнвания при барботаже и новышенный износ футеровки плавильных агрегатов; во-в горых, флюсы необходимо прокаливать или плавить дпя максимально воз- . можного удаления влаги; в-третьих, применение, например. в составе флюса фторидов или, хлора в качестве рафинирукацего газа резко ухудшает условия труда из-аа их склонности сублимировать» в-четвертых, при продувке газами необходимо проявлять особою осторожность
99410 и внимательность в работе во избежение выбросов металла.
Наиболее близок к предлагаемому способ обработки металлических расплавов„ имеющих структурные превращения, без 5 применения модифицирующих и легирующих добавок, заключающийся во введении твердой шихты того же химического состава с целью резкого снижения температуры перегретого расплава до температу19 ры заливки E5 l
Известный способ обеспечивает измельчение структуры отливок и разукрупнение (рассредоточение) газовых раковин. Од15 нако при этом сохраняется возможность образования концентрированных газовых
° раковин, особенно в местах подвода металла к отливке, и неравномерное распределе. ние микропор.
Uemь изобретения является подавление о образования в отливках концентрированньг: газовых раковин и обеспечение равномерного распределения остаточной .микропористости, чем обеспечивается повышение герметичнос ти отливок. .Поставленная цель достигается тем, что при получении отливок из металлов и их сплавов, имеющих структурные превращения в жидком состоянии, преимущественно из алюминиевых сплавов, способом включающим перегрев обрабатываемого расплава и его последующее охлаждение до температуры заливки, согласно изобретению, перегрев обрабатываемого расплава ведут до темттературы, превышаю- 55 щей верхний предел протекания его структурного превращения на 5-50 С, а охлаждение осуществляют до температуры на 5-50 С ниже нижнего предела протео кания структурного превращения распла- 40 ва, причем перегрев — охлаждение ведут циклично с числом циклов не менее двух раз. Время выдержки расплава в перегретом и охлажденном состояниях 2-10 мин.
Копичество структурных модификаций
;в расплавленном металле может быть равно двум, если расплав имеет одно структурное превращение, например железо и его сплав., трем и более, если в расплаве имеется большое количество 50 струк турных превращений.
Йля маталлов и их сплавов, имеющих два и более структурных превращений в жидком состоянии, возможны раз. личные схемы осуществления. 55
Пример l, В качестве шихты использовали литейный сплав АК5М2 в чушках, выплавленной из вторичного
9 4 сырья (РОСТ 1583-73). 0,1 кг сплава, имеющего температуры структурных превращений 730 и 850 С, расплавили, перегрели до 870 С в лабораторной печи типа СШОЛ с автоматическим регулированием температуры в графитном тигле емкостью 2,3 кг. Перегретый расплав выдержали 10 мин, охладили до о
840 С кратковременным погружением медного охлаждаемого холодильника, выдержали 10 мин при этой температуре.
Температуру расплава снова подняли до
870 оС. цикл нагревлэхлаждение повторили дважды. Охлаждением при последнем термоцикле довели температуру до
720о С и с этой температуры расплав залили в кокиль.
Йля определения влияния термоциклирования расплава на основе алюминия на
I пневмо- и гидрогерметичность отливали в кокиль два вида втулок следующих размеров:ф50х2, 5х70 иф48х4, 5х70.
Первый типоразмер втулок испытывали на пневмо-гидрогерметичность без механической обработки (с литейной корочкой), второй — со снятием литейного корочки на глубину в 1 мм по внутренней и внешней поверхности втулки.
В качестве критерия герметичности во всех опытах было выбрано максималь» ное давление (пневмо- и гидро-), при котором обнаруживали течь (Т) или разрыв (P).
Йанные об испытании полученных втулок приведены в таблице.
Пример 2. B условиях примера 1 расплав перегрели до 890 С, выдержали -5 мин, резко охладили до 820 С, выдержали 5 мин. UHK„, повторили 3 раза. При 720 С произвели заливку маталла в кокиль. Йанные об испытании от ливок приведены в таблице.
Пример 3. В условиях примера l расплав перегрели до 910 С, вьщер1кали 2 мин, резко охладили до 800оС, выдержали 2 мин. Цикл повторили 5 раз.
Йанные об испытании отливок приведены в таблице.
Пример 4. В условиях примера расплав перегрели до 800 С, выдеро жали 2 мин, и с этой температуры залили в кокиль.
Йанные об испытании полученных втулок цриведены в таблице
Пример 5. B условиях примера 1 расплав перегрели до 860 С, вьщержали в течение 3 мин, охладили до 7200 С введением Яб г твердой холодной шихты
5 -9941 (в виде кусочков чушки размером не более
15х15х5) гого же химического соста, вав
Данные испытаний см. в таблице.
Пример 6. Количество сплава и условия плавки как в примере 1. Плавление и перегрев до 800о С осуществляли под слоем тройного флюса (40% Natl+
+ 2O% Na F + 40% 4 9 . ь ), Продуво ку азотом производили при 690 С, пос- iî ле 10 мин выдержки сплав залили в кокиль.
