Стопочная комбинированная форма для отливок

 

СТОПОЧНАЯ КОМБИНИРОВАН{1АЯ ФОРМА ДЛЯ ОТЛИВОК преимущественно с приведенной толщиной от 5 до 15 мм из высоколегированных белых чугунов, содержащая металлические и песчаные полуформы, отличающаяся тем, что, С целью повышения выхода годного литья, верхняя полуформа выполнена песчаной жидкоподвижной смеси с теплоаккумулирующей способностью граничного с бтливкой слоя смеси 25-50 ккал/м.град-ч и градиентом изменения в сторону уменьше ния ее теплоаккумулирующей способности в направлении от поверхности к геометрическому центру полуформы 600-1500 ккап/м град.ч. V) м - . .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

О ИЛИИ

РЕСПУБЛИК ае aD

sa

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, (21) 3497149/22-02 (22) 22.07.82 (46) 30.11.84. Бюл. № 44 (72) Ю.И. Беляков, В.Д. Долматов, В.В. Трещалин, В.И. Канторович, В.А. Гольдштейн, Е.М. Офицеров, В.Ф. Дурандин, В.П. Чевардов и Н.Л. Емельяненко (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт угольного машиностроения (53) 621.744.3(088.8) (56) 1. Справочник по чугунному литью. М., "Машиностроение", 1960, с. 25.

2. Патент Японии № 51-25208, кл. 11В07, 1976. (54) (57) СТОПОЧНАЯ КОМБИНИРОВАНЙАЯ

ФОРМА ДЛЯ ОТЛИВОК преимущественно с приведенной толщиной .от 5 до 15 мм из высоколегированных белых чугунов, содержащая металлические и песчаные полуформы, отличающаяся тем, что, с целью повышения выхода годного литья, верхняя полуформа выполнена из песчаной жидкоподвижной смеси с теплоаккумулирующей способностью граничного с отливкой слоя смеси 25-50 ккал/м .град-ч и градиентом изменения в сторону уменьшения ее теплоаккумулирующей способности в направлении от поверхности к геометрическому центру полуформы Е а

600-1500 ккал/м .град.ч. м

1126358 2

Изобретение относится к литейному производству, а именно, к способам .получения отливок из высоколегированных хромис»ых чугунов.

Известна форма для получения отливок типа уплотненных колец из маслот, содержащая верхнюю и нижнюю полуформы Я .

Одйако получающаяся в этой форме структура в поверхностном рабочем 10 слое металла ориентирована главным образом параллельно трущимся частям. В результате стойкость к износу недостаточна. Одновременно с этим усадка жидКого металла компенсирует-. 15

- ся sa счет внутренних слоев отливки и приводит к образованию в них усадочной пористости и браку литья.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к, 20 предлагаемой является стопочная комбинированная форма для отливок, преимущественно с приведенной толщиной от 5 до 15 мм из высоколегированных белых чугунов, содержащая металличес-25 кие и песчаные полуформы (2) .

Однако в отливках, типа уплотнительных колец с приведенной толщиной от 5 до 15 мм образуется значительная (до 37) пористость, что приво-,З0 дит к браку литья по герметичности (до 35-40K). Аналогичные явления наблюдаются при выполнении нижней полуформы из металла (чугуна, стали, меди), ° верхней-из песчаной равномерно. уплотненной .смеси, с одинаковой теплоаккумулирующей способностью по сечению полуформы. В этом случае брак литья по герметичности составляет

20-257., а объем пор в отливках до- 40 стигает 1,8-2,1Х.

Цель изобретения — повышение выхода годного литья.

Поставленная цель достигается тем,4 что в стопочной комбинированной форме для отливок преимущественно с приве-. денной толщиной от 5 до 15 мм из высо:колегированных белых чугунов, содержащей металлические и песчаные полуфор-50 мы. Верхняя полуформа выполнена из песчаной и жидкоподвижной смеси с

-теплоаккумулирующей способностью граничного с отливкой слоя смеси 2550 ккал/оград ч и градиентом изменения в сторону уменьшения ее теплоаккумулирующей способности в направлении от поверхности к геометрическому центру полуформы 600 1500 ккал/и град» ч

О ; м

При этом верхние полуформы изготавливают запрессовкой в нагрегаемую оснастку под давлением 4-500 атм.

