Способ защиты поверхности стальных отливок от дефектов

 

О П И С А Н И Е )9255!4

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 23.05.80 (21) 2929285/22-02 (51) М.Кл.з В 22 С 3/00 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.82. Бюллетень №17 (45) Дата опубликования описания 07.05.82

Государствеииый комитет

СССР ао делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.744.527.7:

:621.744.37 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Ежов, А. П. Рогачев и Ю. В. Зенин (71) Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский и констр ктерский: институт по оборудованию для шинной промы емтюсти. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЬНЫХ

ОТЛИВОК ОТ ДЕФЕКТОВ

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для предотвращения возникновения поверхностных дефектов на отливках при литье по выплавляемым моделям.

При литье по выплавляемым моделям как в опорном наполнителе, так и без него наблюдается окисление, обезуглероживание поверхности стальных отливок, а также возникновение дефектов «просечка» (выступающих над поверхностью отливок

«капель» металла).

При литье без опорного наполнителя получают более сильное развитие окисление, обезуглероживание, «просечка» и возникает новый дефект — «рябина» (сферические углубления на поверхности отливок).

Кроме того, при литье без опорного наполнителя прокаленные формы быстрее охлаждаются за период времени между выгрузкой их из прокалочной печи и заливкой. Понижение температуры ниже 600 С перед началом заливки может привести к растрескиванию формы и, соответственно, браку отливок.

Обезуглероживание значительно ухудшает физико-механические свойства отливок.

Окисление металла с образованием окалины снижает точность отливок, повышает шероховатость их поверхности.

Кроме того, окисление металла при высоких температурах приводит к взаимодействию его окислов с материалом формы с образованием неисправимого дефекта — «рябины».

Дефект «просечка» зависит от скорости охлаждения залитого металла. При заливке формы расплавленным металлом ее стенки за счет тепла залитого металла прогреваются до его температуры. Если скорость охлаждения залитого металла мала, происходит спекание керамики с образованием пор за интервал времени с момента окончания заливки до момента, когда металл еще не успел закристаллизо. ваться, т. е. находится в жидком состоя

20 нии. Прп данных условиях:

1) наличие пор, образовавшихся всле; ствие спекания керамики;

2) металл находится в жидком состс нии;

25 металл проникает в поры формы с обр." ванием дефектов «просечка».

Известен способ защиты поверхн стальных отливок от дефектов при л по выплавляемым моделям без опо1 наполнителя (в частности окислен

925514 обезуглероживания) путем добавления в керамическую оболочку термореактивных смол, в состав которых входят материалы, разлагающиеся с образованием газов, не поддерживающих бкисление, например

СО СОг(I) °

Недостатком этого способа является то, что такие формы, как правило, имеют три зоны (облицовочную, нейтрально-восстановительную и корковую), что усложняет технологию изготовления форм. Кроме того, данный способ не предотвращаег возникновения дефекта «просечка», так как нет возможности ускорить охлаждение залитых металлом форм.

Известен также способ устранения поверхностных дефектов (в основном окисления и обезуглероживания) путем продувки природными или другими углеводородными газами опорного наполнителя в котором заформованы залитые оболочковые формы (2), Газ, поступая в опоки, омывает находящиеся в опорном наполнителе залитые металлом оболочковые формы и разлагается с образованием пироуглерода, что предотвращает обезуглероживание металла.

Этот способ не устраняет дефекта «просечка», так как не влияет на скорость охлаждения. Кроме того, необходимо отсасывать продукты разложения газа, которые не прореагировали с формой, что требует дополнительных капитальных затрат.

Наиболее близок к предлагаемому способ устранения поверхностных дефектов (окисление, обезуглерожпванпе и уменьшение физико-химического взаимодействия заливаемого металла с материалом формы), при котором производят обдувку форм смесью углеводородного газа с воздухом в соотношении 1: 7 (3).

Этот способ не устраняет дефекта «просечка», так как не влияет на скорость охлаждения залитых форм, т. е. отливок.

Целью изобретения является повышение качества поверхности отливок.

Поставленная цель достигается тем, что для защиты поверхности стальных отливок от дефектов, получаемых в формах по выплавляемым моделям способом, включающим обдувку форм смесью углеводородного газа с воздухом, сразу после заливки формы обдувают нейтрально-восстановительным пламенем, образованным сгоранием смеси углеводородного газа с воздухом, взятых в соотношении 1: 1 — 5.

