Способ получения отливок направленной кристаллизацией и устройство для его осуществленияtизобретение относится к литейному производству, в частности к способам получения плотных отливок методом направленной кристаллизации при литье по выплавляемым моделям и устройствам, позволяющим их осуществить.известен способ получения плотных отливок в герметизированной камере путем воздействия избыточного газо- 'вого давления на кристаллизующийся металлический расплав при циклически изменякяцемся от 2 до 6 атм газовом давлейии tl3-3to позволяет создать прямое уплотнянмцее усилие на прибыльные и вну;тренние слои отливки, противодейст^вукицее образованию в них неплотностей усадочного характера.недостатки данного устройства зайлючаются в конструктивной сложности узла, создающего в камере циклично изменяемое газовое давление, и в том, что всестороннее (не направленное) охлаждение отливки может приводить к кристаллизации тонких участков отливки, что ухудшает подпитку рядом находящихся частей и приводит к менее эффективному закристаллизовыванию металла в объеме отливки при повыиении давления в камере выше 6 атм1015202530известен способ кристаллизации отливок при повышенном давлении газа [2].наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения отливок методом направлен- • ной кристаллизации, в котором направленное затвердевание осуществляется в герметичной вакуумной камере путем постепенного выдвижения затвердеваемо^о нижнего торца вертикально размещенной отливки из нагревателя и одновременного охлаждения зтого торца с помощью охлаждаемого кристаллизатора гз].однако известный способ характерен образованием неплотностей уса- . дочного характера в верхней части .отливок, так как по мере вьщвижения . отливки из нагревателя требуется увеличивать степень теплоотвода от охлаждаемого торца слитка для снижения усадок от охлаждения слитка с боков. как следствие, это ухудшает равномерность плотности в объеме отливки и по ее длине.известно устройство, содержащее герметичную камеру с нагревателем.

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респубпин (ii) 825278

{61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 201178 (21) 2685687/22-02 (51) М. Кл. с присоединением заявки Йо

В 22 0 27/14

Государственный комитет

СССР ио деяаи изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано ЗОЛ431, Бюллетень 1 1о 16

Дата опубликования описания 300481 (53) УДК 621. 746. .58(088.8) (72) Автор изоЬретения

Б.С. Гольденберг (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК НАПРАВЛЕННОЙ

КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к литейному произвОдству, в частности к способам получения плотных отливок методом направленной кристаллизации при литье по выплавляемым моделям и устройствам, позволяющим их осуществить.

Йэвестен способ получения плотных отливок в герметиэированной камере путем воздействия избыточного газо вого давления на кристаллизующийся металлический расплав при циклически изменяющемся от 2 до 6 атм газовом давлении (1$.Это позволяет создать прямое уплотняющее усилие на прибыльные и внутренние слои отливки, противодействующее образованию в них неплотностей усадочного характера.

Недостатки данного устройства заключаются в конструктивной сложности узла, создающего в камере циклично изменяемое газовое давление, и в том, что всестороннее (не направленное) охлаждение отливки может приводить к кристаллизации тонких участков отливки, что ухудшает подпитку рядом находящихся частей и приводит к менее эффективному закристаллизовыванию металла в объеме отливки при павьыении давления в камере выше 6 атм.

Известен способ кристаллизации отливок при повышенном давлении газа (23.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения отливок методом направлен- * ной кристаллизации, в котором направленное эатвердевание осуществляется в герметичной вакуумной камере путем постепенного выдвижения эатвердеваемого нижнего торца вертикально размещенной отливки иэ нагревателя и одновременного охлаждения этого торца с помощью охлаждаемого кристаллиэатора ГЗ) .

Однако известный способ характерен образованием неплотностей усадочного характера в верхней части .отливок, так как по мере выдвижения отливки из нагревателя требуется увеличивать степень теплоотвода от охлаждаемого торца слитка для снижения усадок от охлаждения слитка с боков. Как следствие, это ухудшает равномерность плотности в объеме отливки и по ее длине.

