Способ получения отливок

 

Изобретение относится к области металлургии и литейного производства и может быть использовано в производстве отливок из цветных металлов и сплавов. Цель изобретения - улучшение качества металла путем повышения его плотности и одновременно степени диспергирования кристаллов избыточной ε-фазы. Предложенный способ включает заливку металла в литейную форму и обработку кристаллизующегося расплава ультразвуковыми колебаниями, при этом обработку ультразвуком начинают при температуре расплава 420-450°С и проводят в течение 0,1 - 2 мин с плотностью ультразвуковой энергии в расплаве, равной 15 - 20 Вт/см<SP POS="POST">2</SP>

затем плотность ультразвуковой энергии снижают до 1 - 10 Вт/см<SP POS="POST">2</SP> и продолжают обработку ультразвуком до полного затвердевания отливки. Способ позволяет повысить твердость отливок, их стойкость и пластичность. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4436267/23-02 (22) 11.04.88 (46) 23.11.89. Бюл. № 43 (71) Производственное объединение «Зенит» э

Научно-производственное объединение «Тулачермет» и Проектно-конструкторское бюро

Управления местной промышленности (72) С. А. Клепиков, Н. А. Авилов, А. А. Голубев, Л. И. Енютин и Е. Г. Саратовский (53) 621.746.58 (088.8) (56) Абрамов О. В. Кристаллизация металлов в ультразвуковом поле. М.: Металлургия, 1972, с. 25 — 30. (54) СПОСОБ ПОЛ УЧЕН И Я ОТЛ ИВОК (57) Изобретение относится к области металлургии и литейного производства и может быть использовано в производстве отливок

Изобретение относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано в производстве отливок из цветных металлов и сплавов.

Цель изобретения — улучшение качества металла путем повышения его плотности и одновременно степени диспергирования кристаллов избыточной E.-фазы.

На чертеже представлена схема реализации предложенного способа.

Жидкий сплав 1 находится в металлической изложнице 2, опушенной в нагреваемое устройство, представляющее из себя жаростойкий муфель 3, обогреваемый спиралью 4 электросопротивления, расположенной в огнеупорной засыпке 5, закрытой снаружи металлическим кожухом 6.

Температура расплава регулируется автоматическим потенциометром 7 с термопарой

8 погружения, подключающим к сети питания спираль 4 и осушествляюшим таким образом подогрев изложницы 2.

„„SU„„1523250 А 1

< ц у В 22 Р 27 08 С 22 С 18/00

2 из цветных металлов и сплавов. Цель изобретения — улучшение качества металла путем повышения его плотности и одновременно степени диспергирования кристаллов избыточной 6-фазы. Предложенный способ включает заливку металла в литейную форму и обработку кристаллизуюшегося расплава ультразвуковыми колебаниями, при этом обработку ультразвуком начинают при температуре расплава 420 — 450 С и проводят в течение 0,1 — 2 мин с плотностью ультразвуковой энергии в расплаве равной

7

15 — 20 Вт/см -, затем плотность ультразвуковой энергии снижают до ) — 10 Вт/см и продолжают обработку ультразвуком до полного затвердевания отливки. Способ позволяет повысить твердость отливок, их стойкость и пластичность. 1 ил.

В расплав 1 опушен волновод 9, соединенный через излучатель 10 с магнитострикционным преобразователем 11.

Способ осуществляется следующим образом.

Из тигля индукционной печи подготовленный расплав 1 разливается в изложницу 2, установленную в муфель 3 и подогретую до температуры, обеспечиваюшей снижение температуры расплава 1 до 420—

450 С. Температура расплава в заданных пределах в изложнице поддерживается автоматически.

Магнитострикционный преобразователь

11 вкл ючается при достижении заданной температуры, через излучатель 10 и волновод

9 подает ультразвуковые колебания с плотностью энергии 15 — 50 Вт/см вводится в расплав в течение 0,10 — 2,00 мин. По истечении этого времени с помощью автоматического потенциометра 7 отключают от сети спираль 4 и таким образом отключают

1523250 нагревательное устройство. Выходную мощность ультразвукового генератора снижают так, чтобы плотность ультразвуковой энергии в расплаве 1 составила 1 — 10 Вт/см .

Ультразвуком такой интенсивности обрабатывают расплав до 380 С, т.е. полного затвердевания отливки, Для ускорения охлаждения отливки нагревательное устройство может приподниматься с помощью подъемного устройства над изложницей, на качество литого металла такой прием не оказывает заметного влия-. ния. Кроме того, изложница может обдуваться воздушной или паровоздушной смесью из специального устройства. Охлажденную отливку извлекают из изложницы и отправляют на изготовление штампованного инструмента.

Предложенный способ получения отливок, преимущественно из цинкомедноалюминиевых сплавов, предназначенных для изготовления матриц штампов, включает заливку металла в литейную форму и обработку кристаллизующегося расплава ультразвуковыми колебаниями, при этом обработку ультразвуком начинают при температуре расплава 420 †4 С и проводят при указанной температуре с плотностью ультразвуковой энергии в расплаве 15—

20 Вт/см в течение 0,1 — 2,0 мин, после чего обработку ультразвуком проводят с плотностью ультразвуковой энергии в расплаве 1 — 10 Вт/см при охлаждении расплава до полного затвердения.

Применение мощного ультразвука с интенсивностью 15 — 20 Вт/см для обработки сплавов температурой 420 — 450 С позволяет за время, равное 0,1 — 2 мин, диспергировать в максимальной степени первичные кристаллы .6-фазы. При этом плотность металла не снижается, поскольку температура находится в пределах от температуры образования двойной эвтектики (2+ а), равной 420 С, до температуры, на 30 С, превышающей ее. Кроме двойной эвтектики остается незакристаллизовавшаяся еще тройная эвтектика (а+ P+. 6), температура образования которой 380 С, что увеличивает количество жидкой фазы и благоприятствует вводу мощного ультразвука без отрицательного влияния на плотность кристаллизующего металла.

