Способ получения отливок

 

И. А, Новохатский, В. 3. Кисупько, И. С. Ви

В, И. Ладьянов, Ю» Б» Бычков и А, И. Пого (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский и прое вторичных цветных металлов и ()рдена Трудо

Знамени caeccz»R j пеиитеииичееиий »ест»тут (71) Заявители. (Se) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

Описываемое изобретение относится к металлургии, в частности, к способам измельчения структуры металла отливок.

Способ может быть использован при плавке и литье металлов и ях сплавов, имеющих структурное превращение в жид5 ком состоянии, для производства отливок с повышенной герметичностью.

Прн перегреве расплава выше верхнего предела протекания структурного прев- О ращения большая его часть успевает. перестроиться в другую структурную модификапию. Под структурным превращением в металлических расплавах понимают изменение типа ближнего порядка в угря- ts доченных группировках (1 ). В сплавах на основе алюминия структурные превращения подтверждены в работах (2,33.

Широкое применение в зарубежной и отечественной технологии плавки и -. 2o литья металлов и сплавов для производства отливок с повышенной герметичнос тью нашли способы обработки металлургических расплавов флюсами на основе галогенидов щелочных металлов с продувкой дегазирующими газами, например хлором (4 или азотом.

Известный способ прост в осуществлении, однако не обеспечивает стабильного повышения герметичности отливок иэ-за наличия в структуре конпентрированных, часто сквозных, газовых раковин. Он имеет также следующие недостатки: . во-первых, загрязнение флюсами за счет замешнвания при барботаже и новышенный износ футеровки плавильных агрегатов; во-в горых, флюсы необходимо прокаливать или плавить дпя максимально воз- . можного удаления влаги; в-третьих, применение, например. в составе флюса фторидов или, хлора в качестве рафинирукацего газа резко ухудшает условия труда из-аа их склонности сублимировать» в-четвертых, при продувке газами необходимо проявлять особою осторожность

99410 и внимательность в работе во избежение выбросов металла.

Наиболее близок к предлагаемому способ обработки металлических расплавов„ имеющих структурные превращения, без 5 применения модифицирующих и легирующих добавок, заключающийся во введении твердой шихты того же химического состава с целью резкого снижения температуры перегретого расплава до температу19 ры заливки E5 l

Известный способ обеспечивает измельчение структуры отливок и разукрупнение (рассредоточение) газовых раковин. Од15 нако при этом сохраняется возможность образования концентрированных газовых

° раковин, особенно в местах подвода металла к отливке, и неравномерное распределе. ние микропор.

Uemь изобретения является подавление о образования в отливках концентрированньг: газовых раковин и обеспечение равномерного распределения остаточной .микропористости, чем обеспечивается повышение герметичнос ти отливок. .Поставленная цель достигается тем, что при получении отливок из металлов и их сплавов, имеющих структурные превращения в жидком состоянии, преимущественно из алюминиевых сплавов, способом включающим перегрев обрабатываемого расплава и его последующее охлаждение до температуры заливки, согласно изобретению, перегрев обрабатываемого расплава ведут до темттературы, превышаю- 55 щей верхний предел протекания его структурного превращения на 5-50 С, а охлаждение осуществляют до температуры на 5-50 С ниже нижнего предела протео кания структурного превращения распла- 40 ва, причем перегрев — охлаждение ведут циклично с числом циклов не менее двух раз. Время выдержки расплава в перегретом и охлажденном состояниях 2-10 мин.

Копичество структурных модификаций

;в расплавленном металле может быть равно двум, если расплав имеет одно структурное превращение, например железо и его сплав., трем и более, если в расплаве имеется большое количество 50 струк турных превращений.

