Способ центробежного литья

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>904881 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 07.01. 80 (21) 2866083/22-02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 15.02. 82. Бюллетень И6

Дата опубликования описания 15 .02 . 82 (51)М. Кл.

В 22 0 13/02

1всударстеенньК квинтет по делан нзебретеннй н вткрытнй (53) УДК621 ° 74. .042(088.8) В.Д.Лахманюк и В.В.Барсуков. (72) Авторы изобретения

1 !

Научно-исследовательский институт специальных„, способов литья (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ

11кр--9,6 (1 — =) / о. д т

Изобретение относится к литейному производству, точнее к изготовлению тонкостенных чугунных труб, например канализационных, методом центробежного литья.

В практике центробежного литья чугунных канализационных труб применяются два способа подачи жидкого чугуна во вращающуюся изложницу: с помощью длинного желоба, перемещающегося относительно изложницы во время заливки (желобный способ) и с помощью воронки с короткой горловиной, неподвижной во время зали вки . (безжелобный способ) .

Заливка жидкого чугуна и формиро вание трубы осуществляются при постоянной технологически обоснованной . (оптимальной) скорости вращения излож20 ницы, обеспечи вающей быстрое вовлечение расплава в круговое движение.

Технологически o6ocHoванная (оптимальная) скорость вращения изложницы (формы) обеспечи вает при этом равномерное распределение жидкого чугу-, на по сечению формы и таким образом достигается получение равной толщины стенки трубы и и сключается дождевание (падение) вовлеченного во вращение расплава. Расчетная скорость 2о определяется по формуле и где n — количества оборотов изложницы, об/мин, — плотность металла, гс/см, r — радиус свободной поверхности отливки (1 J, Критическая скорость вращения формы меньше расчетной, при ней металл находится в неустойчивом вращающемся движении и, возможно при этом дождевание капель металла вниз формы. Эта скорость расчитывается по формуле где d — внутренний диаметр потока;

D — наружный диаметр потока, 9 ускорение (2 ).

90488

30

45

Наличие этого эффекта приводит к необходимости снижения скорости зали вки для достижения равномерного распределения расплава по длине изложницы. в противном случае получается утонение стенки трубы или недолив трубы со стороны заливки. Снижение скорости заливки ведет к увеличению времени заливки, что удлиняет цикл изготовпения одного изделия. Кроме того, 55 как в первом, так и во втором случаях заливки цикл изготовления одного изделия дополнительно удлиняется, так как необходимо разогнуть изложниt

Применение длинного желоба способствует окислению: заливаемого чугуна,. образованию спаев и других дефектов в теле трубы. На операцию заливки при этом затрачивается значительное время, что снижает производительность центробежных машин, средняя производительность которых составляет 65 труб/ч

Беэжелобный способ литья чугунных канализационных труб позволяет получить более качественные изделия при повышенной производительности оборудования.

Известны две разновидности метода безжелобной заливки тонкостенных чугунных труб: первая, при которой заливка всей порции расплава осуществляется при скорости вращения формы, исключающей вовлечение расплава в круговое дви>нение (в несколько раэ меньшей критической скорости вращения формы), и вторая, при которой заливка ведется при скорости вращения формы, равной критической или больше ее так, что заливаемый металл сразу же вовлекается в круговое движение.

В обоих случаях имеет место эффект увеличения скорости продольного движения жидкого металла во вращающейся форме. Этот эффект в первом случае объясняется тем, что расплав течет изложенные узким потоком, как в

;.нелобе, по всей длине формы, не подхва "ывается вращающейся изложницей и не томоэится ею в своем продольном движении. Во втором случае этот эфФект обусловлен наличием центробежного напора, причем продольное течение происходит по всему сечению форнеравномерно с периодическим ускорением и замедлением: пульсации продо-,üíîé скорости течения (3).

1 4 цу до оборотов выше крит и че с ки х: B первом случае - после заливки расплава в форму, а во втором — до заливки расплава.