Технически возможно получить песчаную форму с указанными теплофизическими свойствами при запрессовке жидкой смеси в нагреваемую оснастку. В результате со стороны рабочей поверхности формы образуется плотный слой смеси.

По мере удаления от поверхности к центру формы плотность смеси постепенно падает с образованием в центре пустот, не заполненных огнеупорным наполнителем и связующим. В результате теплоаккумулирующая способность от поверхности к центру форм уменьшается с градиентом, величина которого зависит от состава смеси и режима изготовления. В табл. 1 приведены составы смесей, запрессованные в нагретую оснастку до 190-210 С под удель-. о ным давлением 150 кгс/см . В табл.2 приведены физико-механические и тех-. нологические свойства песчаной смеси

В табл. 3 приведены технологические параметры процесса и качество литья.

В табл. 4 показано влияние давления прессования на выход годного литья.

Увеличение градиента .теплоаккумулирующей способности (вф) песчаной смеси способствует получению чистой поверхности отливок с минимальной пористостью и высокими изностостойкостью и износоустойчивостью, так как уплотненный внешний слой смеси не позволяет проникать жидкому металлу в смесь и образовывать пригар.

В свою очередь, уменьшение величины (вф) от поверхности к центру полуформы уменьшает теплоотдачу отливок песчанной форме, создавая в центре полуформ теплоизоляционный слой.

Это обеспечивает питание нижних слоев металла отливок верхними и получение нх плотными по объему (табл.3) .

Одновременно условия кристаллизации достаточны для образования со стороны рабочей поверхности отливки -слоя металла глубиной до 5 мм с преимущественным расположением гексагональной оси карбидов хрома перпендикулярНоА рабочей поверхности и их средним размером 0,4-0,8 мкм. Это обеспечивает достаточную износоустойчи/ вость отливок лри эксплуатации.

112635

Для получения указанных результаI тов необходимо изготавливать песча- ные полуформы с градиентом теплоаккумулирующей способности (табл. 2) в сторону ее уменьшения от поверхности к центру в пределах 6001500 ккал/м град ч м

При использовании полуформ с градиентом (вф) менее 600 ккал/м"град-ч м невозможно получать отливки с высокой герметичностью и низкой пористостью и обеспечить низкий брак литья (примерно 1, табл. 3) . При больших значениях градиента (вф) более

1500 ккал/м град. ч толщина плотного м слоя песчаной полуформы недостаточна, что приводит к образованию на отлив-:2б

Kax H a H 60-65 их поверхности.

При этом величина (вф) граничного с отливкой слоя песчаной полуформы должна составлять 25-50 ккал/м град ч.

При значениях (вф) менее

25 ккал/м град.ч пограничный слой ,смеси должен быть либо недостаточно уплотнен, либо не должен содержать материалов, обладающих высокими протй-i30 вопригарными свойствами (циркон, боксит, магнезит). В обеих случах 80902 поверхности отливок поражены трудно удаляемым пригаром. Это повышает трудозатраты на очистку в 2-3 раза и уменьшает выход годного литья.

При значительной (более

50 ккал/м град ч) величине теплоак8 4 кумулирующей способности граничного с отливкой слоя песчаной смеси наблюдается ее значительное захолаживание, приводящее к образованию усадоч. ных и газовых пор в центральных слоях отливки. В результате герметич ность и конструкционная прочность отливок снижаются, брак литья увеличивается.

Одновременно необходимо чугун ти паа марки ИЧЗООх20ДНФ химсостава, 7

2,6-3,5 углерода, 0,4- 1,4 кремния, 0,4-1,4 марганца, 16-24 хрома, до

2,0 меди, до 0,6 никеля, до 0,3 ва,надия, до О, 1 Р3М и до О, 1 циркония, заливать при температуре в пределах

1380-1400 C.

