Способ получения отливок направленной кристаллизацией и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к литейному производству , в частности к получению отливок направленной кристаллизацией. Цель - повышение качества отливок и увеличение производительности. Способ включает предварительный нагрев оболочковой керамической формы в нагревательной печи, заливку в нее жидкого сплава и последующую направленную кристаллизацию путем постепенного извлечения литейной формы из нагревательной печи погружения ее в ванну с жидкометаллическим охлаждением При этом в период направленной кристаллизации перед погружением в ванну боковые стенки оболочковой керамической формы снаружи последовательно разрушают за счет термических ударов дуговыми электрическими импульсными разрядами. Устройство содержит герметичную камеру 1 и размещенные в ней нагревательную печь 2 с нижним теплоизолирующим экраном 4, ванну 6 с жидкометаллическим охладителем 7, систему электродов с конденсаторной цепью периодического разряда в виде двух блоков 8 с приводами горизонтального перемещения, размещенных на верхнем торце ванны 6, и оболочковую форму 10 с шихтовой заготовкой 11, удерживаемую на подвеске 12 с приводом вертикального перемещения 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Ј (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 В 22 D 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4460766/02 (22) 12.07.88 (46) 23.02.91. Бюл. № 7 (72) П. И. Вершинин, В. А. Панкратов, Ю. А. Бондаренко, В. А. Чумаков, В. П. Собакин, В. П. Милованов и 1О. Н. Бакрин (53) 621.746.58 (088.8) (56) Патент ФРГ № 2137330, кл. В 22 D 27/04, 1978.

Строганов Г. Б. и др. Высокоскоростная направленная кристаллизация. — Литейное производство, 1983, № 12, с. 20 — 23.

Патент США № 3763926, кл. В 22 D 25/06, 1973. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению отливок направленной кристаллизацией. Цель— повышение качества отливок и увеличение производительности. Способ включает предва рительный нагрев оболочковой керамиЯ13 1629152 А 1

2 ческой формы в нагревательной печи, заливку в нее жидкого сплава и последующую направленную кристаллизацию путем постепенного извлечения литейной формы из нагревательной печи погружения ее в ванну с жидкометаллическим охлаждением. При этом в период направленной кристаллизации перед погружением в ванну боковые стенки оболочковой керамической формы снаружи последовательно разрушают за счет термических ударов дуговыми электрическими импульсными разрядами. Устройство содержит герметичную камеру 1 и размещенные в ней нагревательную печь 2 с нижним теплоизолирующим экраном 4, ванну 6 с жидкометаллическим охладителем 7, систему электродов с конденсаторной цепью периодического разряда в виде двух блоков

8 с приводами горизонтального перемещения, размещенных на верхнем торце ванны 6, и оболочковую форму 10 с шихтовой заготовкой 1, удерживаемую на подвеске

12 с приводом вертикального перемещения.

2 с. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1629152

Устройство работает следующим образом. ь1ерез систему шиберов 15 и 16 на подвеске 12 (например, из молибдена) в полость 40 пагпевательной печи 2 с закрытым теплоизолирующим экраном помещают оболочковую керамическую (корундовую) форму 10 с шихтовой заготовкой 11. Форму 10 нагревают до температуры, превышающей тем- 45 пературу плавления сплава на 100 — 200 С.

Шихтовая заготовка 11 расплавляется и жидкий сплав заполняет рабочую полость оболочковой формы 10. Затем теплоизолирующий экран 4 с помощью приводов 5 раздвигают и нижний торец формы выводят 50 из нагревательной печи до соприкосновения с жидкометаллическим охладителем. По мере его интенсивного охлаждения происходит затвердевание нижней части отливки.

Затем блоки электродов 17 вводят в соприкосновение с боковыми стенками керами- 55 ческой формы 10 и осуществляют импульсную разрядку конденсаторов через дуговой электрический разряд междч парными электИзобретение относится к литейному производству, в частности к способам и устройствам для получения отливок направленной кристаллизацией, и может быть использовано для изготовления отливок из никелевых жаропрочных сплавов.

Цель изобретения — повышение качества отливок и увеличение производительности.

На фиг, 1 дано устройство, общий вид, разрез; на фиг. 2 — расположение частей во время направленной кристаллизации, разрез; на фиг. 3 — сечение А — А на фиг. 2.

