Изложница для центробежного литья Советский патент 1987 года по МПК B22D13/02 

113

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при центробежном литье.

Цель изобретения - повышение долговечности и работоспособности изЛОЖНИПДз.

Поставленная цель достигается тем, что 13 изложнице, состоящей из металлической формы (кокиля) и жестко закрепленных на ней бандажах, кокиль и бандажи выполнены 1гз материалов с раз- величинами коэффициентов теплового расширения, причем величина коэффициента теплового расширения материала бандажа od, находится в следующем соотношении с величиной коэффициента теплового расширения материала кокиля а.

(Xi

hi

3,26-2,13 . -- .6,46+1,08 г- , (и hj 0.h

где h , и h - толщина бандажа и кокиля причем h, - наименьшая из этих величин, h2 наибольиияя .

Жесткая связь кокиля и бандажа между собой выполнена таким образом, что обеспечивает при комнатной температуре в месте связи наличие растягивающих напряжений в стенке формы, равных 0,0-0,3 от предела текучести материала кокиля.

На чертеже показана предлагаемая изложница.

Изложница имеет металлический кокиль I и закрепленные на нем банда- жл 2 (количество бандажей может быть различным). Материал кокиля и бандажей выбирается так, чтобы выпо;1нялос соотношение (1), В случае, если об, о глиЧ бтся от предлагаемого, т напряжения в стенке кокиля или в стенке бандажа, возникающие за счет теплового расширения в процессе литья, превышают предел текучести материала формы, что приводит к ее короблению и быстрому выходу из строя. В соотношении (1,) h( всегда меньше h потому, что необходимо учитывать только максимальные напряжения, которые возникают н более тонком из двух сечений. Так, например, если толщина стенки кокиля меньше высоты бандажа, то в кокиле возникают более высокие напряже1П1я и расчеты по выбору материалов необходимо проводить, используя их. Определение в формуле (1) величин h, и Ь„ не к определенным частям изложницы (форме или бандажу)

10103

5

0

5

0

5

0

5

0

5

а наложение условия h i h придает формуле (1) универсальность. Формула (О позволяет учитывать напряжения, возникающие в стенках кокиля и бандажей при наиболее неблагоприятном их нагреве, т.е. максимально высоком нагреве кокиля и минимальном нагреве бандажей.

Бандажи жестко связаны с кокилем таким образом, что в стенке кокиля при комнатной температуре испытывают растягивающие напряжения, равные 0,0-0,3 от величины предела текучести материала кокиля. Эти напряжения создаются путем установки и закрепления бандажа на предварительно нагретом кокиле. Наличие растягивающих напряжений необходимо для частичной компенсации сжимающих напряжений,возникающих в стенке кокиля при нагревании ее в процессе литья. Увеличение растягивающих напряжений больше 0,3 от предела текучести материала кокиля нежелательно, так как при этом они превышают усталостную прочность материала, что приводит к быстрому выходу ее из строя.

Пример. Для производства толстостенных трубных заготовок диаметром 350 мм необходимо изготовить изложницу. Исходя из требований прочности и надежности, кокиль выполняется из стали 25 с толщиной стенки 50 мм. В соответствии с конструкцией центробежной машины толщина бандажа не должна превышать 50 мм. Величина нагрева бандажа на основании опыта спрейерного охлаждения изложницы в процессе литья принимается 343 К,т.е. на 50 К выше комнатной температуры. Коэффициент линейного расширения стали 25 . равен 12-10 . Таким образом, h I 50 мм, h 50 мм.Согласно формуле (1) отношение , / 0. должно находиться в пределах 1,13- 7,54. Сталь 25, из которой выполнен кокиль, имеет коэффициент линейного расширения 1240 , поэтому коэффициент линейного расширения бандажа должен быть в пределах (16-90) х10 град . Этому условию удовлетворяет выпускаемая промышленностью сталь 08Х18Н10Т, имеющая коэффициент линейного расширения, равный 18 -10 град . Расчет напряжений, возникающих в стенке такой изложницы в процессе литья, показывает, что даже при самых неблагоприятных уело31

ВИЯХ нагрева кокиля и бандажа они не превышают 260 МПа, а это, в свою очередь, меньше предела текучести выбранных материалов. Создание растягивающих напряжений в стенке ко- киля позволяет еще более снизить напряжения во время эксплуатации. Для этого на нагретый кокиль устанавливают и жестко закрепляют ненагретый бандаж. Температура нагрева кокиля определяется по известным из теории прочности формулам. В рассматриваемо случае температура нагрева кокиля должна находиться в пределах 298- 350 К. Если кокиль не был предварительно нагрет, то в нем не возникнут растягивающие.напряжения, а в том случае, если нагрев составил 70 К, то напряжения после закрепления бандажа и остывания кокиля будут порядка 90 МПа. Бандаж закрепляется на кокиле любым известным способом. При изготовлении бандажа необходимо учитывать, что его внутренний диаметр должен соответствовать наружному диа метру нагретого кокиля.

,

/

Редактор Н.Киштулинец

Составитель А.Изъюров Техред А.Кравчук

Заказ 1824/9Тираж 741Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1034

При изготовлении изложницы предлагаемым способом срок ее службы увеличивается в 1,2 раза.

Формул а изобретения

Изложница для центробежного литья, состоящая из металлического кокиля и закрепленных на нем бандажей, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее долговечности, металлический кокиль и бандажи выполнены из материалов с разными величинами коэффициентов теплового расшире- ния, причем величина коэффициента теплового расширения материала бандажа oi5, находится в следующем соотношении с величиной коэффициента теплового расширения материала кокиля edj

5 О

20

25

i.

3,26-2,13 ,46+1,08 Р ,

Пя Ot-JП/5

где h. и h,

толщины бандажа и кокиля, при этом h| - меньшая из этих величин, а h 2 - большая .

Корректор Л.Патай

Изобретение позволяет повысить долговечность и работоспособность изложниц за счет выполнения кокиля и бандажа из разных.материалов, у которых отношение коэффициентов теплового расширения ot, и с. соответственно находится в следующем соотношении с толщинами бандажа и кокиля h и h. (h ( - наименьшая из этих величин, а h - наибольшая):(3,26- 2,13) h,/h2(.i,(6,46-1,08)h,/h2, причем жесткая связь бандажа с кокилем выполнена таким образом, что обеспечивает при комнатной температуре в зоне их соединения наличие растягивающих напряжений в стенки кокиля, равных 0,0-0,3 от предела текучести материала кокиля. Этим дости- Q гается уменьшение термических напряжений в процессе эксплуатации изложницы. 1 ил. 1 S (Л