ИЗЛОЖНИЦА ДЛЯ ЛИТЬЯ ЧУШЕК МОДИФИЦИРУЮЩИХ ЛИГАТУР Российский патент 2004 года по МПК B22D3/00 B22D15/00 

Изобретение относится к области литейного производства и предназначено для литья чушек в изложницах из металлов и сплавов, и особенно для литья из модифицирующих лигатур.

Известна разъемная вертикально устанавливаемая изложница, содержащая боковые и торцовые стенки, установленные на основании и снабженные элементами закрепления (US 4301991 А, опублик. 24.11.81).

Недостатком этой изложницы является сложность ее конструкции и недостаточный съем литья с производственной площади.

Прототипом изобретения является вертикальная разъемная изложница для литья чушек металлов и сплавов, содержащая отъемные боковые стенки со средствами крепления образующие литейную полость (SU 599913, опублик. 13.04.78).

Недостатком этой изложницы является сложность конструкции, в том числе, элементов крепления и недостаточная их надежность, а также низкая оборачиваемость изложниц. К недостаткам относится большая масса заливаемого в изложницу металла и медленность его остывания, что может приводить к ликвации в случае использования изложницы для литья модифицирующих лигатур.

Достигаемый в изобретении технический результат заключается в следующем:

- обеспечение образования мелкокристаллической структуры интерметаллидов по объему слитка или чушки, особенно при литье модифицирующих алюминиевых и магнитных лигатур;

- обеспечение получения чушек металлов и сплавов без ликвации, т.е. с равномерным распределение частиц интерметаллидов по объему чушки;

- упрощение конструкции;

- повышение ее оборачиваемости.

Указанный технический результат достигается следующим образом.

Вертикальная разъемная изложница для литья чушек модифицирующих лигатур содержит отъемные боковые стенки и средства крепления.

Отличие изложницы заключается в том, что на внутренних поверхностях боковых стенок выполнены выработки, симметрично которым выполнены выработки на обеих сторонах вставки, установленной между боковыми стенками.

Выработки образуют две сужающиеся книзу литейные полости с закругленными торцевыми стенками и дном. Каждая из литейных полостей снабжена литниковой системой, выполненной в виде литейной воронки с закругленным снизу литейным стояком. Одни торцы боковых стенок снабжены приливами, соединенными между собой цилиндрической осью. Другие торцы боковых стенок снабжены зажимом.

Литейные полости имеют следующие размеры:

радиус закругления торцевых стенок и дна R=20-25,

длина L=480-500,

высота Н=250-260,

ширина верхней части а=25-32,

ширина нижней части b=18-22,

Литниковая система имеет следующие размеры:

диаметр литейной воронки d=60-80,

толщина литейного стояка с=12-15,

высота литниковой системы h=230-240,

длина литниковой системы 1=90-100.

Отличие заключается также в том, что литейные полости ограничены снизу приливами, которыми снабжены нижние части боковых стенок и вставки.

Кроме того, отличие заключается в том, что зажим содержит накидную скобу, зажимной болт и упор.

Отличие заключается также в том, что боковая наружная поверхность обеих боковых стенок снабжена тонкостенными теплоотводящими ребрами жесткости.

Предложенная конструкция изложницы позволяет уменьшить толщину литейной полости и увеличить интенсивность теплоотвода за счет увеличения площади поверхности отливаемой чушки и наличия теплоотводящих ребер. Изложница конструктивно проста и технологична в работе.

При литье металлов и сплавов в изложницы особое значение имеет образование мелкокристаллической структуры слитка или чушки, особенно при литье из модифицирующих лигатур. Размер зерен интерметаллических соединений тугоплавких металлов в лигатуре должен быть более 100-120 мкм. Это достигается при литье со скоростью охлаждения более 10 град/с. Желательна более мелкая структура лигатуры.

Скорость охлаждения и кристаллизации влияет на размер и форму кристаллов интерметаллидов модификаторов.

Повышение скорости охлаждения и кристаллизации приводит к измельчению первичных кристаллов интерметаллидов.

При замедлении скорости охлаждения и кристаллизации в слитках происходит т.н. весовая ликвидация (и такой слиток бракуется).

Изобретение поясняется чертежом, где показаны: на фиг.1 в разрезе вид изложницы спереди, на фиг.2 вид изложницы сверху, на фиг.3 в разрезе вид изложницы сбоку.

Конструкция изложницы содержит следующие части: две боковые стенки 1, 2, установленную между ними вставку 3. Боковые стенки 1, 2 имеют с одного торца приливы 4, соединенные между собой цилиндрической осью 5. С другого торца боковых стенок предусмотрен зажим, позволяющий сжимать их и вставку с помощью накидной скобы 6, винта 7 и упора 8.

С внутренней стороны боковые стенки 1, 2 имеют выработки и симметрично им аналогичные выработки имеет с обеих сторон вставка 3.

Выработки при зажиме боковых стенок 1, 2 образуют две сужающиеся книзу литейные полости 9, 10 с закругленными торцевыми стенками и дном, форму которых имеют чушки после их отлития.

Литейные полости имеют следующие размеры:

R=20-25 мм- радиус закругления торцевых стенок и дна,

L=480-500 мм - длина,

Н=250-260 мм - высота,

а=25-32 мм - ширина верхней части,

b=18-22 мм - ширина нижней части.

Каждая из литейных полостей снабжена литниковыми системами, выполненными в виде литейных воронок 11, 12 с закругленными снизу литейными стояками 13, 14, что позволяет отливать одну или две чушки в одну изложницу.

