Диафрагма для отделения прибылей от отливок из титановых сплавов

 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для отделения прибылей от отливок из титановых сплавов. Цель изобретения - повышение качества отливок и снижение энергоемкости процесса отделения прибыли. Диафрагму, устанавливаемую в форму в месте разделения отливки и прибыли, изготавливают из листвого титана с содержанием водорода в нем 0,5 - 1 мас.%. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к литейному производству и может найти применение при изготовлении отливок из тугоплавких химически активных сплавов, в частности, для отделения прибылей из титановых сплавов. Целью изобретения является повышение качества отливки и снижение энергоемкости процесса отделения прибыли за счет предотвращения приваривания диафрагмы к телу отливки и ее плавления. На чертеже изображена предлагаемая диафрагма, разрез. В форме 1 в месте разделения прибыли 2 и отливки 3 устанавливают диафрагму 4, выполненную из листового титана с содержанием водорода 0,5-1 мас.%. При взаимодействии металла отливки с наводороженной диафрагмой из листового титана в области высоких температур из диафрагмы выделяется спектрально чистый водород, создающий газовую защитную среду, поскольку растворимость водорода в титане снижается с увеличением температуры и скорость выделения водорода из диафрагмы выше в несколько раз по сравнению со скоростью поглощения его металлом отливки. По мере охлаждения металла отливки увеличивается скорость его взаимодействия с водородом, в результате чего вследствие диффузионного процесса увеличивается содержание водорода в литом металле в пограничном с диафрагмой слое прибыли. Известно, что процесс десорбции или газовыделения сопровождается поглощением тепла, а процесс сорбции или поглощения водорода металлом отливки сопровождается выделением тепла. Поэтому в зоне газовой водородной прослойки на границе металл-диафрагма существует значительный температурный градиент, замедляющий с одной стороны захолаживание металла отливки, а с другой - прогрев материала диафрагмы. Наличие газовой прослойки и значительный температурный градиент препятствует диффузионному спеканию и привариванию отливки и диафрагмы. При полном охлаждении металла отливки растворенный водород выделяется в виде гидридной фазы, которая наблюдается в структуре литого металла в виде пластин. Гидридная фаза имеет больший на 13% удельный объем по сравнению с металлом основы и слабое сцепление с матричным металлом, что и обусловливает охрупчивание литого металла. Возникают большие по значению внутренние растягивающие напряжения, которые и приводят к снижению работы разрушения наводороженного титана. Проводят испытания диафрагм на цилиндрических образцах диаметром 40 мм, длиной 250 мм из сплава ВТ5Л. Результаты испытаний приведены в таблице. Литой образец без диафрагмы разрушается при усилии в 10-11 раз большем, чем образец с диафрагмой ненаводороженной. Наводороживание диафрагмы дополнительно снижает усилие разрушения литого образца в 3,5 раза. Таким образом, оптимальными параметрами титановых наводороживаемых диафрагм являются содержание водорода 0,5-1 мас.%, толщина 1-3 мм. Исследованиями установлено, что содержание водорода в охрупченной зоне литого титана возрастает до 0,1-0,4 мас.% при увеличении диаметра прибыли от 40 до 80 мм, а глубина наводороженной зоны достигает 1,5-3,0 мм. Повышенное содержание водорода в титановых диафрагмах более 1,2 мас.% приводит к интенсивному выделению водорода в период формирования отливки и поражению металла прибыли газовыми раковинами и пористостью, а в ряде случаев и металла отливки в зоне, примыкающей к диафрагме. Использование данного изобретения позволяет исключить проплавление диафрагмы и ее приваривание к отливке, что повышает качество отливки и снижает усилие на отделение прибыли, т.е. снижает энергоемкость этого процесса.

Формула изобретения

ДИАФРАГМА ДЛЯ ОТДЕЛЕНИЯ ПРИБЫЛЕЙ ОТ ОТЛИВОК ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ, представляющая собой пластину из наводороженного листового материала, в центре которой выполнено отверстие, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества отливки и снижения энергоемкости процесса отделения прибыли за счет предотвращения приваривания диафрагмы к телу отливки и ее проплавления, в качестве листового материала используют листовой титан с содержанием водорода в нем 0,5 - 1 мас.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2