Совмещенный способ литья и обработки давлением

 

COI03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ш4 В 22 D 18/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3835003/22-02 (22) 31. 09. 84 (46) 23.03.86. Бюл. ¹ 11 (71) Днепропетровский ордена Трудо— вого Красного Знамени металлургический институт им. Л. И. Брежнева и Всесоюзный ордена Трудового Красного

Знамени научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности (72) Ю.Г.Соловьев, Н.Н.Александров, Е.Ю.Стерлинг, Ю.А.Евстратьев, В.Ф. Балакин, Ю. Б.Жуковский, В.Е. Немогай и Г.С.Мирзоян (53) 621. 74. 043. 2 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 80650, кл. В 22 D 18/02, 1943.

Батышев А.И. Штамповка жидкого металла. М.: Машиностроение, 1979, с. 190-191.. SU„„1219242 А (54) (57) СОВМЕЩЕННЬЙ СПОСОБ ЛИТЬЯ

И ОБРАБОТКИ ДАВЛЕНИЕМ, включающий

° заливку жидкого металла в форму, охлаждение металла до достижения им твердожидкого состояния и наложение давления, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества изделий, в процессе охлажде ния металл обрабатывают ультразву; ком, контролируя скорость прохождения ультразвуковых волн через металл, при этом наложение давления

1 осуществляют при достижении этой. скоростью величины, равной 0,850,95 скорости распространения ультразвуковых волн в данном металле при комнатной температ л>е.

1? 19242

Изобретение относится к литью заготовок с последующей обработкой их давлением.

Целью изобретения является повышение качества изделий.

Это достигается тем, что обработка металла давлением осуществляется в момент, когда усилия деформации минимальны, что определяется по скорости прохождения ультразвуковых волн через металл. В способе используется физический эффект изменения скорости распространения ультразвука в зависимости от плотности вещества, которая, в свою очередь, зависит от его температуры. При охлаждении жидкого металла постепенно жидкая фаза заменяется твердой„ начинается формирование кристаллической структуры, плотность материа— ла возрастает, скорость прохождеHHR ультразвуковых волн увеличивается.

Наиболее благоприятным периодом для пластической деформации заготовки является период, когда скорость прохождения ультразвуковых волн составляет 0,85-0,95 скорости распространения этих волн в данном материале при комнатной температуре.

Для скоростей, меньших 0,85 скорости при комнатной температуре, твердой фазы еще недостаточно и, вследствие этого, невозможно получить иэделие заданной формы. Для скоростей, больших 0,95 скорости при комнатной температуре, материал близок к полному затвердеванию, что ведет к образованию литейных дефектов, снижению качества изделий.

На фиг. 1.представлена схема установки для литья и обработки давлением, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Жидкий металл 1 из миксера 2 заливается в форму 3 с матрицей 4 и.заглушкой 5, установленную на поворотном столе б. После поворота стола 6 на позицию 7 крйсталлизации, где происходит процесс охлаждения металла, начинается ультразвуковой контроль состояния металла с помощью ультразвуковой установки 8, имеющей пьезоизлучатель 9 (подводится к поверхности охлаждаемого металла 1 на позиции 7 кристаллизации) и пьезоприемник 10, вмонтированный в заглушку 5. В период, когда ультразвуковая установка 8 зафиксирует

5

2S

30 скорость прохождения ультразвуковых волн через охлаждающийся металл

1, соответствующую 0,85-0,95 скорости распространения ультразвуковых волн через этот же металл при комнатной температуре, поворотный стол

6 перемещает форму 3 с заготовкой под пресс 11. После удаления из матрицы 4 заглушки 5 с пьезоприем— ником 10 пресс 1 осуществляет горячую обработку давлением.

После завершения обработки давлением на остальных позициях (не обоз— начены) производятся вспомогательные операции — отрезка изделия, удаление пресс-остатка, подготовка формы и матрицы под новую заливку.

Пример. На вертикальном гидравлическом прессе усилием

6,3 MH устанавливается поворотный стол, на котором смонтированы двухвтулочный контейнер с внутренним диаметром рабочей втулки 100 мм и матрицей, имеющей конический участок о с углом конуса 100 и отверстие диаметром 30 мм (вытяжка 1 1, 1) .

Способ горячей обработки металлов давлением испытывают для трех материалов — алюминиевого сплава

Ал 9, стали 40 и высокопрочного чугуна (В 4) состава, %: С 3,46;

Si 2,47, Мп 0,50; Р 0,06; S 0,007;

Mr 0,058.. После установки в матрицу заглушки, в которую вмонтирован пьезоприемник, контейнер заполняют жидким металлом. Температура расплава для алюминиевого сплава 750 С, стали

1580 С, чугуна 1520 С.

На позиции кристаллизации происходит охлаждение расплава, а физическое состояние металла контролируется измерением скорости прохожде ния ультразвуковых волн, для чего к поверхности металла в контейнере подводился пьезоизлучатель. В качестве ультразвуковой установки используется ультразвуковой импульсный прибор УЗИС-5.

Скорость прохождения ультразвуковых воли через охлаждающийся в контейнере металл сравнивается со скоростями распространения ультразвуковых волн при комнатной температуре: в алюминиевом сплаве

6400 м/с, в стали 5800 м/с и чугун 4620 м/с

1219242

Поворот стола с контейнерами на позицию прессования осуществляется при достижении определенных значений скорости прохождения ультразвуковых волн через металл заготовки, составляющей 0,8-0,98 скорости распространения ультразвуковых волн в этих металлах при комнатной температуре.

Преимуществом предлагаемого спо— соба является то, что с высокой точностью устанавливается временной период наибольшей технологической пластичности материала заготовки, определяющейся (с точки зрения электронной теории металлов) изменениями интенсивности и характера связи между атомами тела в твердом и жидком состояниях.

Кроме того, осуществление горя-! чей деформации литой заготовки в, период, когда ее кристаллический каркас не приобрел жесткости охлажденного тела, микроликвационные про— цессы, образование и выделение по зернограничному рисунку охрупчивающих интерметаллидных и неметаллических фаэ не завершены и, следова— тельно, нет существенных различий в пластичности тела зерна и его границы следует рассматривать как активное вмешательство в процесс кристаллизации, способное кардинально повысить свойства готовых изделий. Этот вывод следует из того, что, во-первых, под воздействием внешнего давления осуществляется принудительное перемещение жидкой фазы в кристаллизукицемся металле, 10 приводящее к разрушению первичных и вторичных ветвей дендритов, а это, в свою очередь, способствует образованию однородной мелкодисперсной структуры. Во-вторьгх, принудительное

1 вдавливание жидкой фазы в каркас дендритов благоприятствует ускорению их роста эа счет подпитки маточным расплавом и способствует залечиванию микропор, устраняя дефекты

2п газоусадочного происхождения.

Кроме того, большое влияние на измельчение структуры оказывает ультразвуковая обработка жидкого металла.

25 Технико-экономические преимущества заключаются в улучшении состояния поверхности изделий, устраняется химическая неоднородность, на 20-25Х возрастает предел прочности, на

35-40% — относительное удлинение.

1219242

Составитель А.Кузнецова

Редактор С.Патрушева Техред M.Надь Корректор С.йекмар

Заказ 1190/ 16 Тираж 757 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