Способ получения литой формообразующей оснастки

 

Использование: в области металлургии для получения литого инструмента и литой оснастки. Сущность: композиционную литую заготовку получают предварительным формированием рабочего слоя путем осаждения металла из паровой фазы легколетучих металлосодержащих соединений, например, фторидов, хлоридов, металлоорганических соединений в плазме тлеющего разряда с напряжением между катодом и анодом 1200...1300 В при плотности тока 10...15 мА/см2, последующей заливкой и кристаллизацией матричного сплава, осуществляемой при разности потенциалов. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 22 Р 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4700286/02 (22) 05,06,89 (46) 07,11.92. Бюл. ¹ 41 (71) Камский политехнический институт (72) Н, Н. Сафронов, В. А. Козин, А, И. Якобсон и А. Г. Хасанов (56) 1. Хасуи А. и Моригаки О. Наплавка и напыление. М.: Машиностроение, 1985, с.

223-225, с. 142-145.

2. Авторское свидетельство СССР

N 87185, кл. В 22 D 27/02, 1949. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТОЙ ФОРМООБРАЗУЮЩЕЙ ОСНАСТКИ

Изобретение относится к производству формообразующей оснастки для изготовления деталей литьем и деформированием.

Известна операция формирования рабочего слоя инструмента плазменным напылением (1). Однако слои металла, полученные различными способами напыления, обладают такими недостатками, как большая пористость, невысокая ударная вязкость, наличие больших остаточных наи ряжен ий, могущих и ри вести к короблению при получении толстых слоев.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения литого инструмента из биметалла (2j, включающий формирование рабочего слоя с последующей кристаллизацией из жидкого состояния матричного металла, заливаемого в литейную форму на рабочий слой.

Однако такой способа характеризуется повышенным расходом дорогостоящего металла рабочего слоя при глубокой гравюре инструмента (например штампа), раэностен« . Ж 1773555 Al (57) Использование: в области металлургии для получения литого инструмента и литой оснастки. Сущность: композиционную литую заготовку получают предварительным формированием рабочего слоя путем осаждения металла иэ паровой фазы легколетучих металлосодержащих соединений, например, фторидов, хлоридов, металлоорганических соединений в плазме тлеющего разряда с напряжением между катодом и анодом 1200...1300 В при плотности тока

10...15 мА/см, последующей заливкой и кри2 сталлизацией матричного сплава, осуществляемой при разности потенциалов. 3 ил. ностью рабочего слоя в различных точках гравюры приводящей к снижению стойкости оснаст..и. Кроме того, оснастка получаемая по данному способу, не имеет достаточной точности размеров и чистоты формообразующей поверхности. Литые штампы, полученные по такой технологии, д требуют механической обработки. Структура рабочего слоя литого штампа характеризуется наличием равноосных зерен. Практика эксплуатации штампов показывает, что наилучшей стойкостью обладают штампы со структурой рабочего слоя в виде вертикально- О столбчатых кристаллов. (л

Технология получения биметаллического инструмента послойной заливкой рабочего и конструкционного слоев не обеспечивает отсутствия неслитин (неспайки)

Целью изобретения является повышение качества оснастки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе включающем формирование рабочего слоя с последующей кристаллизацией из жидкого состояния

1773555

30

40

5S матричного металла, заливаемого в литейную форму на рабочий слой, формирование рабочего слоя осуществляют осаждением металла из паровой фазы легколетучих металлосодержащих соединений в плазме тлеющего разряда с напряжением между катодом и анодом 1200-13008 при плотности тока 10-15 мА/см, а кристаллизацию матричного металла осуществляют при разности потенциалов между рабочим слоем и расплавом матричного металла.

На фиг. 1 изображено устройство для реализации предлагаемого способа (стадия получения рабочего слоя); на фиг. 2- стадия заливки жидкого сплава; на фиг. 3 — схема строения слоев заготовки.

Устройство для получения рабочего слоя (фиг. 1) содержит вакуумную камеру 1, испарительную систему 2, связанную через паропровод 3 с анодом 4. Внутри камеры 1 размещена металлическая литейная форма являющаяся катодом. Камера 1 соединена трубой 6 для отвода газообразных продуктов реакции с вакуумным насосом 7. К металлической литейной форме 1 и аноду 4, подсоединен источник высокого постоянного напряжения 8.

