Игольчатый холодильник для отливок Советский патент 1989 года по МПК B22D27/04 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к конструкциям наружных холодильников для получения отливок направленной кристаллизацией, например, постоянных магнитов с- ориентированной кристаллической текстурой.

Цель изобретения - создание на рабочей поверхности холодильника локальных центров направленной кристаллизации для улучшения качества структуры.

На чертеже изображен игольчатый холодильник, наклонно-полосчатая схема укладки, вид, сверху,(стержни могут быть также расположены в шахматном порядке),

Холодильник состоит из кассеты 1 в которой размещен пакет цилиндрических стержней, один из торцов которых образует рабочую охлаждающую поверхность холодильника, причем пакет собран из чередующихся стержней 2 и 3, выполненных соответственно из материала с высокой теплопроводностью, преимущественно из меди, и материала с низкой теплопроводностью, преимущественно из высоколегированной стали.

Формирование столбчатой структуры в отливках, получаемых при помощи предложенного холодильника, происходит следующим образом.

Процесс кристаллизации жидкого сплава начинается с момента его контакта с охлаждающей поверхностью холодильника. Наличие на этой поверхности локальных участков с высокой

Ч

С

,

теплопроводностью, выполненных торцами, например медных стержней, приводит к более раннему образованию кристаллов именно на этик участках - теплопроводных подлолсках. За счет повышения теплостока вдоль медных стержней по сравнению с теплостоком вдоль стержней,, выполненных из высоколегированной стали, зарождающиеся на охлаждающей поверхности холодильника столбчатые кристаллы прорастают в основной объем расплава с разной скоростью и разной степенью ориентации., причем большую скорость роста и лучшую ориентацию относительно вертикальной оси имеют кристаллы, образовавшиеся на участках с высокой теплопроводностью. Вследствие приоритета в скорости роста эти кристаллы подавляют рост кристаллов, образующихся от торцовых поверхностей стержней-игл, выполненных из малотеплопроводного материала, например высо

последующее формирование /Столбчатой структуры происходит в условиях малой конкуренции неблагоприятно ориентированных кристаллов5 что обеспечивает условия увеличения поперечных

-сечений столбчатых кристаллов,

К моменту, когда температура стержней уравниваетсяj дальнейший рост сформировавшихся столбчатых кристаллов определяется общим отводом тепла от поверхности раздела твердой и жидкой фаз, т.е. зависит от теплофизических свойств стенки холодильника в .целомj а также от теплопроводности затвердевшей к этому моменту части отливки.

Путем подбора диаметров стержней и теплопроводности их материалов можно в широких пределах изменять топографию макроструктуры отливок, в частности изменять площади поперечных сечений столбчатых кристаллов и количество кристаллов,, приходящихся на единицу площади охлаждающей поверхности, например получать литые постоянные магниты с крупными столб-

п 5 0

5

0

чатьми кристаллами, положительно влияющими на уровень магнитных свойств магнитов.

Были получены постоянные магниты из сплава ЮН14ДК25БА размером 40х20х х25 мм. Сплав выплавляли в индукционной печи, выпускали из тигля печи в заливочный ковш при и затем заливали в сухие песчаные формы. При этом испытьшались игольчатый холодильник предложенной конструкции, игольчатые холодильники из однородных стержней и холодильник - стальная плита.

Толщина стенки холодильников равна 39 мм, диаметр стержней - игл 1s5-4 мм.

В таблице приведены усредненные результаты макроструктурного анализа, отливок, изготовленных при помощи испытуемых холодильников.

При использовании игольчатого холодильника с чередующимися стержнями уменьшается в 1,2-2,3 раза высота зоны мелких замороженных кристаллов у нижнего торца отливки, увеличивается на 12-25% диаметр столбчатых кристаллов, уменьшается в среднем с 10 до 6 градусов угол отклонения столбчатых кристаллов от вертикальной оси.

Формула изобретения

Игольчатый холодильник для отливок, содержащий пакет цилиндрических стержней, преимущественно диаметром 1-4 мм, с образованием одним из их торцов рабочей поверхности, отличающийся тем, что, с целью создания на ней локальных центров направленной кристаллизации для улучшения качества структуры, стержни пакета выполнены двух типов: из материала с высокой теплоЬроводностью, преимущественно из меди, и из материала с низкой теплопроводностью, преимущественно из высоколегированной стали, причем стержни расположены в шахматном порядке или по нак- лонно-полосчатой схеме укладки.

Предлагаемый Собранный из однородных стержней (известный): медных из высоко

0,45

5-7

- 0,36

5--10.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к конструкциям наружных холодильников для получения отливок направленной кристаллизацией. Цель изобретения - создание на рабочей поверхности холодильника локальных центров направленной кристаллизации для улучшения качества структуры. Игольчатый холодильник содержит пакет цилиндрических стержней диаметром преимущественно 1-4 мм с образованием одним из их торцов рабочей поверхности, выполненных двух типов: из материала с высокой теплопроводностью, преимущественно из меди, и из материала с низкой теплопроводностью, преимущественно из высоколегированной стали, причем стержни расположены в шахматном порядке или по наклонно-полосчатой схеме укладки. 1 ил.