На чертеже изображена схема обдува блока без опорного наполнителя газовым пламенем.

При выгрузке из прокалочной печи опоки 1 с укрепленным с помощью стойки 2 блоком 3 на него надевают горелку 4. Через смеситель 5 подают смесь 1 части углеводородного газа с 9 — 10 частями воздуха, 5

Зо

65 которая воспламеняется от жара блоков и поддерживает их температуру. Перед началом заливки блока отключают подачу смеси, пламя гаснет. После заливки блоков через смеситель 5 подается смесь 1 части углеводородного газа и 1 — 5 частей воздуха. В этом случае из-за недостатка подаваемого в горелку воздуха очень быстро (в несколько секунд) сгорает воздух, находящийся в опоке, и пламя становится нейтрально-восстановительным. Оно омывает залитый блок, тем самым защищая металл от окисления и взаимодействия его с формой, т. е. предотвращая возникновение поверхностных дефектов типа «рябина».

Экспериментально установлен состав атмосферы: через 1 мин после включения пламени в атмосфере содержится СОг—

2 8о/о" Ог — 5,8о/о; СΠ— 1 8о/о, через 2 мин—

СОг — 5,4 о/о; Ог — 1 2 /о СΠ— 2,0 о/о, чере"

3 vIHH — СОг — 52о/о, Ог — нет; CO — 1,8о/о, через 4, 5, 6 мин — постоянное количество

СОг и СО, равное 3,2о/, и 1,8о/о соответственно; кислород отсутствует.

Так как теплоемкость газа, а следовательно нейтрально-восстановительного пламени (температура пламени 300 С), в 2 раза больше теплоемкости воздуха, при оодувке залитого блока скорость охлаждения его увеличивается, особенно при высоких температурах. Это способствует быстрому образованию затвердевшей корки металла, тем самым предотвращая возникиогение «просечки».

Нейтрально-восстановительная атмосфера ликвидирует условия окисления за-. литого металла, возникновения «рябины».

Пламя отключается не ранее чем через

7 мин после заливки блоков.

Отливки не имеют поверхностных дефектов, шероховатость поверхности уменьшается с 6,3 до 3,2. Способ, легко осуществимый в производстве, позволяет разработать технологический процесс точного литья деталей химического и полимерного оборудования в ш мотные керамические формы по выплавляемым моделям без опорного наполнителя.

Способ имеет большие потенцпальные возможности по автоматизации процесса прокалки, заливки и охлаждения отливок.

Например, эти операции можно совместить в одном агрегате, т. е. горелку использовать и для прокалкп.

На базе данного способа можно модернизировать агрегат НИИавтопрома модели

А-765, в частности заливочную карусель.

На данном агрегате прокаленные формы заформовываются перед заливкой в опорном наполнителе. На этой операции большой процент разрушения форм из-за перепада температур формы и песка. Вместо формовки на заливочной карусели можно установить горелки и использовать данный способ со всеми его преимуществами.

925514

Формула изобретения! ВОЯХ grf)H00+egbl

Составитель И. Волкова

Техред Л. Камышиикова Корректор И. Осиновская Редактор Б. Федотов

Заказ 443/418 Изд. № 146 Тирах< 853 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тпп. Харьк, фил. пред. «Патент»

Реализация изобретения позволит повы. сить качество поверхности стальных отливок и ликвидировать поверхностные дефекты, что позволит получать экономический эффект в размере 400 руб. на 1 т годного литья.

Способ защиты поверхности стальных отливок от дефектов, получаемых в формах по выплавляемым моделям, включающий обдувку форм смесью углеводородного газа с воздухом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества поверхности отливок, обдувку форм сразу после заливки осуществляют нейтрально-восстановительным пламенем, образованным сгоранием смеси углеводородного газа с воз5 духом, взятых в объемном соотношении

1: 1 — 5.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

10 1. Авторское свидетельство СССР № 113038, кл. В 22 С 3/00, 1958.

2. Авторское свидетельство СССР № 505493, кл. В 22 С 3/00, 1976.

3. Патент США № 3683996, кл, 164-14, 15 опублик. 1972.