В испарительную систему 2, состоящую из емкости, снабженной нагревателем, загружается вещество в конденсированном состоянии, содержащее металл и обладающее достаточно высокой упругостью насыщенного пара. Таким веществами могут быть металлоорганические соединения: оксалаты, хлориды, фториды, йодиты, карбонилы металлов, Для каждого металлосодержащего вещества устанавливают оптимальную температуру, при которой образуется достаточное. количество его naров, транспортирующихся по паропроводу 3 и аноду 4 в камеру 1. Между анодом 4 и катодом 5, являющимся подложкой, идет тлеющий разряд, который ионизирует пары металлосодержащего вещества и нагревает поверхность подложки до температуры, достаточной для разложения адсорбированных на. ней паров металлосодержащего вещества с образованием осадка металла, формирующего рабочий слой с плотной, столбчатой структурой. Кристаллизация рабочего слоя идет посредством осаждения атомов металла на хорошо подготовленную подложку. Поэтому реплика практически и по точности, и по чистоте поверхности не отличается от подложки.

Устройство для заливки жидкого металла (фиг. 2) в литейную форму 5 с рабочим слоем

9 содержит сварочный аппарат постоянного тока 10, подключенный одним концом к ковшу с жидким металлом 11, а другим — к литейной форме 5.

Между жидким металлом в ковше и сформированным рабочим слоем создается разность потенциалов. Это мероприятие позволяет обеспечить получение надежного соединения рабочего и конструкционного слоев, Это достигается за счет того, что при замыкании электрической цепи и прохождении тока через контакт между жидким металлом и рабочим слоем 9 (фиг. 2) в зоне контакта выделяется тепло из-за наличия повышенного сопротивления. Это тепло совместно с тем, которое несет в себе жидкий металл матричного слоя, оплавляет металл рабочего слоя., образуется совместная жидкая ванна, которая при дальнейшем затвердевании образует переходной слой 13 (фиг. 3)

Способ осуществляют следующим образом.

Для формирования рабочего слоя в камере I создают вакуум путем откачки воздуха через трубу 6 с помощью вакуумного .насоса 7, подают напряжение 1200-1300 В, плотность тока 10-15 мА/см, между катог дом и анодом образуется тлеющий разряд, пары из ис,арительной системы 2 проходят через паропровод 3, попадают в тлеющий разряд, ионизируются, контактируют с нагретым катодом и разлагаются с образованием осадка металла и газообразного продукта реакции, который откачиваются насосом 7, После осаждения слоя металла толщиной 1-5 мм на поверхность формы, установку отключаются вынимают металлическую литейную форму 5.

Для получения литой формообразующей оснастки к клеммам источника сварочного тока подключают ковш жидким металлом и металлическую форму. Включают сварочный аппарат и и роиз водят заливку жидкого металла в литейную форму. После наполнения формы жидким металлом, сварочный аппарат отключают. После затвердевания конструкционного слоя отливки производят ее выбивку из формы, Структура отливки формообразующей оснастки, полученной предлагаемым способом состоит из 3-х характерных зон (фиг. 3).

Зона 12 рабочей поверхности оснастки представлена износостойким слоем из вертикально-стобчатых кристаллов, переходного слоя 13, соединяющего рабочий и конструкционный слой и конструкционной части 14, полученной кристаллизацией из жидкого расплава, Таким образом, в сравнении с известным способом получения литых штампов предлагаемый способ позволяет повысить

1773555 качество литых заготовок за счет нанесения рабочего слоя, сократить объем механической обработки, т.к. рабочий слой ложится на литейную форму более точно.

Снижение себестоимости и расхода дорогостоящего материала обеспечивается за счет равностенности рабочего слоя над гравюрой.

Формула изобретения

Способ получения литой формообразующей оснастки, включающий формирование рабочего слоя с последующей кристаллизацией из жидкого состояния матричного металла. заливаемого в литейную форму на рабочий слой, отличающийся тем, что, с целью повышения качества оснастки, формирование рабочего слоя осущест5 вляют осаждением металла иэ паровой фазы легколетучих металлосодержащих соединений в плазме тлеющего разряда с напряжением между катодом и анодом

1200-1300 В при плотности тока 10-15 мА/см,10 а кристаллизацию матричного металла осуществляют при разности потенциалов между рабочим слоем и расплавом матричного металла.

@uzi

Составитель Н. Сафронов

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор M. Ткач

Заказ 3889 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; 4/5

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