Способ получения витых профилированных изделий из расплава по методу степанова

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИТЫХ ПРОФИЛИРОВАННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ РАСПЛАВА ПО МЕТОДУ СТЕПАНОВА, включающий погружение формообразователя в расплав, заполнение профилирующего отверстия в формообразователе, ввод затравки в профилирукхлее отверстие формообразователя до смачивания ее расплавом , вытягивание затравки с образовавшимся на ней слитком вверх с подачей на поверхность слитка хладагента , отличающийся тем, что, с целью возможности получения витых профилированных изделий большой длины, формообразователю придают вращение с регулируемой скоростью вокруг технологической оси. 2. Способ по1, отличающийся тем, что скорость враI щения формообразователя составляет 0,16-15 об/мин при скорости вытясл гивания 1-3 м/ч.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (И) 3(5П В 22 0 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3283399/22-02 (22) 23.04.81 (46) 28.02.84. Бюл. Р 8 (72) А.С, Костыгов, Б.Н. Корчунов, B.Â, Пеллер и Г.Г. Хохлов (71) Ордена Ленина физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе (53) 621.746.047(088.8) (56) 1. Кузнецов В.Д. Кристаллы и кристаллизация. М., ГИТТЛ, 1953, c . .333.

2. Вопросы кристаллизации и физики твердого тела, Л., Ленинградский педагогический институт им. A.È. Герцена, 1965, т, 265, с. 12-32. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИТЫХ

ПРОФИЛИРОВАННЫХ 113ДЕЛИП ИЗ РАСПЛАВА

ПО МЕТОДУ СТЕПАНОВА, включающий погружение формообразователя в расплав, заполнение профилирующего отверстия в формообразователе, ввод затравки в профилирующее отверстие формообразователя до смачивания ее расплавом, вытягивание затравки с образовавшимся на ней слитком вверх с подачей на поверхность слитка хладагента, отличающийся тем, что, с целью возможности получения витых профилированных изделий большой длины, формообразователю придают вращение с регулируемой скоростью вокруг технологической оси.

2. Способ по 1, о т л и ч а юшийся тем, что скорость вращения формообразователя составляет

0,16-15 об/мин при скорости вытягивания 1-3 м/ч.

107б181

Изобретение относится к непрерывному литью металлов, а именно к одному из особых видов непрерывного литья — вытягиванию из расплава по методу Степанова, и может быть использовано при получении профилированных изделий иэ расплавленных металлов.

Известен способ получения цилиндрических кристаллов по методу

Чохральского (1 .

В этом методе обычно осуществляется вращение затравкодержателя и тигля во взаимнопротивоположных направлениях. Вращение затравкодержателя и тигля обеспечивает: придание симметричной формы выращиваемому кристаллу, которая без вращения неустойчива, перемешивание на границе кристалл-расплав для выравнивания состава, выравнивание температурного поля в расплаве.

Недостатком данного метода является то, что с его помощью получают только кристаллы формы, приближающейся к стержневой, и он не позволяет получать профилированные изделия.

Кроме того, с увеличением длины закручиваемого участка нарушается сооеность и увеличивается биение.

Известно также получение профилированных изделий из расплава мето дом Степанова, включащее погружение формообразователя в расплав, заполнение профилирующего отверстия в формообразователе расплавом, ввод затравки в профилирующее отверстие формообразователя до смачивания ее расплавом, вытягивание затравки с образовавшимся на ней слитком вверх с подачей на поверхность слитка хладагента (2) .

Известный способ позволяет получать трубы гладкие, круглые и некруглые, трубы оребренные снаружи и другие фасонные изделия, но не позволяет получать подобные изделия витыми.

Вращение затравкодержателя для получения витых изделий большой длины (более метра) неприменимо иэ-за неизбежной несоосности между осью вращения затравкодержателя и конца вытягиваемого изделия с одной стороны и осью формообразователя с другой. Несоосность появляется при начальной установке затравкодержателя и формообразователя, но главным образом — в процессе тепловой деформации и смещения, центра масс вытягиваемого иэделия. По мере вытягивания изделия длина вращаемого участка возрастает, что приводит к сильному увеличению несоосности и биению нижнего конца изделия.

Возникающая в результате этого кривизна не позволяет при эакру .ива5

65 нии затравкодержателя с изделием получить последнее с прямой осью и вследствие смещения витого иэделия приводит к его отрыву от столба расплава.

Цель изобретения — возможность получениях витых профилированных изделий большой длины.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу получения витых профилированных изделий из расплава по методу Степанова, включающему погружение формообраэователя в расплав, заполнение профилирующего отверстия в формообразователе, ввод затравки в профилирующее отверстие формообразователя до смачивания ее расплавом, вытягивания затравки с образовавшимся на ней слитком вверх с подачей на поверхность слитка хладагента, формообразователю придают вращение с регулируемой скоростью вокруг технологи-. ческой оси.

При этом скорость вращения составляет 0,16-15 об/мин при скорости вытягивания 1-3 м/ч.

Вращение формообразователя обеспечивает закручивание сформированного в изделие столба расплава неизменной длины, примыкающего к затвердевшему изделию. Вытягиваемое изделие, длина которого неуклонно возрастает, закручиванию не подвергается. По мере роста длины вытягиваемого иэделия не происходит увеличения несоосности между осью вращения формообразователя и продольной осью иэделия. Поскольку ось остается прямой, то отрыва изделия из-за смещения его конца от столба расплава также не происходит.. Это дает воэмокность получать витые изделия большой длины.

