Изложница для центробежного литья Советский патент 1984 года по МПК B22D13/00 

СО

СлЭ 4

СХ) Изобретение относится к литейному производству, в частности к вопросу футеровки изложниц, используемых для центробежного литья отливок в виде тел вращения. Известна изложница, на внутренню поверхность которой нанесен слой теплоизоляционного ма териала - квар цевого песка, на который производят заливку жидкого металла С13. Однако при использовании данной изложницы металл под действием цент робежной силы проникает между зерна ми кварцевого песка и образует На поверхности отливки механический пригар. Известна изложница, на внутреннюю поверхность которой наносится слой покрытия с последующим оплавлением наружного слоя С23. Такая изложница конструктивно сложна и ее использование в большинстве случаев затрудняет извлечение отливок из изложницы. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является изложница для центробежного литья, содержащая корпус с двуслойной футеровкой, пер вый слой, прилегающий к корпусу; выполнен из теплоизоляционного покрытия с огнеупорным наполнителем. а второй, нанесенный на первый, на основе углеродсодержащих компо нентов 3J. К основным недостаткам этой изложницы следует отнести то, что она не обеспечивает легкого извлечё ния отливок благодаря тому, что тер мостойкий слой не разрушается, а теплоизоляционный имеет малую толщи ну и плохо отделяется от термостойкого, что частб приводит к разрушению при извлечении отливок термосто кого слоя футеровки. Кроме того, на блюдается смыв теплоизоляционного покрытия в месте поступления жидкого металла в изложницу. Целью изобретения является умень шение смыва футеровочного слоя и улучшение извлечения отливок из изложницы . Поставленная цель достигается тем, что в изложнице для центробежного литья, содержащей корпус с дву слойной футеровкой, первый слой, пр легающий к корпусу, выполнен, из те лоизоляционного покрытия с огнеупор ным наполнителем, а второй, нанесен ный на первый, - на основе углеродсодержащих компонентов, огнеупорный наполнитель первого слоя выполнен из зерен 0,6-1,2 JVM и толщиной 5570% их сечения, а второй слой взят с температурами спекания и деструкции, равнылт 280-690 и 320-560 0 соответственно. Ввод в теплоизоляционное жидкое покрытие с органическим связующим огнеупорного наполнителя крупностью 0,6-1,2 мм и формирование толщины теплоизоляционного слоя, равной 55-70% от диаметра введенных огнеупорных включений, обусловлен тем, что при наличии второго слоя, выполняемого сыпучими материалами, при заливке жидкого металла в изложницу засыпка из порошкообразных материалов не смывается, а задерживается выступающими вершинами огнеупорных частичек. Выбор диаметра частичек наполнителя в пределах 0,6 1,2 мм обусловлен тем, что для создания оптимальной скорости теплоотвода от границы металл-форма, получения необходимой скорости затвердевания отливок и предотвращения отбела чугунных отливок толщина теплоизоляционного покрытия должна быть не менее 0,32-0,35 мм, а максимально оправданная ,65. Учитывая что для удержания этих огнеупорных частиц в теплоизоляционном покрытии они должны больше, чем на половине диаметра находиться в покрытии, нижний предел толщины покрытия принимаем 55% от диаметра частиц. Если толщина меньше 55% от диаметра частиц огнеупорного наполнителя, то частицы легко выкрашиваются из покрьпня в процессе заливки изложницы. В то же время, если толщина покрытия больше 70% от диаметра частиц, то остается малая толщина засыпки, которая соприкасается с выступами частиц и это ухудшает извлечение отливок из изложниц. Если толщина засыпок увеличивается и значительно выступает за вершины огнеупорных частиц, то она легко смывается запиваемым в изложницу металлов. Толщина теплоизоляционного слоя покрытия (табл. 1 разная при использовании различных вариантов (табл. 2) При использовании кварцита в теп.лоизоляционном покрытии его количество крупностью, близкой к верхнему пределу размеров рассматриваемых фракций, составляет 82-87%. Приведенный в примере 6 {табл.2) нижний предел температуры деструкции сланцевого пека ниже температуры деструкции углеродсодеожашего компонента, указанной в описании изобретения. Необходимость использования такого сланца в рассматриваемых примерах вызвана тем, чтобы показать необходимость ограничения З20с нижнего предела температуры деструкции углеродсодержащего компонента. Если температура деструкции ниже температуры выбранного предела, то наблюдается сильное газовьщеление, которое, как показано в примере 6 I табл. 2 I, приводит к большому браку отливок по раковинам.. Таким образом, крупность огнеупо ного наполнителя (его средний диаметр 1 должна находиться в пределах 0,6-1,2 кф. Проведенные исследо ния показывают, что количества огне упорного наполнителя должно составлять 6-9,5 мас,% от сухих состав ляющих покрытия. Учитывая, что измельченные углеродсодержащие материалы, типа кристаллического графита, являются хорошими теплоизоляционными материала ми и в то же время являются модифик торами, предотвращающими получение отбела наружных поверхностей чугунных отливок, они с успехом могут использоваться в течение засыпок дл второго слоя ПОКРЫТИЯ. Кроме указан ных свойств, углерсдсодержащие мате риалы, ввиду особенностей своего строения, значительно облегчает извлечение отливок из изложниц. Одн ко использование таких засыпок затрудняется тем, что при заливке изложниц чугуном они легко смываются струей металла. Согласно изобретению для обеспеч ния легкого извлечения отливок и ликвидации civuBa покрытия в засыпку из углеродсодержащих материалов ввр дят углеродсодержащий компонент, спекшийся при 280-690 С и имеющий температуру дестоукиии 320-560С. В качестве такого компонента может быть использова н сланцевый пек, тем пературные характеристики спекания и деструкции которых соответствуют предложенным в изобретении. Ввод такого компонента в засыпку обеспечивает спекание засыпки в мо- мент ее соприкосновения с жидким металлом и это предотвращает ее смы В то же время низкая температура деструкции сланцевого пека обеспечивает быстрое разрушение спекшейся корочки If это обеспечивает легкое извлечение отливок из изложниц. Выбор температуры спекания угле- родссздержащего компонента в пределах 280-690°С обусловлен тем, что температура поверхности высохшего теплоизоляционного слоя находится в пределах 180-280 С и при темпераjpype спекания компонента ниже 280 С она при нанесении .на теплоизоляцион ное покрытие не спекается. Если тем пература спекания выше 690С, то при соприкосновении с первой порцией жидкого металла спекается очень тонксш корочка засыпки, которая в большинстве случаев смывается. При оптимальной температуре спекания а пределах 280-690 С засьшка успеваЪт спечься.на глубину, обеспечивающую ликвидацию ее смыва при залив ке жидкого металла в изложницу. Температура деструкции углеродсодержащего спекающего компонента должна находиться в пределах 320ЗбО С. Если температура ниже , то этот компонент быстро разлагается с вьвделением большого количества продуктов деструкции и э.то приводит к образованию газовых раковин в отливке. При увеличении температуры деструкции выше разложение спекающегося компонента происходит не полностью и это затрудняет извлечение отливки из изложницы. Исследование изложниц проводят в условиях опытного участка литейного цеха завода им. Лепсе при отливке гильз СВД-14 и СМД-60. Плавку чугуна проводят в индукционных печах МГП-102. Температура чугуна при заливке в изложницу находится в пределах 1395tl5c. Химический состав используемого чугуна следующий, мас.%: углерод 3,46; кремний 2,24; марганец 0,92; хром 0,34; никель 0,26; медь 0,37/ сурьма 0,12; фосфор 0,12/ сера 0,040,05. Состав покрытий, который испольт зуется в исследованиях, приведен в табл. 2; Из данных табл. 2 видно, что изложница состава 1 соответствует прототипу, а составы 3-5 - предлагаемой изложнице. Изложница состава 2 имеет в теплоизоляционном покрытии огнеупорный наполнитель с диаметром частиц 0,45-0,58 мм, а изложница состава 6 - компонент с температурой деструкции 290-305с. Исследования показывают, что если при использовании и.зложницы состава 1 наблюдается смыв теплоизог ляционного покрытия и отливки плохо извлекаются из изложницы, то при использовании предлагаемой изложницы 13-5 смыва засьткй и затруднений при извлечении отливок из изложницы не наблюдается. При использовании изложницы состава 2 ввиду того, что в жидкое покрытие введен огнеупорный наполнитель с диаметром частиц, при заливке изложн|1цы металлом на лкшается смыв засыпки, таккак нет выступающих частиц, которые задерживали бы засыпку от смыва. Если в состав засыпки введен спекающийся компонент (сланцевый пек f с температурой спекания 390305 0 ( обозначение 6), то смыва засыпки не наблюдается, то отливка поргикается газовыми.раковинами,, так как происходит сильное вьщеле- ; ние газов при низких температурах. Установлено что если при использовании изложницы-прототипа, взятого

