Слиток лигатурного сплава

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при отливке слитков лигатурных сплавов, преимущественно из модифицированных алюминиевых сплавов. Цель изобретения повышение интенсивности охлаждения и массы слитка. Слиток лигатурного сплава выполнен из секций, сопряженных друг с другом, в виде пирамид с суживающимся вниз сечением, с закругленными ребрами и вершиной и расположенным вверху ромбовидным плоским основанием. Грани пирамиды выполнены в виде криволинейных поверхностей: одна пара противоположных граней выполнена вогнутыми, а другая пара выпуклыми относительно центральной части пирамиды, причем кривизна вогнутых и выпуклых граней одинакова и имеет радиус кривизны сторон основания, определяемый из соотношения: r = a/[2sin γ/2], где а длина стороны ромба, на базе которого построена криволинейная фигура основания, м; γ острый угол схождения сторон этого ромба, град. 2 ил.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при отливке слитков лигатурных сплавов, преимущественно из модифицированных алюминиевых сплавов. Цель изобретения повышение интенсивности охлаждения при неизменности массы слитка. На фиг. 1 показаны сопряженные друг с другом секции слитка со стороны ромбовидного основания; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1. Отливаемый в изложницу слиток лигатурного сплава состоит из секций в виде пирамид с суживающимся вниз сечением и расположенным вверху основанием в виде плоской фигуры с замкнутым периметром. Основание слитка выполнено в виде криволинейной фигуры, имеющей четыре стороны, из которых одна пара противоположных граней выполнена вогнутыми, а другая пара выпуклыми относительно центральной части, при этом кривизна вогнутых и выпуклых граней выдержана одинаковой. Кривизна сторон основания имеет радиус, определенный из соотношения r где а длина стороны ромба, на базе которого построена криволинейна фигура основания, м; γ- острый угол схождения сторон этого ромба, град. Конфигурация слитка разработана и предложена из следующих соображений на основании моделирования и проведенных расчетов. В предложенном слитке осуществлено деление его на секции, представляющие собой пирамиды с суживающимся вниз сечением и определенными углами между ребрами и высотой. Такие слитки отливают в изложницы. Верхнее основание пирамидальной секции слитка выполняют в виде криволинейной фигуры, которая построена на базе ромба. Вместо каждой прямолинейной стороны ромба взята кривая с некоторым радиусом, которая может быть вогнутой и выпуклой. Так как кривая между двумя точками значительно длиннее, чем прямая, то и весь периметр верхнего основания секции будет большим. За счет этого соответственно увеличивается боковая охлаждаемая поверхность пирамидальной секции. Из четырех сторон криволинейной фигуры основания одну пару противоположных граней выполняют вогнутыми, а другую пару выпуклыми относительно центральной части. В этом случае наряду с увеличением периметра фигуры основания и поверхности охлаждения пирамиды площадь основания остается прежней (как была у исходного ромба), сохраняется и объем пирамиды. Но отношение поверхности охлаждения пирамиды к ее объему (которое характеризует интенсивность охлаждения) возрастает, что и требуется. Кривизну вогнутых и выпуклых сторон криволинейной фигуры основания выдерживают одинаковой. Это позволяет удобно компоновать пирамидальные секции слитка в площади поверхности изложницы. Для выполнения модели и изготовления изложницу для отливки секционного слитка дополнительно предложено соотношение для определения радиуса кривизны граней. Это соотношение выведено на основании геометрических построений с привлечением моделирования. По предложенному соотношению определяют оптимальный радиус кривизны сторон основания. Это позволяет значительно увеличивать длину периметра криволинейной фигуры основания по сравнению с периметром ромба, на базе которого построена криволинейная фигура. Длинная ось исходного ромба в точке вершины острого угла (γ ) является касательной к кривой рассчитанного радиуса. Большее