Данные испытаний см. в таблице..Пример 7. В условиях и в последовательности примеров 1-6 провели 3S термоннклирование расплава АК7 (ГОСТ
1583-73), имеющего температуры струк- турных превращений 740 и 850 С.
Перегрев во всех случаях осуществляли на ту же величину. что и в условиях zp примеров 1-6, Данные испытания полученных отли- . вок в виде втулок занесены в таблицу.
Предлагаемый способ измельчения зерна отливок металлов. и их сплавов, . 2S имеющих структурные превращения в. жидком состоянии, путем гермоциклирования . их расплавов, обеспечивает повышение . пневмогерметичности на 34-38%, гидрогерметичности-на 26-30% без примене- 3с ния каких-либо модифицирующих, легируюших добавок рафинпровацння флюсами и . дегаэируюших средств.
Способ легко осуществим в стационарных промышленных плавильных агрегатах с использованием, например, погружаемых в расплав охлаждаемых холодильников, и допускает возможность механизации и автоматизации процесса термоцнклиро09 6 вания. Возможны и другие схемы осуществленияя пропесса. Термоциклирование поддерживает постоянное наличие в- металлическом расплава смеси, находящейся в динамическом переходе, Процесс непре-. рывной перес тройки различных модификапий с отличной друг от друга раствори-мостью газов нриводит к уменьшению газонасыщенносги и измельчанию концен.трированных газовых раковин, равномерному распределению остаточной микропористости, повышению герметичности отливок. Предлагаемый способ обеспечивает, кроме того, иэмельчение и равномерное распределение неметаллических включений.
Дополнительное преимущество предложенного способа - улучшение механических свойств металла получаемых отливок: предела прочных:тц на 4.4-16% относительного удлинения - - в l 5-2,0 раза. роме того, способ позволяет интен-сифицировать и оптимизировать процесс кристаллизации, повысить физико-ипиическую и структурную однородность отливок, повысить уровень и иэотропность .свойств литого металла.
Экономический эффект при внедрении предлагаемого способа измельчения зерна алюминиевого. литья составляет ориентировочно 15,3 руб. На 1 тонне годного литья и достигается за счет сокрашения процента брака отливок по негерметичности, а также эа счет гарантированного соответствия сплава требованиям
ГОСТа по механическим свойствам. °
При отме производства алюминиевых отливок в 100000 г годовой экономический эффект составит 153 000 руб.
1 1 а
< е о о ойдо и
Ф М
g o (9 щ
Ф о ф
f5
& а О щ Я о
Ж о а
Ц
U М (О о Ф н
t о
0) о с 4
ol о
Г4 о
Г
И о о
63
CO о о
I о о о
CU
I о о
Щ
I о о
Щ
СЧ
I о сО о о
Ь1
GO о о
CO
I о
CO о о со о
<О
CV
1 о
1 о
1 о с0
Ь,м ж (p И и
a% 3
Э Ф аyФ и I
duo
М: 1Ь <3 и
og о ï.
Ф щ
& о (б о
6»
4 (g Ф
g os
Я &Kg о а о ою
Ф
Ж Ю м о
g o
K а м 3 Ю о
„ u
1» Ф т-I (D C) C 4 mæ
Я о
Ю а
994109
3 и е аа о
o э
Ц Ф
Ю О
g &» р C а Q
М 1 о ю о
1» (ф
I f (и1
41 1 В д 1
Фф й( ода 5„3
9 994109 10
Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я расплава в перегретом и охлажденном состояниях составляет 2-10 мин.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
Составитель Т. Королева
Редактор Б. Федотов Техред E.Харитончик Корректор Г. Решетник .
Заказ 709/6 Тираж 811 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5
Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
1. Способ получения отливок из металлов и их сплавов, имеющих структурные превращения в жидком состоянии, преимущественно из алюминиевых сплавов, включающий перегрев обрабатываемого расплава и его последующее охлаждение до температуры заливки, о т л и— ч а ю m и и с я тем, что, с целью подавления образования концентрированных газовых раковин и обеспечения равномерного распределения остаточной микропористости, перегрев обрабатываемого расплава ведут до температуры, превышающей верхниК предел протекания его структурного превращения на 5-50 С, о а охлаждение осуществляют до температуры на 5-50 С ниже нижнего предео ла протекания структурного превращения расплава, причем перегрев-охлаждение ведут циклично не менее двух раз, 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что время выдержки
1. Ершов Г; С. и Черняков В. А.
Строение и свойства жидких и твердых металлов, М., Металлургия», 1978, с, 248.
2. LAC F. Ьсйжа ег A. Оеччап46цпс еп 1m f00.ssigen АЬипiп ощ z.éetàôИсовЗе, 4961, 58, Й И, 5.11t-119.
3. Ватолин Н. А. и др. Влияние температуры на структуру жидкого алюминия.
Йоклады AH СССР, 1975, 222, N 3, с. 641-646.
4. Патент Великобритании % 1252741, кл. С 22 В 21/06, опублик. 1969.
20 5. Крушенко Г. Г. и др. Исследование температурной обработки расплава И 83
Сб. Питье и обработка сплавов черных и цветных металлов". Труды КИЯМ, вып. 2, Красноярск, 1965, с, 95-103.