Игольчатый холодильник для отливок
Изобретение относится к литейному производству, а именно к конструкциям наружных холодильников для получения отливок направленной кристаллизацией. Цель изобретения - создание на рабочей поверхности холодильника локальных центров направленной кристаллизации для улучшения качества структуры. Игольчатый холодильник содержит пакет цилиндрических стержней диаметром преимущественно 1-4 мм с образованием одним из их торцов рабочей поверхности, выполненных двух типов: из материала с высокой теплопроводностью, преимущественно из меди, и из материала с низкой теплопроводностью, преимущественно из высоколегированной стали, причем стержни расположены в шахматном порядке или по наклонно-полосчатой схеме укладки. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)4 В 22 D 15/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
rlPH ГКНТ СССР (21) 4149472/23-02 (22) 18.11.86 (46) 07.04.89. Бюл, ¹ 13 (71) Новочеркасское производственное объединение "Магнит" (72) А.A.Ñåìîâ (53) 621 74.043 (088.8) (56) Вейник А.И. Расчет отливки, M.:
Машиностроение, 1964, с.292, Авторское свидетельство СССР № 77433, кл. В 22 0 15/00, 1948. (54) ИГОЛЬЧАТЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК ДЛЯ ОТЛИВОК (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к конструкциям наружных холодильников для
Изобретение относится к литейному, производству, а именно к конструкциям наружных холодильников для получения отливок направленной кристаллизацией, например, постоянных магнитов с ориентированной кристаллической текстурой.
Цель изобретения — создание на рабочей поверхности холодильника локальных центров направленной кристаллизации для улучшения качества структуры.
На чертеже изображен игольчатый холодильник, наклонно-полосчатая схема укладки, вид, сверху,(стержни могут быть также расположены в шахматном порядке).
Холодильник состоит из кассеты 1„ в которой размещен пакет цилиндри„„SU„„1470442 А1 получения отливок направленной кристаллизацией. Цель изобретения — создание на рабочей поверхности холодильника локальных центров направленной кристаллизации для улучшения качества структуры. Игольчатый холодильник содержит пакет цилиндрических стержней диаметром преимущественно 1-4 мм с образованием одним из их торцов рабочей поверхности, выполненнйх двух типов иэ материала с высокой теплопроводностью, преимущественно из меди, и из материала с низкой теплопроводностью, преимущественно из высоколегированной ста.ли причем стержни расположены в шах- а
2 ческих стержней, один иэ торцов которых образует рабочую охлаждающую поверхность холодильника, причем пакет собран иэ чередующихся стержней 2 и 3 выполненных соответственно иэ материала с высокой теплопроводностью, преимущественно из меди, и материала с низкой теплопроводностью, преимущественно из высоколегированной стали. Формирование столбчатой структуры в отливках, получаемых при помощи предложенного холодильника, происходит следующим образом. Процесс кристаллизации жидкого сплава начинается с момента его контакта с охлаждающей поверхностью холодильника. Наличие на этой поверхности локальных участков с высокой 442 з 1470 теплопроводностью, выполненных торцами, например медных стержней, приводит к более раннему образованию кристаллов именно на этих участках— теплопроводных подложках. За счет 5 повышения теплостока вдоль медных стержней по сравнению с теплостоком вдоль стержней. выполненных из высоколегированной стали, зарождающиеся на охлаждающей поверхности холодильника стопбчатые кристаллы прорастают в основной объем расплава с разной скоростью и разной степенью ориентации, причем большую скорость раста и лучшую ориентацию относительно вертикальной оси имеют кристаллы, образовавшиеся на участках с высокой теплопроводностью. Вследствие приоритета в скорости роста эти кристаллы подавляют рост кристаллов, образующихся от торцовых поверхностей стержней-игл, выполненных из малотеплопроводного материала, например высоколегированной стали, за счет чего последующее формирование столбчатой структуры происходит в условиях малой конкуренции неблагоприятно ориентированных кристаллов, что обеспечивает условия увеличения поперечных .сечений столбчатых кристаллов. К моменту, когда. температура стержней уравнивается, дальнейший рост сформировавшихся столбчатых кристаллов определяется общим отводом тепла от поверхности раздела твердой и жидкой фаз, т.е. зависит от теплофизических свойств стенки холодильника в целом, а также от теплопроводности затвердевшей к этому моменту части отливки. Путем подбора диаметров стержней и теплопроводности их материалов можно в широких пределах изменять топографию макроструктуры отливок, в частности изменять площади попереч45 ных сечений столбчатых кристаллов и количество кристаллов,, приходящихся на единицу площади охлаждающей поверхности, например получать литые постоянные магниты с крупными столбчатыми кристаллами, положительно влияющими на уровень магнитных свойств магнитов. Были получены постоянные магниты из сплава ЮН14ДК25БА размером 40х20х х25 мм. Сплав выплавляли в индукционной печи, выпускали из тигля печи в заливочный ковш при 1730 С и затем заливали в сухие песчаные формы. При этом испытывались игольчатый холодильник предложенной конструкции, игольчатые холодильники из однородl ных стержней и холодильник - стальная плита. Толщина стенки холодильников равна 39 мм, диаметр стержней — игл 1,5-4 мм. В таблице приведены усредненные результаты макроструктурного анализа, отливок, изготовленных при помощи испытуемых холодильников. При использовании игольчатого холодильника с чередующимися стержнями уменьшается в 1,2-2,3 раза высота зоны мелких "замороженных" кристаллов у нижнего торца отливки, увеличивается на 12-253 диаметр столбчатых кристаллов, уменьшается в среднем с 10 до 6 градусов угол отклонения столбчатых кристаллов от вертикальной оси. Формула изобретения Игольчатыч холодильник для отливок, содержащий пакет цилиндрических стержней, преимущественно диаметром 1-4 мм, с образованием одним из их торцов рабочей поверхности, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью создания на ней локальных центров направленной кристаллизации для улучшения качества структуры, стержни пакета выполнены двух типов: из материала с высокой теплойроводностью, преимущественно из меди, и из материала с низкой теплопроводностью, преимущественно из высоколегированной стали, причем стержни расположены в шахматном порядке или по наклонно-полосчатой схеме укладки. 1470442 Преобладающие углы отСредний диаметр столбХолодильник Средняя высота примыкающей к холодильнику поверхностной зоны мелких "замороженных" кристаллов, мм/Е чатого кристалла, мм клонения столбчатых кристаллов от вертикальной оси, град 1,8/7,2 Предлагаемый Собранный из однородных стержней (известный): медных из высоко0,45 5-7 3,5/14,0 0,36 легированных сталей 2,0/8,0 0.40 10-15 из низкоуглеродистой стали Стальная плита (известный) 2,5/10,0 4,2/ 16,8 0,40 0,38 10-15 Составитель И. Князева Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар Редактор В.Данко Заказ 1416/13 Тираж 710 Подписное ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101
