Способ получения отливок с ориентированной структурой Советский патент 1993 года по МПК B22D27/04 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к производству литых лопаток газотурбинных двигателей методом направленной кристаллизации.

Целью изобретения является повышение точности и качество крупногабаритных отливок с ориентированной структурой.

Поставленная цель достигается тем, что оболочковую форму заполняют металлом во время погружения в расплава и уровень металла в форме поддерживают близким к уровню металла 6 внешней стороны формы.

Такое решение позволяет уравнять металлостатическое давление на внутреннюю и наружную часть оболочки формы, тем самым исключив его влияние, а также обеспечить одновременный прогрев оболочки снаружи и изнутри, что уменьшает искажение размеров и конфигурацию -рабочей полости формы за счет поперечных термических напряжений, повышает точность и качество отливок.

Уменьшение влияния вертикальных термических напряжений достигают регламентацией скорости погружения в расплав в пределах мм/мин.

Скорость погружения устанавливается экспериментально в зависимости от толщины оболочки. Превышение оптимальной скорости погружения приводит к появлению термических трещин в оболочке. Занижение скорости погружения приводит к снижению производительности операции.

Наиболее щадящие условия работы формы обеспечиваются при скорости погружения, соответствующей скорости прогрева оболочки. Экспериментально установлено, что при толщине 3 мм сохранность оболочки

со

О

о о ел

CJ

беспечивается при скорости погружения о 50 мм/мин, при толщине оболочки 10 мм до 5 мм/мин, Толщина оболочки 3-10 мм беспечивается нанесением определенного количества слоев огнеупорного покрытия и принята в серийном производстве литья по выплавляемым моделям из условия необхоимой прочности и жесткости оболочки эко- но:мической целесообразности.

Заполненную металлом форму извлекают из расплава с регламентированной скоростью, при которой в затвердевающем металле образуется регламентированная структура.

Предлагаемый способ использован при изготовлении пластин из сплава ЧС-70 В И толщиной 7 мм, шириной 40 мм и высотой 400 мм. Толщина электрокорундовой оболочки, изготовленной по выплавляемым моделям, составляла 6 мм. Расплав, в который погружали форму - сплав ЧС - 70 ВИ, нагретый до 1 500°С. Заливку формы производили сверху через воронку с дозированным, отверстием диаметром 2 мм. Скорость погружения составляла 40 мм/мин. Соотношение скорости погружения 40 мм/мин и заливки через дозирующее отверстие диаметром 1 мм обеспечило примерно одинаковый уровень металла внутри формы и вне ее. Извлечение формы из расплава производили со скоростью 8 мм/мин.

Полученные отливки подвергались изучению качества поверхности, контролю размеров и исследованию макроструктуры.

Крнтролем установлено, что все 12 отливок по качеству поверхности и размером

0

5

0

5

0

5

соответствуют требованиям к литью по выплавляемым моделям. Структура ориентированная по всей длине лопаток.

Аналогичные опыты проводились по способу прототипу. Из 10 форм, использованных под заливку, только по одной получение отливки, соответствующей техническим требованиям: из четырех форм металл вытек по трещинам, пять отливок имели утоненную на 1-1,5 мм среднюю часть.

Использование способа позволяет уменьшить по сравнению с прототипом трудоемкость обработки отливок, что сокращает время изготовления и повышает выход годных отливок.

Формула изобретения

Способ получения отливок с ориентированной структурой, включающий изготовление тонкостенной оболочковой формы по выплавляемым моделям, нагрев ее в расплаве путем погружения до температуры выше температуры затвердевания заливаемого металла, заполнение формы металлом, извлечение заполненной формы из расплава и кристаллизацию металла, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и качества крупногабаритных отливок, запол- ь|ение формы металлом осуществляют во время нагрева формы при погружении в расплав, причем уровень металла в форме поддерживают близким к уровню расплава, а погружение осуществляют со скоростью 5 - 50 мм/мин.

Использование: для производства крупногабаритных лопаток газотурбинных двигателей энергетического, судового и авиационного машиностроения для повышения точности и качества крупногабаритных отливок с ориентированной структурой. Сущность: оболочковую форму заполняют металлов во время погружения в расплав, и уровень металла в форме поддерживается близким к уровню металла с внешней стороны формы. Такое решение позволяет уравнять металлостатическое давление на внутреннюю и наружную часть оболочки формы, тем самым исключив его влияние, и обеспечить одновременный прогрев обо- яочки снаружи и изнутри, что уменьшает искажение размеров рабочей полости формы за счет поперечных термических напряжений,