Йля маталлов и их сплавов, имеющих два и более структурных превращений в жидком состоянии, возможны раз. личные схемы осуществления. 55

Пример l, В качестве шихты использовали литейный сплав АК5М2 в чушках, выплавленной из вторичного

9 4 сырья (РОСТ 1583-73). 0,1 кг сплава, имеющего температуры структурных превращений 730 и 850 С, расплавили, перегрели до 870 С в лабораторной печи типа СШОЛ с автоматическим регулированием температуры в графитном тигле емкостью 2,3 кг. Перегретый расплав выдержали 10 мин, охладили до о

840 С кратковременным погружением медного охлаждаемого холодильника, выдержали 10 мин при этой температуре.

Температуру расплава снова подняли до

870 оС. цикл нагревлэхлаждение повторили дважды. Охлаждением при последнем термоцикле довели температуру до

720о С и с этой температуры расплав залили в кокиль.

Йля определения влияния термоциклирования расплава на основе алюминия на

I пневмо- и гидрогерметичность отливали в кокиль два вида втулок следующих размеров:ф50х2, 5х70 иф48х4, 5х70.

Первый типоразмер втулок испытывали на пневмо-гидрогерметичность без механической обработки (с литейной корочкой), второй — со снятием литейного корочки на глубину в 1 мм по внутренней и внешней поверхности втулки.

В качестве критерия герметичности во всех опытах было выбрано максималь» ное давление (пневмо- и гидро-), при котором обнаруживали течь (Т) или разрыв (P).

Йанные об испытании полученных втулок приведены в таблице.

Пример 2. B условиях примера 1 расплав перегрели до 890 С, выдержали -5 мин, резко охладили до 820 С, выдержали 5 мин. UHK„, повторили 3 раза. При 720 С произвели заливку маталла в кокиль. Йанные об испытании от ливок приведены в таблице.

Пример 3. В условиях примера l расплав перегрели до 910 С, вьщер1кали 2 мин, резко охладили до 800оС, выдержали 2 мин. Цикл повторили 5 раз.

Йанные об испытании отливок приведены в таблице.

Пример 4. В условиях примера расплав перегрели до 800 С, выдеро жали 2 мин, и с этой температуры залили в кокиль.

Йанные об испытании полученных втулок цриведены в таблице

Пример 5. B условиях примера 1 расплав перегрели до 860 С, вьщержали в течение 3 мин, охладили до 7200 С введением Яб г твердой холодной шихты

5 -9941 (в виде кусочков чушки размером не более

15х15х5) гого же химического соста, вав

Данные испытаний см. в таблице.

Пример 6. Количество сплава и условия плавки как в примере 1. Плавление и перегрев до 800о С осуществляли под слоем тройного флюса (40% Natl+

+ 2O% Na F + 40% 4 9 . ь ), Продуво ку азотом производили при 690 С, пос- iî ле 10 мин выдержки сплав залили в кокиль.

Данные испытаний см. в таблице..Пример 7. В условиях и в последовательности примеров 1-6 провели 3S термоннклирование расплава АК7 (ГОСТ

1583-73), имеющего температуры струк- турных превращений 740 и 850 С.

Перегрев во всех случаях осуществляли на ту же величину. что и в условиях zp примеров 1-6, Данные испытания полученных отли- . вок в виде втулок занесены в таблицу.

Предлагаемый способ измельчения зерна отливок металлов. и их сплавов, . 2S имеющих структурные превращения в. жидком состоянии, путем гермоциклирования . их расплавов, обеспечивает повышение . пневмогерметичности на 34-38%, гидрогерметичности-на 26-30% без примене- 3с ния каких-либо модифицирующих, легируюших добавок рафинпровацння флюсами и . дегаэируюших средств.

Способ легко осуществим в стационарных промышленных плавильных агрегатах с использованием, например, погружаемых в расплав охлаждаемых холодильников, и допускает возможность механизации и автоматизации процесса термоцнклиро09 6 вания. Возможны и другие схемы осуществленияя пропесса. Термоциклирование поддерживает постоянное наличие в- металлическом расплава смеси, находящейся в динамическом переходе, Процесс непре-. рывной перес тройки различных модификапий с отличной друг от друга раствори-мостью газов нриводит к уменьшению газонасыщенносги и измельчанию концен.трированных газовых раковин, равномерному распределению остаточной микропористости, повышению герметичности отливок. Предлагаемый способ обеспечивает, кроме того, иэмельчение и равномерное распределение неметаллических включений.