Устройство содержит герметичную ка- меру 1, в которой размещены нагревательная печь 2 с нагревателями 3 и нижним теплоизолирующим экраном 4, состоящим из двух половин, снабженных приводами 5 горизонтального перемещения, установленную под ней ванну 6 с жидкометаллическим охладителем 7, систему электродов с конденсаторной цепью периодического разряда в виде двух блоков 8 с приводами 9 горизонтального перемещения, размещенных на верхнем торце ванны 6, и оболочковую керамическую форму 10 с шихтовой заготовкой 11, удерживаемую на подвеске

12 из тугоплавкого материала с приводом верти кального перемещения (не показан) .

Нагревательная печь 2 снабжена теплоизолирующей крышкой 13, установленной в загрузочном отверстии, а камера 1 снабжена загрузочной камерой 14 с нижним 15 и верхним 16 шиберами и отверстиями с уплотнениями в них для прохождения подвески !1.

При этом электроды 17 (фиг. 3) в горизонтальной плоскости попарно ориентированы под углом к друг другу с минимальным расстоянием между рабочими концами и снабжены пружинными поджимами 18.

5 10

35 родами (напряжение на обкладках конденсаторов около 1000 В).

В результате таких кратковременных разрядов (продолжительностью 0,001 — 0,01 с) стенки формы 10 снаружи получают тепловые удары и разрушаются с образованием кольцевых (по периметру) трещин. При погружении такой формы в жидкометаллический охладитель 7 происходит прямой контакт последнего через трещины с поверхностью затвердевшей части отливки, что способствует усилению теплоотвода в том числе и от фронта кристаллизации сплава через затвердевшую часть отливки к жидкометаллическому охладителю. При этом малая продолжительность теплового удара на поверхность формы не оказывает существенного теплового воздействия на отливку, так как из-за малой теплопроводности стенки формы избыточное тепло дуги не доходит до поверхности отливки. Процесс последовательного наложения разрядов по высоте формы (через 75 — 90 с) сопровождают увеличением скорости извлечения из печи и погружения формы 10 в ванну 6.

При подходе прибыльной части формы 10 к уровню теплоизолирующего экрана 4 процесс погружения формы в ванну 6 прекращают, нагреватели 3 отключают, затвердевшую отливку в форме быстро поднимают и вместе с теплоизолирующей крышкой 13 извлекают из полости нагревательной печи 2 в загрузочную камеру 14 при открытом шибере 15. Далее этот шибер 15 закрывают, открывают шибер 16 и отливку с формой извлекают из устройства.

После установки на подвеску новой керамической формы цикл повторяют.

Предлагаемый способ и устройство для

его осуществления позволяют повысить качество получаемых отливок за счет интенсификации теплоотвода от литейной формы и измельчения структуры металла отливки и увеличить производительность процесса за счет повышения скорости извлечения формы из нагревательной печи.

Формула изобретения

1. Способ получения отливок направленной кристаллизацией, преимущественно из жаропрочных никелевых сплавов, включающий предварительный нагрев оболочковой керамической формы в нагревательной печи, заливку в нее жидкого сплава и последующую направленную кристаллизацию отливки путем постепенного извлечения литейной формы из нагревательной печи и погружения ее в ванну с жидкометаллическим охладителем, отличающийся тем, что, с целью повышения. качества отливок и увеличения производительности, в период направленной кристаллизации перед погружением в ванну с жидкометаллическим ох1629152

Фиг.2 ладителем боковые стенки оболочковый керамической формы снаружи последовательно разрушают за счет термических ударов дуговыми электрическими импульсными разрядами с образованием сетки трещин по периметру.

2. Устройство для получения отливок направленной кристаллизацией, содержащее герметичную камеру и размещенные в ней нагревательную печь, ванну с жидкометаллическим охладителем, установленную под печью подогрева, и керамическую оболочковую форму с шихтовой заготовкой, расположенную в печи подогрева на подвеске с приводом вертикального перемещения, отличающееся тем, что, с целью повышения качества получаемых отливок и увеличения производительности, оно снабжено системой электродов с конденсаторной цепью периодического разряда в виде двух блоков с приводами горизонтального перемещения и теплоизолирующим экраном в виде двух половин с приводами горизонтального перемещения, при этом теплоизолирующий экран установлен под нижним торцом нагревательной печи, а система электродов расположена на верхнем торце ванны с жидкометаллическим охладителем с возможностью взаимодействия рабочих концов электродов с боковой поверхностью оболочковой керамической формы.

3. Устройство по п. 2. отличающееся тем, что электроды в горизонтальной плоскости попарно ориентированы иод углом друг к другу с минимальным расстоянием между рабочими концами и снабжены пружинными поджимами.

1629152

78

Составитель В. Андреев

Редактор Л. Зайцева Техред А. Кравчук Корректор Н. Король

Заказ 402 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

l 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, !О!