Увеличение длительности одного цикла особенно существенно npH литье тонкостенных чугунных труб, например канализационных (внутренний диаметр

50- 150, длина 2000 мм), так как в этом случае время отвода теплоты перегрева и кристаллизации соизмеримы (одного Порядка) с временами заливки и разгона формы до расчетной скорости.

При этом требуется поддержание температуры заливаемого жидкого чугуна в заданном узком интервале или недолива этого конца. Поэтому центробежные литейные машины, в которых реализован безжелобный способ заливки, оборудуются печами- копил ьни ками с подогревом жидкого чугуна.

Известен способ центробежного литья, согласно которому предусматривается регулирование скорости вращения горизонтально расположенной изложницы с обеспечением пото>>а расплава внутри изложницы в течение всего времени его затвердевания.

При этом вся масса расплава заливается в неподвижную форму или в то время, когда форма вращается с постоянной скоростью, недостаточной для равномерного вращения расплава вместе с ней. Предусмотрен также вариант заливки части порции расплава в неподвижную форму, а остатка — при вращении формы со скоростью, недостаточной для равномерного распределения в ней металла по сечению формы, т.е. значительно ниже расчетной скорости вращения формы f4).

Таким образом, этим способом предусмотрено получение отливки без доведения скорости вращения формы до величины, при которой расплав равномерно распределяется на ее стенке, т,е. до расчетной. Получение тонкостенной чугунной трубы этиM способом исключается, так как время формирования трубы соизмеримо с временем заливки.

Наиболее близким к предлагаемому является способ центробежного литья, включающий порционную заливку металла во вращаемую форму и измерение скорости вращения фбрмы j5 ).

Недостаток известного способа состоит в низкой производительности и низком качестве отливок.

904881

Целью изобретерия является повыше- до значения рас е ч тного (1000 об/мин). ние производитетельности с одновремен- Благодаря соблюд Y б ю ению казанных параным улучшением качества тонкостенных метров процесса о есса на этой первой стадии заливки достигае ся поступление необчугунных труб.

Поставленная цель достигается тем, ходимой части рц и по ии жидкого чугуна что согласно способу центробежного до раструба ф p ° PY а о мы. Вто ю стадию залитья, включающему порционную залив- ливки осуще р ествляют при постоянных

) ку металла во вращаемую форму и из- расчетных обор ф р о о отах формы (1000 об/мин, менение скорости вращения формы, пер- Параме. Ры втор " д т то ой ста ии обеспечивают вую половину порции металла начинают распределе е д у !

î ление жи кого чугуна от расзаливать в форму при скорости ее вра- труба и сер д ф р а и се е ины йормы до ее хвостощения, равной 0,2-0,25 расчетной, с вой части. После формирования и криса иза ии т убу извлекают при 800дальнейшим увеличением скорости вра- таллизац ру у щения формы до расчетного значения 900 С.

В соответствии с поедложенным спов течение половины общего времени заливки, а,,вторую половину порции заливают при дости гнутой скорости ло 4 тыс.ш .) о " тыс шт 1 с сокращенным до б вращения формы, причем скорость за- циклом изготовле ом из гото вл ения каждой трубы. ливки и общее время заливки порции При том уд этом алось стабилизировать по20 чение и авильных по геометрии труб металла выдерживают в пределах 4, 5- 2 лучение р

6, 1 кг/с и 4, 0-5, 0 с соответственно. (без недоливов и утонений) . Указанная

При соблюдении указанных парамет- партия труб о и т б была отлита на центробежй становке мод. А81. Интервал межров процесса на первой стадии залив- нои устано к ми оче е ных порций чугуна ки металл доходит до раструба формы, ду заливка р д т авнО 25 составлял 25-28 с, что СООтветствОвана второй стадии происходит равноановки А81 ло производительности установки мерное распределение металла по всей

125-140 труб. форме.