Дополнительное преимущество предложенного способа - улучшение механических свойств металла получаемых отливок: предела прочных:тц на 4.4-16% относительного удлинения - - в l 5-2,0 раза. роме того, способ позволяет интен-сифицировать и оптимизировать процесс кристаллизации, повысить физико-ипиическую и структурную однородность отливок, повысить уровень и иэотропность .свойств литого металла.

Экономический эффект при внедрении предлагаемого способа измельчения зерна алюминиевого. литья составляет ориентировочно 15,3 руб. На 1 тонне годного литья и достигается за счет сокрашения процента брака отливок по негерметичности, а также эа счет гарантированного соответствия сплава требованиям

ГОСТа по механическим свойствам. °

При отме производства алюминиевых отливок в 100000 г годовой экономический эффект составит 153 000 руб.

1 1 а

< е о о ойдо и

Ф М

g o (9 щ

Ф о ф

f5

& а О щ Я о

Ж о а

Ц

U М (О о Ф н

t о

0) о с 4

ol о

Г4 о

Г

И о о

63

CO о о

I о о о

CU

I о о

Щ

I о о

Щ

СЧ

I о сО о о

Ь1

GO о о

CO

I о

CO о о со о

<О

CV

1 о

1 о

1 о с0

Ь,м ж (p И и

a% 3

Э Ф аyФ и I

duo

М: 1Ь <3 и

og о ï.

Ф щ

& о (б о

6»

4 (g Ф

g os

Я &Kg о а о ою

Ф

Ж Ю м о

g o

K а м 3 Ю о

„ u

1» Ф т-I (D C) C 4 mæ

Я о

Ю а

994109

3 и е аа о

o э

Ц Ф

Ю О

g &» р C а Q

М 1 о ю о

1» (ф

I f (и1

41 1 В д 1

Фф й( ода 5„3

9 994109 10

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я расплава в перегретом и охлажденном состояниях составляет 2-10 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Составитель Т. Королева

Редактор Б. Федотов Техред E.Харитончик Корректор Г. Решетник .

Заказ 709/6 Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1. Способ получения отливок из металлов и их сплавов, имеющих структурные превращения в жидком состоянии, преимущественно из алюминиевых сплавов, включающий перегрев обрабатываемого расплава и его последующее охлаждение до температуры заливки, о т л и— ч а ю m и и с я тем, что, с целью подавления образования концентрированных газовых раковин и обеспечения равномерного распределения остаточной микропористости, перегрев обрабатываемого расплава ведут до температуры, превышающей верхниК предел протекания его структурного превращения на 5-50 С, о а охлаждение осуществляют до температуры на 5-50 С ниже нижнего предео ла протекания структурного превращения расплава, причем перегрев-охлаждение ведут циклично не менее двух раз, 2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что время выдержки

1. Ершов Г; С. и Черняков В. А.

Строение и свойства жидких и твердых металлов, М., Металлургия», 1978, с, 248.

2. LAC F. Ьсйжа ег A. Оеччап46цпс еп 1m f00.ssigen АЬипiп ощ z.éetàôИсовЗе, 4961, 58, Й И, 5.11t-119.

3. Ватолин Н. А. и др. Влияние температуры на структуру жидкого алюминия.

Йоклады AH СССР, 1975, 222, N 3, с. 641-646.

4. Патент Великобритании % 1252741, кл. С 22 В 21/06, опублик. 1969.

20 5. Крушенко Г. Г. и др. Исследование температурной обработки расплава И 83

Сб. Питье и обработка сплавов черных и цветных металлов". Труды КИЯМ, вып. 2, Красноярск, 1965, с, 95-103.