Способ литья под газовым давлением

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИДЬСТВУ (1и89739З

Ф

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 240380 (21) 2897218/22-02 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 150182 Бюллетень Н9 2

Дата опубликования описания 1 5. 01. 82 (51)М. Кл 3

В 22 0 18/04

Государственный комитет

СССР по дмам изобретений и открытий. (53) УДК 621. 746.043 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.В.Шестаков, В.В.Никитин, В.Н.Лебедев, С.М.Варьян, В.Л.Грейдин, Б.С.Чуркин и Г.З.Иткин

Г (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью с применением перепада газовых давлений.

Известен способ изготовления отливок ваккумным всасыванием, согласно которому после сборки и герметизации формы в ее рабочей полости создается разрежение. При этом эа счет разницы давлений полости формы и герметичной камеры с расплавом последний заполняет полость формы и под действием разницы давлений происходит кристаллизация и охлаждение отливки (1), 15

Однако при такой равномерной скорости нарастания разницы давлений заполнение формы и кристаллизация отливки проходят при малой величине этой разницы. В этом случае не обес- 20 печивается получение высоких физико-механических свойств отливок. Увеличение скорости нарастания разницы этих давлений способствует замешива нию газов в объем расплава и еще 25 большему ухудшению свойств отливок и повышению брака.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ литья под газовым давлением, 30 включающий сборку формы, герметизацию камеры с ра сплавом, з аполне ние формы расплавом в процессе нарастания разрежения в ней с последующим поднятием разрежения до 410 — 600 мм рт. ст., выдержку до кристаллизации отливки, раз борку формы и удаление отливки (2) .

Однако этот способ также не обеспечивает получение достаточно высоких свойств отливок из-за небольшой конечной разности давлений в камере и форме, особенно для отливок, имеющих металлоемкие узлы. Кроме того, при небольшой скорости нарастания разницы давления трудно обеспечить заполнение тонкостенных отливок значительной протяженности.

Цель изобретения — повышение качества и увеличение номенклатуры литья, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу литья, включающему сборку формы, герметизацию камеры с расплавом, заполнение формы расплавом в процессе нарастания разрежения в ней с последующим поднятием разрежения до 410 600 поднятием разрежения до 410 — 600 мм рт. ст., выдержку до кристаллизации

897393 отливки, разборку формы и удаление отливки, после заполнения формы расппавом на него подают газ под избыточНым давлением 0,7-6,5 кгс/см .

При этом подачу газа осуществляют при понижении температуры потока .расплава . на 10 — 80 C ниже температуры ликвидуса заливаемого расплава.

Кроме того, целесообразно скорость нарастания давления увеличить пропорциональна скорости снижения температуры потока расплава, при этом коэффициент пропорциональности составляет 0,01 " 0,15 кгс/см с С. о

Способ осуществляется следующим образом. 15

После сборки и герметизации формы создают разрежение, обеспечивая необходимую скорость нарастания разницы давлений в форме и камере. При скорости нарастания этой разницы дав- Я лений, не превышающей величину 0,02

0,04 кгс/cM 1-с достигается плавное, беэ захвата газа, заполнение полости формы расплавом. После заполнения полости формы для повышения качества 25 отливок, в частности для улучшения их физико-механических свойств и снижения пористости, на зеркало расплава в камере подается газ под давлением 0,7-6,5 кгс/см . Для тонкостен1 ных отливок большой протяженности до окончания заполнения формы расплавом из ее полости производят быструю откачку воздуха со скоростью 0,15

0,18 кгс/см -с, создавая разрежение

Q в ней величиной 0,4 — 0,2 кгс/см

Уменьшение объема воздуха, который необходимо удалить .из формы, благоприятно сказывается на качестве отливок. Однако ва многих случаях этого оказывается недостаточно и расп- 40 лав переохлаждается в форме, не заполняя ее. В этом случае целесообразно газ под давлением на зеркало расплава подавать еще до заполнения форьы при снижении температуры потока 45 расплава. Для регулирования скорости заполнения формы можно увеличить скорость нарастания давления газа на расплав пропорционально снижению скорости температуры расплава. 50

После кристаллизации отливки под действием на расплав повышенного га-зового давления последнее снижается до атмосферного, отливка охлаждается, форма разбирается, отливка удаляется и цикл повторяется вновь.

Рекомендуемые .пределы технологическчх параметров выбраны на основе экспериментальных данных и обусловлены следующим.

Снижение избыточного давления газа на расплав в герметичной камере.до величины менее 0,7 кгс/см снижает механические свойства для большинства сплавов до уровня отливок, полученных литьем в кокиль. Увеличение этого дав-65 ления выше 6,5 кгс/см не приводит к существенному повышению уровня механических свойств отливок и экономически нецелесообразно, поскольку приводит к удлинению технологического процесса и излишнему расходу газа.

