Способ центробежного литья отливок Советский патент 1988 года по МПК B22D13/00 

Изобретение относится к литейному производству.

Целью изобретения является повышение качества ответственных, изготавливаемых, например, по выплавляемым моделям отливок.

Повышение качества отливок достигается за счет организации направленной кристаллизации расплава, залитого в центробежную форму.

После заливки во враш.аюшуюся форму в расплаве в единичном объеме V массой т, удаленном от оси на расстояние го-г, формируется под действием силового поля давление, описываемое выражением

,2

,03

Р 7 (),

Ч

где Y г, Го -

О)

плотность расплава; максимальное и минимальное расстояния от оси вращения до периферийной зоны; угловая скорость враш,ения кристаллизатора.

Повышение давления в расплаве повышает температуру кристаллизации . Зависимость Тк|) от величины давления в расплаве может быть с любой точностью описана математической моделью

(2)

+ |p,-Pi,

Тк

где Тк|1 - температура кристаллизации расплава при нормальном давлении; температура кристаллизации расплава при давлении Р.х; коэффициент математической модели зависимости (Рх); давление, развиваемое силовым полем в локальной зоне расплава. Исходя из этого, слабо перегретый расплав, будучи помешенным в центрифугу, испытывает усилие

F.V Yw%, S

градиент которого направлен от оси враше- ния к периферийной части. Это, в свою очередь, формирует в расплаве, в его периферийной части, максимальные усилия и давление.

Поэтому, зная текущую температуру слабо перегретого расплава Т,, можно путем подбора угловой скорости врашения со центрифуги сформировать такое давление Рд, что кристаллизация начнется в периферийной- части отливки при температуре Ткр Т, несколько выше Ткр, соответствующей нормальному давлению. Фронт кристаллизации при этом распространяется без направленного теплоотвода с периферийной области к оси врашения.

Таким образом, выражения (1) и (2) тюз- воляют в случае слабо перегретого расплава подобрать в зависимости от геометрических размеров отливки (го, г) и начальной температуры Ткр необходимую ско0

5

0

5

0

5

0

5

рость врашения кристаллизатора и осу- Ш,ествить направленную кристаллизацию расплава.

Способ осушествляют следующи.м образом.

Керамическую форму с расплавом стали помешают в стальной футерованный изнутри герметичный после заливки кристаллизатор, причем в качестве опорного наполнителя применяют перегретый расплав олова, имеющий сходную со сталью плотность (заливают расплав типа ВПЛ5ЖС6).

В различных экспериментах величину переохлаждения ДТ ( - T°pj принимают равной 0,1 - 1,0°С и в соответствии с этим давление в периферийных зонах расплава подбирают до 600-650 атм (сплав стали имеет р 3,5-10 ), что достигается вранхением кристаллизатора со скоростью 1500-6000 об/мин (максимальный диаметр формы с расплавом 400 мм).

Перегрев заливаемого расплава составляет 100-150°С.

После затвердевания отливка имеет направленную структуру в направлении от периферийной части формы к центру.

Формула изобретения

fСпособ центробежного литья отливок, включающий заливку расплава во вращающийся кристаллизатор, отличающийся тем, что, с целью повыщения качества отливок за счет обеспечения их направленной кристаллизации, скорость вращения кристаллизатора доводят до получения в периферийной зоне расплава давления, необходимого для увеличения температуры его кристаллизации на величину, равную интервалу м«тастабильности расплава, причем интервал метастабильности определяют из выражения

Тк - 2 ip,PJ,

где Ткр - температура кристаллизации расплава при нормальном давлении; Ткр- температура кристаллизации расплава при давлении Рх; р, - коэффициент математической модели зависимости Тхр(Рк); Рх - давление, развиваемое в периферийной зоне расплава, а необходимое давление - из выражения

(r-rS),

9

где 7 - плотность расплава; г. Го - максимальное и минимальное расстояния от оси вращения до периферийной зоны;

ш -угловая скорость вращения кристаллизатора.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению отливок центробежным способом. Цель изобретения - повышение качества отливок за счет обеспечения их направленной кристаллизации. Условия для направленной кристаллизации обеспечиваются путем создания в расплаве силового поля центробежных сил, при этом в нем формируется неравномерно распределенное давление. В зонах с более высоким давлением при равномерном охлаждении расплава создаются приоритетные условия для начала кристаллизации. Для осушествления способа скорость вращения кристаллизатора доводят до получения в периферийной зоне расплава давления, необходимого для увеличения температуры его кристаллизации на величину, равную интервалу метастабильности расплава.