Способ изготовления литейной формы

 

Изобретение относится, к литейному производству, в частности к технологии изготовления литейных форм с текстурой на внутренней контактной поверхности формы, и может быть использовано для литья в форму с направленной кристаллизацией расплава . Целью изобретения является улучшение структуры и свойств отливок за счет повышения интенсивности контактного теплообмена между литейной формой и расплавом. Способ предусматривает изготовление литейной формы из высокотеплопроводных материалов с интенсивностью теплоотвода 8-15 кВт/м2-К, нанесение микрорельефа химическим осаждением металла из паровой фазы или плазменной обработкой , или механической обработкой в виде рисок с расстоянием между двумя соседними рядами 0,1-1. мм до концентрации поверхностных дефектов упаковки с плотностью дислокации 10 -106w 2, при этом литейная форма , может, быть изготовлена из меди. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1724431 щ) 5 В 22 D 27/00 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4749602/02 (22) 30.08,89 (46) 07.04.92. Бюл. У 13 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) В.А .Шевченко, О.О.Шинский, В,Н,Карножицкий, В.Г.Горенко, В,И,Московка и P.Т.Пикульский (53) 621„745.58(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 822975,. кл. В 22 С 9/18, 1981.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНОЙ

ФОРМЫ (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии изГотовления литейных форм с текстурой на внутренней контакт" ной поверхности формы, и может быть использовано для литья в Форму с направленной кристаллизацией расплаИзобретение относится к литейному . производству, в частности к технологии изготовления литейных форм и текстурой на внутренней контактной поверхности формы, и может быть использовано для литья в форму с направлейной кристаллизацией расплава.

Известен способ изготовления Форм, согласно которому для предупреждения образования ужимин наносят вза- имно пересекающиеся бороздки (противоужимная сетка). Литейная форма, полученная известным способом, пред" ставляется собой полость, на горизонтальной части которой нанесены бороздки в виде сетки.

Однако известный способ не позволяет предотвратить образование ужи2 ва. Целью изобретения является улучшение структуры и свойств отливок за счет повышения интенсивности контактного теплообмена между литейной формой и расплавом. Способ предусматривает изготовление литейной формы из высокотеплопроводных материалов с интенсивностью теплоотвода

8-15 кВт/м К, нанесение микрорельефа химическим осаждением металла иэ паровой фазы или плазменной обработкой, или механической обработкой в виде рисок с расстоянием между двуйя соседними рядами 0,1-1 мм до концентрации поверхностных деФектов упаковки с плотностью дислокации

10 -10 м, при этом литейная форма может, быть изготовлена иэ меди.

1 З.п.ф лы 1 ил, 1 табл, мин на боковых поверхностях отливок.

Это снижает прочность контактной поверхности формы, так как при формировании сетки на боковых поверхностях пслости Формы невозможно осуществить протяжку модели, так как при этом бороздки будут срезаться.

Известен та кже способ лит ья в кокиль цинка, согласно которому внутреннюю поверхность формы предварительно подготавливают, подвергая ее гравировке для придания ей текстуры, Далее в кокиль заливают цинк, затеи на охлажденную заготовку наносят один или несколько слоев краски, придающих поверхности отливки декоративный вид.

172

Недостаток известного способа состоит в том, что он позволяет создать микрорельеф литой поверхности отливки и не позволяет обеспечить направленную кристаллизацию в поверхностном слое отливки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является способ изготовления литейных Форм, включающий формирование с помощью модели сетки бороздки на верхней поверхности Формы, согласно которому для уменьшения образования ужимин дополнительно формируют бороздки на боковых поверхностях формы в направлении протяжки модели.

Известный способ не позволяет создать микрорельеф литой поверхности отливки на верхней ее части и не обеспечивает направленную кристаллизацию расплава в поверхностном слое нижней ее части. Кроме того, формированием бороэдок на боковых поверх" ностях формы в направлении протяжки модели снижают прочность контактной поверхности Формы за счет отрыва местами сухой корочки от основной массы Формы при поступлении металла, т.е. ее осыпания.

Целью изобретения является улучше.ние структуры и свойств отливки эа счет повышения интенсивности контакткого теплообмена между литейной Формой и расплавом.

На чертеже представлена схема, поясняющая способ.

4431 4 тов упаковки с плотностью дислока" ций (10 -10 ) м, На схеме показаны рабочая контактная поверхность 1, подготовленная путем нанесения микрорельефа, форма 2 из высокотеплопроводного материала, поддон 3, литниковая система 4 для сифонной заливки, расплав

10 5 заливаемого металла.