Формирующее устройство, предназначенное для реализации способа, снабжено вращаемым.от электродвигателя приводным валом с передачей, с помощью которых вращение передается обойме с венцом и неподвижно посаженному в нее формообраэователю.

Подвижность соединения формообраэовате ля с приемно-распределительным узлом для подачи хладагента и их соосность при вращении формообраэователя обеспечивается наличием выступа на внутренней цилиндрической поверхности обоймы с венцом, входящего в кольцевой паз на цилиндрической поверхности кронштейна неподвижно соединенного с холодильником. ,Для получения витых изделий с изменяющимся по определенному закону шагом навивки или получения переходов от витых частей иэделия к невитым, изменяется соотношение меж1076181 ду скоростями вытягивания изделия вертикально вверх и закручивания сформированного столба расплава, что достигается изменением во времени по программе скорости вращения формообраэователя с помощью программного устройства.

На чертеже изображено устройство для осуществления способа.

Устройство для получения витых профилированных изделий содержит формообраэователь 1 с профилирующим отверстием 2, затравкодержатель 3 с затравкой, приемно-распределительный узел 4 для подачи хладагента, обойму 5 с зубчатым венцом, приводной вал 6, передаточную шестерню 7, редуктор 8, электродвигатель 9, кронштейн 10, опорную плиту 11, крепежные стойки 12, программное устройство 13.

Способ осуществляют следующим образом.

Формообразователь 1 погружается в расплав до уровня верхней поверхности. При этом расплав по каналам в корпусе формообразователя поступает к профилирующему отверстию 2 и заполняет его полностью. Затравка, укрегленная на затравкодержателе 3, вводится в профилирующее отверстие формообразователя и смачивается расплавом, после чего ей дается движение вверх, включается подача хладагента в приемно-распределительный узел 4, а с помощью электродвигателя 9 и программного устройства 13 приводится во вращение приводной вал

6 с передаточной шестерней 7. Сцепленная с шестерней 7 обойма 5 с зубчатым венцом приводит во вращение формообразователь вокруг вертикальной оси устройства. Для уменьшения трения соприкасающихся ри вращении обоймы поверхностей обоймы 5 и крон,штейна 10 в условиях рабочей температуры 400-500ОC последние при сбор 4 ке смазываются графитовой смазкой.

В результате сложения вертикального движения эатравкодержателя 3 вверх и вращения формообразователя

1 вокруг оси УстРойства сформированный столб расплава и вытягиваемое изделие закручиваются по винтовой линии. Изменение направления закручивания может производиться реверсированием электродвигателя.

После получения изделий требуемой длины процесс прерывается прекращением подачи хладагента и выключением электродвигателя, Формообразователь вынимается иэ расплава.

Пример 1. С помощью предлагаемого способа получена витая труба длиной 3 м диаметром 12 мм при толщине стенки 1,5 мм с четырь.— мя короткими витыми ребрами (высотой 2 мм) иэ алюминиевого сплава

ЛМц (турбулиэатор). В формирующем устройстве вращение формообразователя осуществляется малогабаритным электродвигателем мощностью 10 Вт

10 при 1200 об/мин с встроенным редукITopoM (редукция 1/137).3а счет дополнительной редукции редуктором

8 и передаточной шестерней 7 получают скорость вращения обоймы 5

15 и формообразователя 1 0,16 об/мин.

При скорости вытягивания изделий вертикально вверх 33 мм/мин обеспечивается его закручивание в 5 оборотов на 1 м длины.

20 П p H M e p 2. Получение стержня цилиндрической формы с витым ребром. В случае получения стержня диаметром 5 мм с одним ребром толщиной 1,0 мм и высотой 4 мм при скорости вытягивания 16 мм/мин и скорости вращения формообразователя

0,33 об/мин шаг навивки ребра составит 5 см (20 оборотов на 1 м длины).

Пример 3. Получение гладкостенных труб. В случае получения трубы диаметром 40 мм с толщиной стенки 1,2 мм при скорости вытягивания 50 мм/мин и скорости вращения формообразователя 10-15 об/мин обеспечивается достаточно хорошее перемешивание расплава на границе с кристаллом и повышение равномерности структуры и свойств изделия в объеме.

Технико-экономическая эффективность применения предлагаемого спосоО ба обеспечивается соосностью íà границе раздела фаз между вытягиваемым изделием и вращающимся формообразователем, получением в однооперационном процессе витых изделий большой или неограниченой длины на машинах полунепрерывного и непрерывного действия соответственно; возможностью изготовления витых иэделий из хрупких и вязких металлов и сплавов, отсутствием сборочных и соединительных операций (сварка, пайка и пр.), необходимых при изготовлении сборных (не монолитных) витых иэделий; выравниванием температурного поля и перемешиванием расплава на его границе с кристаллом, что позволяет повысить стабильность состава, структуры и свойств изделия в объеме (при получении цилиндрических стержней и труб, оребренных витых изделий).

1076181

А-А

Составитель A. Попов

Редактор Е. Папп Техред Т.Маточка КорректоР A. Знмокосов

Заказ 593/8 Тираж 775 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