Известно устройство, содержащее герметичную камеру с нагревателем

825278 охлаждаемый жидкостью крнсталлизатар, контактирующий с охлаждаемым торцом отливки, и зыдвигаемый из камеры итак с узлом, Обеспечивающим эта выдвижение.

Однако конструкция кристаллизатарВ не позволяет интенсифицировать охлаждение слитка через его Охлаждаемый торец па мере выдвижения слитка из нагревателя, так как тело кристаллизатара снабжено системой с постоянным протокам массы Окладителя.

Кроме того, Б конструкции имеется QT= насительнс сложный узел выдвижения

ШТQK

Цель изобретения — получение боЛЕЕ Рс>БНОМЕРНОй ПЛОТНОСТИ IIQ БСЕМУ объему Отливки. указанная цель достигается тем, чтО IJ спасОбе получения ОтлиВОк HBпэд .ен ной кг>нсталлиэ ацией "азов(>е давле н ие Б процессе кристаллизации отливки повышают да 10 атм, В устройстве для направленной крнс аллизацЯН Герметичная камера

С Б Я З а Н а С H C T Q z I H >i K QM I I Q a B zi H Г а Э а ПОД давлением, а шток, являющийся кристаллизатором, установлен над поверхностью охлаждающей жидкости, размещенной Б емкости, для погружения Б нее штока по мере е -o выдвижения.

При зтОм Для интенсификацкЯ Ipo це; ;-.. Охлаждения ш;-Ока по ме)-е его погружения в охлаждающую жидкость,ан (шток) выполнен Б виде установленного

ББЕОХ ДНОМ ПОДЛ«РУЖИHF HНОГС ОТНОСИ телььiQ дна емкости цилиндра с Бнут— ренними радиально располо>кенными ребрамн oõëBæJJQHIIII d еГО НОлОстH катО рая св яз ан а с атмосферой с помощью размещенной Б как ере снльфаннай трубКИ.

Ва фнг. 1 дана принципиальная c>:åма Осуществления с JQQQáà, на фиг. 2 констаукция тбка-Kp>ic J>BJIJJHýатора. устрОйства содержит Геамет ичную вакууиираванную Б период плавления

@; и заливки металла Б форму камеру 1 с нагревателем 2, Б котором размещается форма для отливки 3, получаемая путем заливки этой формы (модели) жидким металлом из плавильной печи 4, В камере 1 размещен подвижный шток 5, являющийся кристаллизатарам, который установлен над поверхностью б охлаждающей проточной жидкости 7 (например воды или другого >кидкага агента), находящейся в емкости 8. При этом шток 5 выполнен Б Биде установленного вверх дном 9 цилиндра, являющегося охлаждаемым кристаллизатором, который контактирует с охлаждаемым торцом

oTJIHHKH 3* В пОлОсти 10 UHJIHHJJpB pBs мешен радиатор с продольными охлаждаю щими ребрами 11, связанными с дном 9 и стенками цилиндра и выполненными из материала с высоким коэффициентом теплоправадности, например из меди.

При этом цилиндр штока 5 подпружинен относительно дна емкости 8 пружиной

12, полость 10 цилиндра сообщена с атмосферой с помощью размещенной в камере 1 гибкой сильфонной трубки 13, а камера 1 связана с источником 14 подачи инертного, нерастворимого в жидком металле газа под давлением, в частности с компрессором или баллоном, способными создавать в камере 1 постепенно нарастающее да 10 атм давление газа.

С помощью охарактеризованного устройства пРедлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В плавильной печи 4 приготавливают расплав металла, при этом камеру 1

Бакуумируют до 310 Змм рт.ст., что способствует дегазации расплавленного металла. Затем расплавленный металл выливают в форму (модель) нагревателя 2. Металл контактирует с дном 9 штока 5 и, охлаждаясь от него, образует охлаждаеиый торец отливки 3, посредством которого тепло будет отводиться Б дальнейшем через дно 9, ребра 11 и стенки штока 5 в жидкость

7.