Дальнейшая обработка частично затвердевшего расплава ультразвуком интенсивностью 1 в 1О Вт/см- до окончания полного затвердения формирует мелкодисперсную эвтектику и одновременно высокоплотный слиток, что объясняется отсутствием разрывов тела слитка.

Если обработку ультразвуком начать при температуре выше, чем 450 С, то эффект диспергирования кристаллов -фазы снизится вследствие ее недостаточного количества, выделившегося из расплава.

Если температура начала обработки мощным ультразвуком ниже, чем 420 С, т.е. ниже температуры образования двойной эвтектики, то за счет активации процесса образования тройной эвтектики под действием интенсивной кавитации плотность металла снизится.

При этом размер дендритов в-фазы возражает за счет формирования до начала обработки кристаллов без воздействия.

Если плотность ультразвуковой энергии в расплаве в начале образования а-фазы поддерживать менее 15 Вт/см, то эффект диспергирования кристаллов а-фазы снизится.

Повышение плотности ультразвуковой энергии более 50 Вт/см не дает дополнительного эффекта диспергирования первичных кристаллов.а-фазы, однако плотность сплава несколько снижается.

Продолжительность обработки мощным ультразвуком длительностью менее 0,1 мин недостаточна для диспергирования кристаллов .с-фазы по сравнению с известным способом, предусматривающим непрерывный ввод ультразвука интенсивностью 1—

10 Вт/см . Превышение продолжительности обработки более 2 мин не вызывает дополнительного эффекта в диспергировании о -фазы.

Если в процессе дальнейшего охлаждения расплава вводить ультразвук менее

1 Вт/см-, то эффекта измельчения будет недостаточно, а плотность сплава повысится незначительно. Повышение плотности ультразвуковой энергии на величину более

10 Вт/см- вызовет снижение физической плотности металла и одновременно его эксплуатационных характеристик.

Пример. Использовали цинкомедноалюминиевый сплав следующего химического состава, мас. Я: Al 2,5 — 2,8, Си 5,0 — 5,3, Afg 0,08 — 0,12, Si 0,46 — 0,52, цинк — остальное. Отливали слитки с размерами 150>

Х50Х50 мм. Сплав выплавляли в индукционной печи МВ-67 в графитовом тигле следующим образом: в предварительно нагретый до 400 С тигель загружали цинк, по расплавлении которого вводили медноалюминиевую лигатуру (50Я вЂ” Си; 50/, А/), за 2 — 3 мин до выпуска вводили магний.

В печи поддерживали слабоокислительную атмосферу. Разлив проводили в медные изложницы. Определяющими факторами или показателями качества металла при установлении параметров предлагаемого спосо6а были выбраны: размер дентритов фазы и физическая плотность металла.

Согл асно опт и мал ь ному варианту выпл авляли цинковый сплав с содержанием З,ОЯ Al;

5 1об Си; 0 11î IWg H 0 49@) Si. Температура литья 460 С.

При этом медная изложница была нагрета до 420 С. После наполнения изложницы температура расплава составила

1523250

Формула изобретения

Сост а тель Е. Гендлина

Редактор В. Данко Текред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 6932, 10 Тираж 7I! Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент> . г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

435 С. Расплав обработали ультразвуком с плотностью энергии в расплаве 30 Вт/см в течение 1 мин.

Температуру расплава при этом годдерживали равной 435 С. По истечении 1 мин отключили нагреватель, снижали энергию ультразвука до 5 Вт/см и обрабатывали до полйого затвердевания отливки, которое наступило через 1,5 мин.. Структура опытного слитка отличалась большей дисперсностью -фазы, чем контрольного обработанного ультразвуком интенсивностью

5 Вт/см от момента начала разливки до окончания затвердевания (соответственно 5 и 40 мкм) . Физическая плотность сплава также повысилась с 7,1 до 7,3 г/см .

Обработка ультразвуком интенсивностью

30 Вт/см от момента начала разливки до окончания затвердевания отливки понизила плотность сплава до 4,0 — 5,8 г/см, хотя дендриты .6-фазы были измельчены до уровня предложенного способа.

Для обоснования режимных параметров способа провели серию опытных разливок.

Оптимальный режим обработки по сравнению с контрольным вариантом позволил повысить твердость отливки со 143 до 152 ед.

НВ, временное сопротивление разрыву о с 280 до 300 МПа, относительное удлинение 6 от 2,5 до 3,0оо. Стойкость литых матриц в процессе вырубки деталей из листа толщиной 0,5 мм из стали 30 ХГСА при скорости штам повки 0,06 — 0,07 м/с

5 повысилась между переточками от 2200 до 2500, до полного износа — от 24000 до 2950 0 штамповок.

Способ получения отливок, преимущественно из цинкомедноалюминиевых сплавов, предназначенных для изготовления матриц штампов, включающий заливку металла в литейную форму и обработку кристаллизую15 щегося расплава ультразвуковыми колебаниями, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества металла путем повышения его плотности и одновременно степени диспергирования кристаллов избыточной а-фазы, обработку ультразвуком начинают при охлаждении расплава до 420 †4 С и проводят при этой температуре в течение

0,1 — 0,2 мин с плотностью ультразвуковой энергии в расплаве, равной 15 — 50 Вт/см, после чего плотность ультразвуковой энер25 гии в расплаве снижают до 1 — 10 Вт/см, продолжая обработку ультразвуком до полного затвердевания отливки.