Способ осуществляется следующим Общее вреь ее в емя заливки по этому спообразом. собу тесно связано с весом порции

1 жидкого чугуна на одну трубу„залиИспользУется жидкий чугун с содер ваемого в форму. для получения пражанием 4: С 3,4-3,б 51 2 5 2,8; вильной геометрии трубы по длине

Мп О, 4-0 7 Р до О, 1," Б до 0 > 12. Из- (равностенной трубы) соотношение межложница (форма) подогревается до 200 ду весом заливаемой порции чугуна и

250 С, а затем окрашивается тепло- з5 временем заливки должно находиться изолиРУющей КРаскоЙ В РастрУбнУю в сравнительно узком интервале От часть тРУбы Устанавливается раструб- 4,5:1 до 6.1 где первое соотношеный стержень. В заливочный мерный ние получено делением веса порции ковш набирается порция чугуна ве- 22 кг (минимального веса) на максисом 22-24,5 кг. Изложнице сообщае - 40 мальное время заливки (5 с), à ВТо ся вращение и при скорости ее враще- рое соотн е ие получе о деле ием ния 190-250 об/мин, начинают заливку макс мального веса порци чугу а порции жидкого чугуна с хвостовой (24,5 кг) на минимальное время заливки (4 с) . При выходе соотношения из казнного интервала невозможно полупература изложницы перед заливкои 15 — чение трубы, так как заливаемыи ме

250 С. Для правильного распределния талл уйдет в сторону раструба форзаливаемого чугуна по длине формы мь1, либо наоборот, не дойдет до расти получения полномерной и равнотолруба формы. Указанные соотношения щинной тРУбы эаливкУ осУществлЯют 50 представляют собой оптимальную сково вРемЯ Разгона изложницы, т. е. за- рость заливки, равную 4, 5-б, 1 кг/с. ливкУ начинают пРи вРащении фоРмы со В таблице указано состояние отлискоростью, равной 0,2-0,25 Расчетнои . той трубы в зависимости от отношения (190-250 об/мин), а затем скорость веса заливаемой порции чугуна к вревРаЩениЯ формы Увеличивают, Р че и зал в первую половину порции (11 — 12 кг) за4:1 с

П и соотношении от 2: 1 до: с ливают за половину общего времени за- р наибольшим временем заливки, когда ливки (т.е. за 2-2,5 с), после чего ают, заливаемая струя имеет недостаточный скорость вращения формы увеличивают, 904881 динами ческий напор (удельная скорост ь заливки при этом тоже имеет минимальное значение), жидкий металл не дохо. дит до раструба формы. При этом формируется только середина трубы и хвостовая ее часть (со стороны заливки).

При соотношении от 6, 5: 1 до 7, 5: 1 с минимальным сременем заливки, когда заливаемая струя имеет самый большой динамический .напор (удельная ско- 1о рость заливки при этом имеет наибольшее значение), жидкий чугун быстро достигает раструба формы. При этих соотношениях всегда формируется раструб, а хвостовая часть не формирует- з ся ввиду ухода жидкого чугуна в раструбную часть и в середину формы.

При соблюдении основных оптимальных технологических параметров технических процессов в заданных преде- щв лах (химического состава жидкого чугуна, температуры заливаемого, чугуна, скорости зали вки и времени эали вки, температуры изложницы„веса порции чугуна) определяющим при безжелобной заливке является отношение веса порции заливаемого чугуна ко времени заливки, т.е. это отношение эффективно влияет на распределение жидкого у уна по всей длине формы. Это отнс шение эффективно влияет на толщину формируемой трубы по ее длине и н то, получи ся ли ее раструб или х.-. .:. говая част ь. Скорость заливки м.ции чугуна "= пределах 4,5-6, 1 кг/с з являе-тся оптимальной дпя центробежной

; "ливки чугу.:нных канализационных труб ..-.:,утренним,:.,:::;метром (условным

:, одом) ра..., и I00 мм, и длиной ич„т- :ê :;как при этом обеспечива-,,о . ся получение равно толщи нной (рав".. ..тенкой) N,-"îëèîìeð÷oé трубы во

