Способ оценки усадки затвердевающих вформе сплавов

 

Союз Советских

Социалистических

Респубаюф

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 040779 (21) 2791520/22-02 (53)М. Кл.

В 22 0 27/00 с присоединением заявки Йа (23) Приоритет

Гесухарстееквмй квинтет

СССР вв хелаи язебретеняя я аткрмтяя

Опубликовано 230581. Бюллетень Й9 19

Дата опубликования описания 230581 (И) УДК 621.746.

° 628 (088.8) (72) Авторы изобретения

E.Â. Спиридонов, Э.Л. Кац, Б.И.

Ю.Н. Кармалин и Ю. Н. Колпак ужинин-,;, )

I (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ УСАДКИ ЗАТВЕРДЕВАЮЩИХ

В ФОРМЕ СПЛАВОВ

Изобретение относится к литью деталей и может быть использовано при разработке технологии отливки и выборе режимов охлаждения затвердевак)щих сплавов, например при литье в вакууме деталей газовых турбин из жаропрочных сплавов.

Эффективность процесса компенсации усадки при затвердевании,. характеризуемая величиной усадочной пористости или плотности, определяется действием следующих сил: газовым (атмосферным или избыточным) давлением Рс,, металлостатическим давлением Р„„; капиллярным давлением Рб", !5 давлением выделяющихся при затвердевфии растворенных газов Р .

Увеличение двух первых сил широко используется в практике для повышения плотности отливок и подавле- 20 ния выделяющихся растворенных газов (литье в автоклаве, центробежное литье и т.д,у .

При плавке и затвердевании спла-. вов в вакууме влиянием давлений Р и Р на процесс компенсации усадки .можно пренебречь. Тогда правильная оценка соотносительной роли Р„„ и Р в формировании усадочной пористости ,важна. Преобладающая роль Р„, озна- 30

I чает необходимость увеличения размеров питакщих прибылей, т.е. экономически невыгодное уменьшение коэффициента использования металла (КИМ). Преобладание Р<; означает допустимость уменьшения, прежде. всего, высоты прибылей и необходимость создания условий, в которых эффективность действия Р0 максимальна.

При стационарном литье (песчаные, керамические гипсовые, металлические и другие формы ) роль атмосферного давления преобладает над ролью металлостатического, когда направленное против металлостатического атмосферное давление обеспечивает получение плотной без усадочной раковины отливки (1).

Недостатком известного способа является то, что относительная роль капиллярных сил в процессе компенсации усадки не выявлена.

Цель изобретения — определение соотносительной роли металлического и капиллярного давлений в процессе.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу форму со сплавом помещают в вакуумную камеру и подцерживают постоянство противоположной направленности градиентов тем831322

I пературы и металлостатического давления по высоте отливки.

Преобладание действия той или иной силы определяется величиной, расположением и распределением усадочных дефектов, в том числе усадочной пористости в отливке в направлении противодействия сил.

На чертеже изображена схема устройства реализующая предлагаемый способ.

Внутри герметичного сосуда 1 располагается нагревательная печь .2 с цилиндрическим рабочим пространством

3, в которое устанавливается литей. ная форма 4 с цилиндрической внутренней полостью для испытуемого материала 5. Печь выполняется таким образом, что в рабочем пространстве создается, поддерживается и изменяется по величине постоянный по направлению, снизу вверх, градиент темпе- 29

dT ратуры, т.е. направленный противоположно градиенту металлостатичесdP кого давления - — расплавленного ма25 териала 5 в форме 4.

Способ осуществляют следующим образом.

Вакуумируют сосуд 1, включают печь 2, создают направленный снизу вверх градиент температур в рабочем пространстве печи 3, форме 4 и материале 5; после расплавления материала в нем по высоте и имеется градиент температур. Частично или полностью уменьшают мощность печи 2, материал при этом эатвердевает в направлении сверху вниз. В процессе и до полного эатвердевания направление градиента температуры в материале сохраняется неизменным. Противо- 40 положная направленность P и Р, таким образом, обеспечивается. В затвердевшем сплаве определяют величину и расположение усадочных дефектов. усадочную раковину или утя- 45 жину — визуально, усадочную пористость — в разных по высоте сечениях на шлифах.

Если усадочная раковина или утяжина расположена в нижней части отливки и усадочная пористость К в сечениях по величине много меньше коэффициента объемной усадки 4 (К <сс ), значит Р )) Р„,.

Если усадочная раковина или утяжина расположена в верхней части отливки и усадочная пористость имеет минимальные значения в нижнем сечении, значит Р„)) Рб.

По результатам проведенных опытов для алюминиевых сплавов при высоте отливки м 100 мм, диаметре 15-30 ьм, перепаде температуры по высоте 1030 С и времени эатвердевания в диапазоне 3-12 мин оказывается, что усадочная пористость на всей высоте отливки не превышает 0,1% (коэффициент объемной усадки (3-4Ъ), причем в нижней части, отливки на всех образцах.и режимах охлаждения образуется утяжина.

Использование преобладающей роли капиллярных сил в компенсации усадки над силами тяжести обеспечивает уменьшение высоты и объем прибылей, повышение производительности литья эа счет размещения в одной, например нагреваемой керамической, форме двух деталей, одна из которых питается .от верхней, а вторая от нижней прибыли.

Формула изобретения .Способ оценки усадки затвердевающих в форме сплавов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью определения соотносительной роли металлостатического и капиллярного давления в период эатвердевания сплавов, форму со сплавом помещают в вакуумную камеру и поддерживают в сплаве постоянство градиентов температуры, и металлостатического давления противоположной направленности по высоте отливки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Спасский A..Ã. Основы литейного. производства. М.,"Металлургия", 1950.

831322

СоставитЕль Г. Кибовский

Редактор В. Иванова Техред A.À÷ Корректор Г. Назарова

Заказ 2871/3 Тираж 869 . Подписное

ЕНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал IIIIII "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4