При низкой температуре заливки о (менее 1380 С) падает жидкотекучесть жидкого металла, способствуя образованию на отливках значительного количества брака и дефектов литья по неспаю, геометрии, газовым раковинам.

При температуре выше 1400 С образу-. о ются большая усадочная пористость литья и на значительной поверхности отливок пригар.

Таким образом, использование пред лагаемого изобретения позволило су щественно сократить дефектность литья, снизить его себестоимость на 10-157.

Одновременно с этим износоустойчи-. вость колец и эксплуатационная надежность оборудования достаточные.

Экономический эффект составляет 150160 р на 1 т годного литья.

1126358!

I

I

1 I

1 с4 !

СO

С4 с»0 с4

1 I

I I

I I

1 I

1 I

1 с ъ I o !

ul. 1 а3 с 4

I

- I °

I

Е I! л

Ф 1

cd I

1 и о !

IVI

1 I

1 1

I I

СО

ECI

ai I с»! в о

Г " 1

1

1

1

I I

I

I л л

I О

О1 ф lA л

I . 1 сч л оо со 1

Ф О

С 3

1 о

СО

I O оi I о и 1, Ю

1 ф С 1

СО - 1

I »

I л

I 6-сс

1 O

1 О

I Г-»»

1

Clj

I х

Э х о

К

Clj х

О» о

И »

Э х

Г.» о с»1

0Д

>Б о х о

М

О с 1 о й!

Clj

СО Я» о ц

»

D D

Ж 1

I 1

1 1

1 1

I 1

L — »

% И 1

1 ! cd

2

1 Я о

00 л о

О I! I

СО О О с Ъ - ъ О1 л . Еч

С Сс V O

СЧ о

И

И

Сф л О»

"О. О о м

М cd

»ч о

> Ц (» .а О

1» и

О, е о

ccl x

Х Е» ф

Ж и

° » С4 о о о

СЧ

Ю л

I сч О с

00 л сч

СЧ л сп сч о с1 л 1 1 1 1 1 сч

I а о

I 1

М 9

lCj! Cd х х о >, 4 С»

Cd ъ

»О Ь

В 4 а О о » О» (1126358

Е» о с1

Ф

Ol

Ф

М х х

I о

С4

И о

ccl

Г с о о о о о с»ъ с") с \ о о сЧ л

Ф

О

l/l

Ю

Са л л л о о

1 Г

° » Ю о о

1Г) л

Ю

I с 1 л

C) Ю

v о м

Ca I

1

I.

1

I

I ,1

1

Xcdv ь с .-о и

1 О, cd С»

Р

Ц с» Е

Е!

I >Х о

1 Ц

1

cd !

K I

2- !

arl

a I о

8,1

I и л

ad Я

& д

Ю I Ф о и о а

1 I»

1 Х и и

1 Х

I Ф

I 8

Я !

1ф) х щ 8

° Я м ° х

X о

Ф I a, Е I

Е а о .&

I

I

1

1.

° сЧ х н х я

1 I" Х х х

1 Ф Ф

QJ»

v c»

Ю д

Я f»

F»

Ф О

) и о х

u v

Ф хо х t( д Ф

vza о as

Х Осас ц 8

v йхх ие х

1.

I

1

Ю

1

1

1

1

Ю О

I о и л

1 О оо сп о о сЧ сЧ с») сЧ

М 1 I 1 I г л сО an сЧ cV сЧ сЧ

О О О 1

О О О О О

O О И О О сЧ ъО»» с Ъ

o e о . о о сЧ»- ° с 1 сЧ 3

I

1 ч со а о

cv сч ю съ л

1м о л м

1 м

>л

I ь

Ю м

>п

СЧ

>Р

f и о х

Х а

Э

Р1 о

И л

cd а

63

4 и

Е» о

E х о и ь

Ю л

С>

I ь о л

Ч:>

Ci,о !!

1

>Р

f» и о и и а о!

