Способ получения отливок без прибылей из чугуна с шаровидным графитом в вакуумно-пленочных формах Советский патент 1993 года по МПК B22C9/02 

(Изобретение относится к литейному производству, а именно, к изготовлению отлив эк из серого чугуна с шаровидным графи- ом (ЧШГ) без прибылей с использованием вакуумно-пленочной формовки (ВПФ), в частности - к изготовлению отя шок с тонкими литыми каналами, выполняемыми песчаными стержнями, например, отливок гидроаппаратуры. Такие отливки применяют в гидравлических системах землеройной техники (экскаваторах, тракторах) и гидроприводах других машин и станков. Фирма ФРГ Роксрот-Маннесманн выпу- только одного вида отливок распреде- массой около 100 кг-свыше 25000 шт/|год, ПО Андижангидромаш, СССР - распределители массой 115 кг более 14000 шт/.год, Ставропольский завод автокранов - массой 50 кг - 3000 шт/год и т.д. Известен способ получения отливок из ЧШГ без прибылей в форме, изготовленной ВПФ, при котором определяют минимальную; толщину стенки отливок и выдерживают форму после заливки при давлении в

смеси 40-50 кг под вакуумом до достижения поверхности отливки температуры 900°С, при котором образуется прочная корка отливки и прекращается ее предусадочное расширение.

Минимальную толщину стенки (отливки) при этом способе определяют по зависимости:

Х 2В(

Ер X1QQ Еж XT

+ 1).

(Л

С

Я

N} VI О

где В-толщина ускоренно затвердевающей корки на поверхности, мм;

Ер - предусадочное расширение, %;

Еж - усадка чугуна в жидком состоянии,

%:

Т - средняя температура центрального слоя стенки за вычетом 1207°С.

Однако, по этому способу образование прочной корки отливки аналогично действию формы, заключенной в жесткий замкну- тый объем. При этом, как указано в описании, предусадочное расширение ЧШГ

реализуется в виде давления на внутренние зоны жидкого металла отливки, затвердевающие последними. Это давление в отливке, имеющей литые каналы малых сечений (диаметр каналов, или толщина стержня для их выполнения примерно на порядок меньше общей толщины отливки), при использовании стержней из смеси со смоляным связующим, вызывает проникновение жидкого металла в стержень в результате условий, указанных в статье Серебро В. С. Особенности формирования поверхности литого канала в толстостенной отливке. Литейное производство, 1985 -.3 с. 5-7. Из-за низкой способности отводить тепло металла (подобно стержню Вильямса)тонкостенный стержень прогревается до температуры выше температуры солмдуса металла и соприкасается расплавом до конца кристаллизации оливки.

Рекомендуются стержневые вставки в жесткие формы для ослабления внутреннего давления металла в отливке и предотвращения механического . пригара на поверехности литых каналов или полной их металлизации. В другом варианте - следует выводить избыточное давление через прибыли, однако в способе литья без прибылей это неприемлемо.

Однако формы при ВПФ обязательно должны иметь выпора для обеспечения поддержки атмосферного давления в полости форм при заливке, и эти выпора, как рекомендуется, во многих источниках, должны иметь в 2-3 раза большую суммарную площадь сечения чем стояк. Поскольку речь идет об отливках массой не менее 50-100 кг, то диаметр выпора не менее 40-50 мм, и он начинает затвердевать, образуя поверхностную корку на верхнем торце. Верхняя корка плотно закупоривает отливку в форме (с учетом ускоренного образования корки отливки на границе контакта металл-форма) и расширение внешних слоев металла приводит к металлизации (пригару) поверхности литых каналов. Выдерживание формы под вакуумом до температуры отливки 900°С в этом случае неприемлемо из-за неисправимого брака по пригару литых каналов. Продолжительное вакуумирование формы по мере газификации пленки вокруг стержневых знаков и выгорания связующего в стержне вызывает подсос расплава в стержень из-за проникновения вакуума из формы в стержень, что увеличивает пригар.

Цель изобретения - улучшение качества отливок за счет предотвращения образования пригара (металлизации) на поверхности литых каналов малого сечения.