Более высокий уровень давления требуется для сплавов, затвердевающих в широком интервале температур.

Подача давления газа на поток расплава вызвана необходимостью увеличения формозаполняемости сплава, резко снижающиеся при понижении температуры потока расплава до определенной величины. Так, для подавляющего большинства сплавов при снижении температуры потока до величины на 10ОС ниже температуры ликвидуса для данного сплава, его способность к заполнению формы снижается на 80

95Ъ и для ее повышения требуется ,применение трудноосуществимых газовых давлений (50 кгс/см ).Повышение давления газа на расплав при понижении температуры его потока на величину, превышающую температуру ликвидуса для данного сплава на 120 С, нецелесообразно, поскольку формозаполняемость его еще достаточно высока. Для широкоинтервальных сплавов подача давления газа на расплав должна быть осуществлена при более высокой температуре потока, Поскольку резкое повышение давления газа на расплав может повысить скорость потока расплава до величины, превышающей технологически допустимую, скорость нарастания давления газа (Чр, кгс/см с) должна быть пропорциональна скорости снижения температуры потока расплава (Т, C/с) и выражается уравнением.

Чр = К-Т, где К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяющий скорость нарас- тания давления при понижении температуры потока на 1ОС (кгс/см . с - C), При коэффициенте пропорциональности более 0,15 скорость потока расплава превышает технологически необходимую величину, резко повышая брак отливок.

При коэффициенте пропорцианальнасти менее 0,01 не обеспечивается заполнение формы расплавом при технологически необходимой температуре заливки. Более высокие значения коэффициента пропорциональности рекомендуются для сплавов с широким интервалам кристаллизации.

Пример. Отливку детали Крыльчатка из сплава марки АЛ9 весам 3,5 кг изготавливают в металлической форме, имеющей температуру

250 †. 270oC Толщина крыла отливки

3 — 0,2 мм, основания — 40 мм. Температура расплава в раздаточном тигле

680 — 700 С. После сборки и герме тизации формы и камеры в полости фор897393

Формула изобретения

Составитель Г.Кибовский

Редактор А.Алексеенко Техред E. Х-,ðèroí÷èê Корректор A.Ференц

Тираж 852 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11814/14

Филиал .ППП Патент,г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мы создается разрежение, при котором начинается ее заполнение потоком расплава. После заполнения расплавом массивной подошвы отливки (через 2 с после начала образования разрежения) скорость нарастания разрежения увеличивают до 0,15 кгс/см . с, дастигая конечной величины разрежения

0,4 кгс/см . При достижении темпераруты потока расплава 580 - 590 С (через 5 с после начала образования раз- ® режения) на зеркало расплава в герметичной камере подают гаэ под давлением. Скорость нарастания давления составляет 0,8 кгс/см с. Время подачи давления 6 с, конечное давление газа на расплав в герметичной каме" ре 4,5 кгс/см . После заполнения расплавом полости формы прекращается образование разрежения. При давлении газа в герметичной камере 4,5 кгс/см отливка кристаллизуется в течение 20

15 с, затем давление в камере снижается до атмосферного, отливка охлаждается -в течение 20 с, форма разбирается, отливка при температуре 400

450оС удаляется и цикл повторяется, 5 вновь. Механические свойства отливки, полученной этим способом следующиез для крыльев предел прочности составляет 25 кгс/см -, относительное удлинение — 73; для основания предел прочности составляет 26 кгс/см, относительное удлинение — 83.

Полученные механические свойства отливок на 10 — 15% выше, чем при литье вакуумным всасыванием, что объясняется незначительным объемом газа, присутствующим в Форме во время ее заполнения расплавом.и значительным давлением газа, действующим .на расплав во время кристаллизации отливки.

Технико-экономический эффект, который может быть достигнут при использовании способа на единице оборудования, составляет 22260 руб.

1. Способ литья под газовым давлением, включающий сборку форьы, герметизацию камеры, с расплавом, заполнение Форьы расплавом в процессе нарастания разрежения в ней с последующим поднятием разрежения до 410

600 мм рт. ст., выдержку до кристал,пизации отлИвки, разборку формы и удаление отливки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьыения качества и увеличения номенклатуры литья, после заполнения формы расплавом на него подают гаэ под избыточным давлением 0,7-6,5 кгс/см .

Я.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что подачу газа осуществляют при понижении температуры потока расплава на 10-80 С ниже температуры ликвидуса заливаемого расплава.

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что скорость нарастания Давления газа увеличивают пропорционально скорости снижения температуры потока расплава, при этом коэффициент пропорциональности .составляет 0,01-0,15 кгс/см 1.с -ОС.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.. Гиии Э.И. Отливка крыльчаток методом вакуумного всасывания.- Литейное производство, 1973, 9 5, c . .5-6.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 554943, кл. В 22 D 27/16, 1976.