После заливки расплавленного металла в находящуюся в нагревателе форму Б камере 1 повышают давление путем подвода в нее от источника 14 подачи инертного газа под давлением (например чистого аргона), причем давление Б камере 1 осуществляют постепенно и постоянно нарастающим в пределе от атмосФерного да 10 атм.

Нарастающее в камере 1 давление оказывает соответствующее воздействие на шток 5, которое выдвигает его из камеры, а вместе с ним и отливку 3 из нагревателя 2. При этом это нарастающее давление, с одной стороны, Обжиглает расплавленный и кристаллизирующийся металл ва всем объеме отливки, усаживая ее сверху вниз от жидкой фазы да кристаллизующейся. и способствуя ликвидации неплотнастей в ней. С другой стороны, указанное давление газа выдвигает с ускорением отливку 3 из нагревателя 2 и с такии же ускорением, пропорциональным нарастанию давления газа в камере 1, погружает выходящий из камеры шток 5 в жидкость 7, сжимая при этом пружину 12, являющуюся демпфером. Поэтому нарастание давления в камере 1 пропорционально увеличению скорости выдвижения слитка из нагревателя и скорости погружения штока 5 в жидкость 7, а следовательно, пропорционально и увеличению степени охлаждаемаго торца отливки 3, что обеспечивается увеличением теплоотвода от дна 9 штока 5 за счет погружения части штока 5 с ребрами 11 B жидкость.

8 этот момент увеличение эффективности теплоотвода происходит плавно за счет увеличивающейся площади ребер 11, погружаемай в жидкость 7 при выдвиже825278 нии штока 5 с увеличивающимся ускорением. При этом жидкость 7 беспрепятственно проходит в полость 10 штока 5, так как при его погружении в нее находящийся в полости 10 воздух вытесняется по гибкой трубке 13 в атмосферу. При давлении в 10 атм отливка 3 полностью выходит из нагревателя.

Благодаря объемной усадке жйдкой и кристаллизующейся части металла давлением газа, сопровождающейся одновременным ускорением и интенсификацией охлаждения кристаллизующейся части, фронт направленной кристаллизации интенсивно двигается в отливке снизу вверх, a:cêoðîñòü этого движения Й интенсивность охлаждения превалируют над указанными параметрами боковой кристаллизации отливки, что позволяет улучшить равномерность плотностй отливки как по высоте, так и в объеме. Кроме того, использование предлагаемого способа и устройства для его осуществления позволяет укрепить конструкцию за счет ликвидации узла для выдвижения штока, функции которого выполняет давление газа, и ускорить процесс получения .отливок методом направленной кристаллизации s 1,5-2,0 раза.

Формула изобретения

1. Способ получения отливок направленной кри=таллиэацией, включающий вакуумирование камеры с.одновременным нагревом размещенной в ней литейной формы, заливку ее металлом, создание в камере газового давления и выведение литейной формы с кристаллиэующейся отливкой иэ нагревателя, о т л и ч а ю ig и и с я тем, что, с целью получения более равномерной плотности по всему объему отливки, газовое давление в процессе кристаллизации отливки повышают до

10 атм.

2. Устройство для направленной кристаллизации отливок, содержащее размещенные в камере нагреватель, литейную форму и кристаллизатор-шток, установленный с возможностью вертикального перемещения и выведения нижней его части за пределы камеры, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества отливок, 20 кристаллиэатор-шток выполнен в виде полого цилиндра с внутренними радиально расположенными ребрами и под ним размещена емкость для охлаждающей жидкости, в полость которой введена нижняя часть кристаллиэатораштока, причем последний подпружинен, а его полость сообщена с атмосферой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 406635, кл. В 22 D 27/14, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 53661, кл. В 22 0 27/14, 1937, 3. Авторское свидетельство СССР

Р 246791, кл. В 22 D 27/16, 1967.

825278

Составитель Т. Королева

Редактор A. Лежннна Техред 3, Фанта Корректор О. Билак

Заказ 2452/55 Тираж 869 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. ПрОЕктная, 4