I å

° Э

О Р!

jcI . X

Э

>Р

Е» >О лл л

СЧ

I м л

СЧ.л

СЧ

1 л

СЧ

00 л

I О л

5 о

I 1 х !

I о

О 4

E I> >Х й1мь амЬ Э

Е I

С>

I со л

С>

» л ь

1 и м л

С>.

СЧ л

С>

% л

С> м л

Щ м

СЧ л

О> л ь

00 л

С>

>> )

>х о х а

e(аЕ

5 X >o

-йай е

I Ъ х х э э о ! х

Э

И Ц х

Е»

О о х

Х а

1 о х

j o

Cd Х

1 х 1 э о

jCl И

4 Х

Е cjl

V dj K эоо

Ef L !

Э

Е и

>х о х

cd

Р

О

Э

И

Р!

63

Е

О о

1 !

I cd > х и о э

И И ф х

Э cd

Х

jcj o

Ц

Ц

1 (б ь X

1 х

1 х х О!

Х Е а а э о

Щ .Яф о н! U 4 а

Р о

cd Xo а х

Э III л

5 ""m 4.

1 cd

3 и хое хи о л >Х сР

<Ф Х Р! Х

34 cd М а v g jcj

Й Р О

I ью

00 Ю м Ф.Ф

cn л л»вЂ” м - 1

1 I .- 1

>Я лQ

° «Ю СЧ

С4 Ю

>Х Ql л охха х cd

Э Е 4 X цэао

4аcdа

, 4 и Х л юь л

СЧ О

0Е о

0Е Р

Р Э

cjJ x

z x

cd

Р3

Э

Е и о и м

° °

Е и

cd

Х Е

1

1 14

II

1

I

1

>1

1

1

1 1 се о а а

cd

A х х>х о, э

Xaum и х о о о И >о

1126358 е х и аю

cd c4

X Х ь хю > Р 1 > г ." " ж! 1

Ръ 1 >0

>с1

Ц

1- О хиц о хэх

Х Е аах эоо со.в х

1 I

О Cd

И

Ц g >Р х v и 4

Х > Cd х с х

K к

Х I Cd х ах

Э Х Е

Хои и х !

Э Cd cd ххz м л ь о о- ct

Ц л

o >g

>х хох

0Е кЕ о

Са С>. Л

1126358 с! сО

° — л. б с»4! (4 с»1 с ю

cd

5» о о с)

1 1 о

О1 О1 о

00 )

1 ю л л л

О сО

1 1

o o (Ь IA о

1 о с» л в - л

1 I

) л л о

О л

1 сс1 л с 4 о ! ф с»! л л о о

1 I

С л л о о о

o o с» )

О л е о сГ\ сс1 -б л л

o o

1 ) IA

° » л

o o !

U1 б л л о о

1

1!

1

1

1 !

1

1

ГЧ ) !

Т о

I

1 у !

I e

, х

Ц Ц о о ! 1» и

Ccl х х ! с х

Р Р в о с0 8

1 R

_#_I о и х и а. е о с4 Г»

И

cd 0

)х са о

X Х

I 1

o e о о Е

-хи

1:(1 о х х

f» ио ж хо сс! хо а иск о осч х о

kf о сб 1:

Ccl Е

<б ° Ф

Е» и х о ° э р и ю а

Х cd cdO и f ц1

ch с 4 с" с 1

1 1 л о сч с1 I

1

1

1 р л I л л I.о I

I 1 1 сс1 О 1 л л 1 о сч л с о

1 1 с»!» л л

o o

СО 4Э л л о о

I 1 1 л 1 а л 1 о о

1

1

CV N 1

\

1

1

I

1 о о ф с 1 1

1126358

13.Таблица 4

Давление прессования на Брак отливок, Ж смесь в оснастке, атм

Состав смеси по табл. 1

30-3 5

11-14

Смесь состава В 2

5-8

100

6-7

300

12-13

20-25

500

700

Составитель В. Сазонов

Техред Л.Микеш. Корректор С. Черни

Редактор И. Касарда

Тираж 774 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8601/8

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