значение радиуса кривизны приближает кривую к прямолинейной стороне ромба. Это уменьшает длину периметра криволинейной фигуры (соответственно и поверхность охлаждения пирамидальной секции слитка), что невыгодно. Если взять значение радиуса кривизны меньше, чем по предложенному соотношению, то вогнутая сторона криволинейной фигуры основания пересечет длинную ось исходного ромба, а это исказит в данной зоне уклон грани пирамидальной секции слитка к расположенной внизу вершине, что в свою очередь затруднит выемку затвердевшего слитка из изложницы. В этом случае слиток может быть просто заклинен в изложнице. Исходя из этого предложено соотношение для определения оптимального радиуса кривизны сторон криволинейной фигуры основания. Если в настоящее время на заводах отливают и используют слитки лигатурных сплавов с отношением поверхности охлаждения к объему (μ), не превышающем величину 20-25 м^-1, а в известном способе это отношение имеет преимущественный диапазон 70-140 м^-1, то форма предлагаемого слитка позволяет достичь более высоких величин отношения, даже более 200 м^-1. Предлагаемый слиток отливают в изложницу, в которой выполнены углубления заданной формы для пирамидальных секций слитка. Отлитые слитки лигатурного сплава предназначены для использования при выплавке товарных алюминиевых сплавов. П р и м е р. Алюминиевый лигатурный сплав с 2,2% титана при температуре 1060-1070^оС отливают в изложницу в виде слитка, состоящего из пирамидальных секций с верхним основанием в виде криволинейной фигуры, имеющих следующие параметры. Углы между ребрами и высотой пирамиды α=40^о, β=8^о, радиус закругления ребер R= 0,004 м, а=0,19 м, угол γ=19^о, радиус кривизны сторон основания r= 0,57 м (1). Каждая пирамидальная секция слитка имеет μ=90 м^-1, высоту 0,2 мм и массу 2,6 кг. α=40^о β6^о, R=0,003 м, а=0,15 м, γ=14,3^о, r=0,6 м (2). Каждая пирамидальная секция слитка имеет μ=150 м^-1, высоту 0,15 м, массу 1,1 кг. α= 45 ^о β=5^о, R=0,002 мм, а=0,14 м, γ=10^о, r=0,8 м (3). Каждая пирамидальная секция слитка имеет μ=240 м^-1, высоту 0,12 м, массу 0,5 кг. Предложенный слиток благодаря повышенному отношению боковой поверхности охлаждения к объему пирамиды (μ) более интенсивно охлаждается, в результате в его структуре измельчаются кристаллы интерметаллидов (алюминида титана) и увеличивается их количество. Все это повышает модифицирующую способность лигатурного сплава. Для сравнения проведена расчетная оценка конфигурации слитка по известному способу и приведены его параметры. α= 40^o, β= 10^о, R=0,005 м. Каждая пирамидальная секция слитка с ромбическим основанием имеет μ=80 м^-1 и массу 2,2 кг. В предложенном изобретении (пример 1), несмотря на увеличение массы секции слитка до 2,6 кг, отношение μ также увеличивалось до 90 м^-1. α= 5^о, β=5^о, R=0. Каждая секция слитка имеет μ=150 м^-1 и массу 0,5 кг. В предлагаемом изобретении (пример 2) при сохранении отношения μ=150 м^-1 масса секции слитка увеличилась до 1,1 кг. α= 45^о, β= 5^о, R=0,002 м. Каждая секция слитка имеет μ=200 м^-1. В предлагаемом изобретении (пример 3) при тех же исходных параметрах отношением μ повышено до 240 м^-1. Приведенные примеры показывают преимущества предлагаемой конфигурации слитка по сравнению со слитками, используемыми в заводской практике.

Формула изобретения

СЛИТОК ЛИГАТУРНОГО СПЛАВА, состоящий из секций, сопряженных друг с другом в виде пирамид с суживающимся вниз сечением с закругленными ребрами и вершиной и расположенным вверху ромбовидным плоским основанием, отличающийся тем, что, с целью повышения интенсивности охлаждения при неизменности массы слитка, грани пирамиды выполнены в виде криволинейных поверхностей, одна пара противоположных граней выполнена вогнутыми, а другая пара выпуклыми относительно центральной части пирамиды, причем кривизна вогнутых и выпуклых граней одинакова и имеет радиус кривизны сторон основания где a длина стороны ромба, на базе которого построена криволинейная фигура основания, м; γ острый угол охлаждения сторон этого ромба, град.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2