Для достижения поставленной цели при способе получения отливок без прибылей из чугуна с шаровидным графитом в вэкуумно- пленочных формах, включающем установку модели, засыпку формовочной смеси, создание рабочего давления, заливку формы металлом, выдержку формы после заливки при давлении в смеси 40-50 кПА для затвердевания отливки, минимальную толщину стенки которой определяют по зависимости:

X 2В(

Ер X 100 Еж XT

+ U

.

где В -толщина ускоренно затвердевающей корки на поверхности, мм;

Ер - предусадочное расширение, %;

Еж - усадка чугуна в жидком состоянии,

%;

Т - средняя температура центрального слоя стенки за вычетом 1207°С. рабочее давление после заливки выдерживают до образования затвердевающей корки металла на поверхности выпора.

Способ реализован на примере изготовления оливок распределителя типа ГГ432 из чугуна ВЧ-50 массой 115 кг без прибылей. Габариты отливки не менее 0,5x0,3x0,014 м. Форму изготавливали, выполняя следующие операции: виброуплотняли песок 1К02 и уплотняли затем вакуумом при давлении в форме 40-50 кПа. Для герметизации применяли синтетическую пленку СЭВИЛЕН, В форму устанавливали разветвленный тонкостенный стержень, полученный по горячим ящикам из песчаной смеси со связующим ПК-104 (пульвербакелит). Стержень склеивали из четырех отдельно изготовленных частей и окрашивали противопригарным покрытием. Такую же технологию изготовления стержня применяют на указанной фирме ФРГ и ПО Андижангидромаш в СССР.

По конструкции стержень имеет около половины деталей толщиной 8-10 мм, а в отдельных местах радиусы выступов 3-4 мм, масса стержня свыше 3 кг.

Температура заливки 1330°С. При заливке поддерживали давление в форме 50 кПа. Заливку производили в течение не менее 45 с по специальной.сифонной литниковой системе. Толщина стенки отливки в большинстве елуча ев свыше 50 мм, что удовлетворяет математическому выражению для расчета X по а.с. - прототипу. Диаметр выпора на отливке 60 мм, на поверхности его корка затвердевает в течение до 60 с, при этом с начала заливки проходит не менее

105 с. За это время на поверхности отливки особенно на нижних и боковых поверхностях затвердевает корка не менее 2,0 мм. Отключали формы от вакуум-сети через 60- 70 с после заливки, при этом 10-15 с не играют существенной роли для повышения давления расплава и образования пригара. Затвердевание торца выпора контролировали щупом - металлическим прутком. Затвердевшая корка была всегда выпуклой.

сэормула изобретения Способ получения отливок без прибылей из чугуна с шаровидным графитом в ваку мно-пленочных формах, включающий, установку модели, засыпку формовочной смес 1. создание рабочего давления, заливку форг/ ы металлом, выдержку формы после залиики при давлении в смеси 40-50 кПА для затвердевания отливки, минимальную толщин стенки которой определяют по зависи- мост

X -2В(

Ер X 100 Еж XT

1).

что свидетельствует о поступлении расплава из отливки в выпор. Для выдерживания под вакуумом свыше 70 с после заливки наблюдали местный пригар, повышающий

трудоемкость очистки отливок, свыше 1 DO- 120 с - большая часть оливок уходила в брак. Использование изобретения позволяет расширить область применения литья ЧШГ без прибылей по технологии ВПФ для слож0 ных отливок гидроаппаратуры.

где В -толщина ускоренно затвердевающей корки «а поверхности, мм;

Ер - предусадочное расширение, %;

Е - усадка чугуна в жидком состоянии,

%; .

Т - средняя температура центрального слоя стенки за вычетом 1207°С, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отливок за счет предотвращения образования пригара на поверхности литых каналов малого сечения, рабочее давление после заливки выдерживают до образования затвердевающей корки металла на поверхности выпора.

Использование: изготовление отливок с тонкими литыми каналами/ выполняемыми песчаными стержнями, в вакуумно-пленоч- ных формах. Сущность изобретения: после заливки металла в форму, вакуумирование продолжают до образования корки на поверхности выпора, затем форму разупроч- няют. В результате предотвращается образование пригара на поверхности литых каналов малого сечения.