Литниковые системы имеют следующие размеры:

d=60-80 мм - диаметр литейной воронки,

с=12-15 мм - толщина литейного стояка,

h=230-240 мм - высота литниковой системы,

1=90-100 мм - длина литниковой системы.

Внутренние поверхности боковых стенок 1, 2 и обе стороны вставки 3 гладкие.

Нижние части боковых стенок и вставки также снабжены приливами, которые прижимаются друг к другу при закрытии зажима и ограничивают таким образом литейные полости 9, 10 снизу, что предотвращает выливание жидкого металла при заполнении им изложницы.

Для облегчения выемки чушек и придания им товарного вида торцевые стенки и дно литейных полостей 9, 10, а также литейные стояки 13, 14 снизу имеют закругления.

Наружная поверхность боковых стенок снабжена тонкостенными ребрами 15, которые предназначены для интенсификации теплоотвода от поверхности изложницы при остывании, а также придания боковинам определенной жесткости.

Работа изложницы осуществляется следующим образом.

Изложницу устанавливают в вертикальное положение. Боковые стенки 1, 2 поворотом вокруг оси 5 сводят вместе, но предварительно между ними устанавливают вставку 3.

Боковые стенки 1, 2 изложницы в сжатом положении удерживают с помощью накидной скобы 6 и зажимного болта 7, который при закручивании упирается в упор 8.

В изложницу можно отливать один или два слитка, используя обе или одну литейные полости 9, 10. Литье жидкого металла проводится в летниковые системы.

После остывания для извлечения чушек, имеющих форму литейной полости, изложницу разбирают в обратном порядке. Сначала освобождают накидную скобу 6 путем откручивания болта 7. Затем откидывают скобу 6, разводят боковые стенки 1, 2 изложницы в разные стороны и удаляют слиток.

Отливаемые в изложнице чушки металлов и сплавов имеют плоскую, клинообразную в поперечном сечении форму и небольшую толщину, что обеспечивает тонкодисперсную структуру металла и отсутствие ликвации интерметаллидов.

Пример.

Отливали слитки лигатур А1-В(1-5%) и A1-Sc(l-10%) в изложнице конструкция которой была выполнена в соответствии с изобретением. Литейные полости имели следующие размеры:

R=23 мм - радиус закругления торцевых стенок и дна,

L=490 мм - длина,

Н=255 мм - высота,

а=27 мм - ширина верхней части,

b=20 мм - ширина нижней части.

Литниковые системы имели следующие размеры:

d=70 мм - диаметр литейной воронки,

с=14 мм - толщина литейного стояка,

h=235 мм - высота литниковой системы,

1=95 мм - длина литниковой системы.

Начальная температура литья 850°С. Время начала кристаллизации (около 700°С) занимало около 3 с, т.е. скорость охлаждения составляла 50 град/с.

Полученные слитки имели равномерную мелкокристаллическую структуру с размером зерен интерметаллидов от 2-4 мкм (80%) до 40 мкм. Поверхность полученных слитков гладкая, ровная, с закругленными углами. Усадочная раковина вдоль слитка - глубиной не более 5 мкм.

Вертикальная разъемная изложница содержит отъемные боковые стенки, между которыми установлена вставка. На внутренних поверхностях боковых стенок и на обеих сторонах вставки выполнены симметрично друг другу выработки. Выработки образуют две сужающиеся книзу литейные полости. Каждая из полостей снабжена литниковой системой, включающей литейную воронку и закругленный снизу стояк. Боковые стенки с одного торца соединены между собой цилиндрической осью, а с другого снабжены зажимом. Литейные полости имеют следующие размеры, мм: радиус закругления торцевых стенок и дна R=20-25, длина L=480-500, высота Н=250-260, ширина верхней части а=25-32, ширина нижней части b=18-22. Литниковая система имеет следующие размеры, мм: диаметр литейной воронки d=60-80, толщина литейного стояка с=12-15, высота литниковой системы h=230-240, длина литниковой системы 1=90-100. Изобретение позволяет повысить интенсивность теплоотвода от затвердевающей отливки за счет малой толщины и увеличенной площади боковой поверхности литейной полости. Обеспечивается получение чушек с мелкокристаллической структурой и без ликвации. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Вертикальная разъемная изложница для литья чушек модифицирующих лигатур, содержащая отъемные боковые стенки и средства крепления, отличающаяся тем, что на внутренних поверхностях боковых стенок выполнены выработки, симметрично которым выполнены выработки на обеих сторонах вставки, установленной между боковыми стенками, выработки образуют две сужающиеся книзу литейные полости с закругленными торцевыми стенками и дном, каждая из которых снабжена литниковой системой, выполненной в виде литейной воронки с закругленным снизу литейным стояком, одни торцы боковых стенок изложницы снабжены приливами, соединенными между собой цилиндрической осью, а другие торцы боковых стенок изложницы снабжены зажимом, при этом литейные полости имеют следующие размеры, мм: радиус закругления торцевых стенок и дна R=20-25, длина L=480-500, высота Н=250-260, ширина верхней части а=25-32, ширина нижней части b=18-22, a литниковая система имеет следующие размеры, мм: диаметр литейной воронки d=60-80, толщина литейного стояка с=12-15, высота литниковой системы h=230-240, длина литниковой системы 1=90-100.2. Изложница по п.1, отличающаяся тем, что литейные полости ограничены снизу приливами, которыми снабжены нижние части боковых стенок и вставки.3. Изложница по п.1, отличающаяся тем, что зажим содержит накидную скобу, зажимной болт и упор.4. Изложница по п.1, отличающаяся тем, что боковая наружная поверхность обеих боковых стенок снабжена тонкостенными теплоотводящими ребрами жесткости.