На внутреннюю контактную поверхность 1 формы 2 из высокотеплопроводного материала, например меди, обеспечивающей интенсивность тепло15 отвода (8-15) кВт/м К, наносят микрорельеф по направлению движения расплава в ниде рисок обработки, как показано на чертеже. Такой мик20 рорельеф, получают химическим осаждением металла из паровой фазы, плазменной обработкой или механической обработкой наждачным кругом предварительно зачищенной рабочей поверхности. Установленная на поддон 3 форма контактирует при заливке через литниковую систему 4 с расплавом 5.

Причем направление рисок, формирующих активированные площадки роста кристаллов, должно совпадать с направлением движения расплава 6 полости формы. На активных площадках вдоль рисок, косых рифлений с размерами

0,1-1,0 мм растут кристаллы коллинеарно контактной поверхности формы.

Образованные таким образом поверхностные микродефекты с плотностью дислокаций (10 -10 ) м снижают энергию активации и соответственно повы40

Использование изобретения обеспечивает повышение Физико-механических свойств литого материала отливки на

25-303 по сравнению с литьем в фор- му беэ предварительно нанесенного микрорельефа на ее рабочей поверхности, С целью улучшения структуры и свойств отливки используют литейные формы иэ высокотеплопррводных материалов, например иэ меди с интенсивностью. теплоотвода (8-15 кВт/м -К), а микрорельеф наносят в виде рисок химическим охлаждением металла из паровой фазы, плазменной обработкой или.механической обработкой, при этом риски наносят с расстоянием между двумя соседними рядами 0,1-1,0 мм дО кокцентрации поверхностных дефек- шают на 2-3 порядка коэффициент по-. верхностной диффузии атомов иэ расплава на поверхность формы.

Пример. Способ осуществляют при изготовленной литейкой Формы для получения отливок компрессорной лопатки высотой 125 мм иэ сплава

ВТ-20Л. На внутреннюю поверхность 1 формы 2 с изменяемой интенсивностью теплоотвода в указанных выше преде50 лах наносят микрорельефы в виде рисок с расстоянием между двумя соседними рядами 0,1-1 мм химическим осаждением меди из паровой фазы. Получают рифления таким образом, что направу ление активированных площадок сов падает с направлением движения, расплава вдоль рабочей поверхности Формы. форму заливают сифонной заливкой на поддоне 3 приготовленным расплавом

17244 форма кристаллов

:Опыт. Расстояние межИнтенсивность теплоотвода, . кВт/м . К

Раэориентация кристаллов, град.

Время сопротивления на разрыв, кг/мм

Плотность дислокаций, м ду рисками, мм

Дендритная

Игольчатая

60 (не коллинеарно)

3,5

2,0

1,5

8,0

15-20, 0

85,0

0,05

1 3,0

0,1

0 5

1 ° 0

1,5

1х10

5х10

1х10

9х10

92,0

93,0

95,0

90,0

92,0

2 8,0

3 12,0

4 15,0

5 7,0 .6

«1I»

«11»

Дендритная

Разориентированная, игольчатая

Данные для отливки с условиями, близкими к известному способу, получены экспериментально

5 через литниковую систему 4 в течение 2,5 с, что соответствует скорости заливки 50 мм/с. Вдоль рифлений контактной поверхности образо5 вываются кристаЛлы игольчатой формы, обеспечивающие повышение физико-механических свойств материала отливки на 25-303 (бв повышается с 72 до

95 кгlмм ) °

В таблице приведены значения теплофиэических храрактеристик и свойства структуры литого материала серии отливок в подготовленную с указанным микрорельефом форму с варь- 15 ируемыми по теплопроводности путем присадок материалом меди.

Формула изобретения

1. Способ изготовления литейной формы, включающий формирование мик31 ь рорельефа на ее рабочей поверхности, . отличающийся.тем,что,с целью улучшения структуры и свойств отливок путем повышения интенсивности контактного теплообмена между литейной формой и расплавом, литейную форму изготавливают из высокотеплопроводных материалов с интенсивностью теплооотвода 8-15 кВт/м К, а микрорельеф наносят в виде рисок химическим осаждением металла из паровой фазы или плазменной обработкой, или механической обработкой, при атом риски наносят с расстоянием между двумя соседними рядами

0,1-1,0 мм до концентрации поверхностных дефектов упаковки с плотностью дислокации 10 -10 м

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что литейную форму изготавливают из меди.

Составитель P.Ïèêóëüñêèé

Техред Л.Олийнык Корректор.А.Обручар

Редактор Н.Гунько

Заказ 1138 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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