в качестве базового варианта, наблюдается брак по засорам в пределах 3-4%, то использование предложенной изложницы позволяет полностью ликвидировать этот брак. Кроме того, предложенная изложница за счет улучшения извлеченияотливок позволяет повысить производитель- ность изготовления отливок на 6-8%.,

Предварительный расчет ожидаемого экономического эффекта от внедре. ния предложения, по сравнению с базовым вариантом-прототипом, за счет уменьшения брака по засорам на 3-4% и увеличения производительности изготовления отливок на 6-8% за счет улучшения их извлечения из изложниц составляет 26,2-26,7 тыс, руб. на 100 тыс. отливок гильз..

VТаблица

ИЗЛОЖНИЦА ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ содержащая корпус с двуслойной футеровкой, первый слой, прилегакмций к корпусу, выполнен из теплоизоляционного покрытия с огнеупорным наполнителем, а второй, нанесенный на первый, - на основе углеродсодержащих компонентов, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения смыва футеровочного слоя заливаекшм металлом .и улучшения извлечения отливок из изложницы, огнеупорный наполнитель первого слоя выполнен из зерен 0,6-1,2 мм и толщи ной 55-70%их сечения, а второй слой взят с температурами спекания и деструкции, равными 280-690 и S 320-560 С соответственно.

0,53 0,45 0,48 Первый 0,42 1,1-1,3 Второй Предлагаем Фильтр-порошок Огнеупорная глина Скрытокристаллический графит Сульфитная барда Кварцит с диаметром фракции, мм: 0,45-0,58

0,66 Пврвый 13,0 11,5 0,62 0,74 1,1-1,25 0,9-1,2 0,85-1,0 0,9-1,2 ая изложница слой 13,5 13,0 12,0 11,5 Сланцевый пек с t, С Afcr С 280-476:290-305 312-594:320-407 547-638:365-511 578-690:398-560 . Наличие смыва покрытия Извлечение отливок из , изложницы Брак отливок по засорам, % (Брак отливокПО раковинам. 2,6-3,7

Продолжение табл. 2 Есть смыв Плохо 3-4 Есть CKEJB Хорошее Хоро-. .Хорошее Хорошее Хорошее шее ,8-3,1 - - - ,;,2тЗта,0 ,2-2,4 1,6-1,8 1,5-1,6 1,35-1,5 80-85