;-:-..е" ее дли е. . !а чертеже и=обряжен график фактич:, кой скорости вращения формы устан эки мод. 181 и времени заливки поржидког о чугуна. Широкой заштриs- >;,а:-: ой кри вой линией показано из, менение скорости вращения формы (ее разгон) до постоянных расчетных обо50 ротов, полученное записью самопишущими приборами на множестве разгонов формы. 1<ак видно иэ графика, согласно предлагаемому способу, заливка порции жидкого чугуна начинаетсн на малых оборотах вращения формы в интервале 190-250 об/мин, что соответствует 0,2-0,25 расчетных оборотов и заканчивается при постоянных расчетных оборотах,, равных 1000 об/мин.

Среднее значение начала заливки согласно графика соответствует вращению формы со скоростью около 220 об/мин.

Общее время заливки порции чугуна равна 4-5 с и накладывается на вращение формы в интервале 190

1000 об/мин (в среднем от 220 до

1000 об/мин). Как видно из графика, первая половина времени заливка (2-2,5 с) приходится на вращение формы со скоростью от 190-250 об/мин до постоянной, равной 1000 об/мин.

Смещение начала заливки по отношению к скорости вращения формы в сто- . рону упреждения от предлагаемой и равной 0,2-0,25 расчетному способствует быстрому .перемещению расплава к раструбу и затрудняет формирование хвостовой части трубы либо приводит к утонению стенок в этой части трубы.

Смещение начала заливки в сторону опаздывания тормозит перемещение металла к раструбу и затрудняет формирование этой части трубы.

При использовании предлагаемого способа получается двойной выигрыш во времени - от сокращения времени и от совмещения заливки с разгоном в форме до расчетной скорости.

Преимущества предлагаемого способа заключаются в увеличении производительности эа счет совмещения зативки на малых и больших оборотах ,в период разгона формы), что сокращает цикл изготовления одной трубы а 203, также в повышении качества руб за счет безжелобной заливки, )езко снижающей окисление заливаемого металла (при желобном способе заливки труба формируется путем винтообразного наматывания жидкой .ленты на форму при перемещении желоба, причем на границах винтов образуется множество спаев, которые в большей степени дают течь при гидроиспытаниях труб).

904881

Состояние отлитой трубы в зависимости от отношения веса заливаемой порции к времени заливки

Часть трубы

4: 1 4, 5: 1 5: 1 5, 5: 1 6: 1 6, 5: 1 7: l 7, 5: 1

2,1 25:1 31

3 5: 1

Раструб

Середина +

Хвостовая част ь +

П р и м е ч à H w s°."",-- "- указанная часть трубы несформировалась, "+" — указанная часть трубы сформировалась. достигнутой скорости вращения формы, причем скорость заливки и общее время заливки порции металла выдерживают в пределах 4,5-6,1 кг/с и

4,0-5,0 с соответственно.

Формула изобретения

Способ центробежного литья, преимущественно тонкостенных канализационных труб, включающий порционную заливку металла во вращаемую форму и изменение скорости вращения формы, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества, первую половину порции металла начинают заливать в форму при скорости ее вращения, 30 равной 0,2-0,25 расчетной, с дальнейшим увеличением скорости вращения фор4 мы до расчетного значения в течение .половины общего времени заливки, а вторую половину порции заливают при 3

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Юдин С. Б. и др. Центробежное лит ье. М., "Машиностроение", 1972, с 75.

2. Там же. с.27.

3. Там же, с. 30-31.

4. Патент фРГ N 875393 кл. В 22 0 13/02, 1949, 5. Авторское свидетельство СССР

У 478677, кл. 8 22 D 13/04, 1974.

904881 — O ee 8ргну

saguk p

Составитель А.Минаев

Техред A.Бабинец Корректор Л.Бокшан

Р едактор С . Ти мохи на филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 221/18 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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