Способ изготовления полых деталей Советский патент 1993 года по МПК B21J5/00 

жидким металлом при заливке на поддон. Таким образом повышается качество металла, а значит повышается термическая стойкость поддонов.

Необходимость использования для изготовления поддонов термически неупрочняемого сплава объясняется тем, что для сохранения свойств металла поддона при быстром нагреве в процессе заливки и охлаждении необходимо исключить возможность закалки и отжига. Постоянство свойств исключает образование разгарных трещин от резкой смены температур и увеличивает термостойкость поддонов. Кроме того использование термически неупрочняемого сплава также значительно удешевляет процесс изготовления поддонов, так как исключаются дополнительные затраты на термообработку (отжиг) заготовок поддонов после горячего прессования и горячего выдавливания.

Однако полунепрерывное литье слитков не исключает образование поверхностных дефектов, поэтому для их устранения производят механическую обработку поверхности слитков. Дальнейшее уплотнение структуры слитков осуществляют горячим прессованием с коэффициентом вытяжки 2,8-4,5. Регламентация данного параметра необходима для создания дополнительной текстуры в поверхностных слоях прессованной заготовки, так как при предварительной обточке эта; текстура была нарушена. При вытяжке в процессе горячего прессования меньше 2,8 не образуется достаточно тек- стурированного поверхностного слоя, что уменьшает термическую стойкость поддона. Если вытяжка больше 4,5, то возрастает опасность появления поверхностных трещин в результате увеличения деформации поверхностного слоя, что снижает термическую стойкость поддонов.

Коэффициент вытяжки при горячем прессовании выбран экспериментально.

Полученные в ходе экспериментов результаты приведены в таблице;

Формирование рабочей полости поддона осуществляют горячим выдавливанием без обработки горячепрессованной заготовки, поэтому исключается образование отходов металла. В процессе горячего выдавливания происходит изменение направления, волокон, которое повторяет контур рабочей полости, но при эт.ом сохраняются литая текстура и текстура прессовой деформации. Таким образом достигается повышение стойкости рабочей поверхности поддона. Однако слишком большая степень деформации при выдавливании может привести к образованию увеличенного слоя или

трещин, в результате чего потребуется механическая обработка поверхности поддона, которая вызовет снижение термической стойкости. При проведении экспериментов

была установлена максимальная степень деформации при горячем выдавливании, которая составила 60%. При незначительной степени деформаций, проработке рабочей полости поддона будет достаточной, что также

снижает термическую стойкость. Полученная при эксперименте минимальная величина деформации составила 35%. Результаты экспериментов сведены в таблице.

Применение операции горячего выдавливанйя позволяет полностью избежать потерь металла при выполнении полости поддона: Коэффициент использования металла в этом случае равен единице. В то же время горячее предварительное деформирование

завож вок методом прессования дает наименьше потери металла по сравнению с всесторонней ковкой. Это объясняется тем, что всесторонней ковке подвергаются фасонно литые заготовки, а прессованию - непрерывнолитые. Количество отходов при горячей деформации фассонно-литых заготовок значительно больше, чем у непрерывно-литых. Пресс-остаток при горячем прессовании не- прерывнолитой заготовки не превышает

10%, фасонно-литая заготовка под ковку имеет не менее 30% отходов за счет обрезки литниковой и прибыльной частей. Таким образом количество отходов, образующееся при получении поддонов предлагаемым способом, приблизительно в 3 раза меньше, чем известным. Учитывая увеличение термической стойкости поддонов и снижение количества отходов при их изготовлении, расход металла на изготовление поддонов предлагаемым способом значительно сокращается.

Способ осуществляют следующим образом.

Для изготовления поддона выбирают на- пример круглую непрерывнолитую заготовку из термически неупрочняемого сплава. Вес этой заготовки должен быть приблизительно на 10-12% веса будущих заготовок для готовых поддонов. Затем заготовку подвергают обточке для удаления поверхностных дефектов (ликвотов). Обточенную заготовку прессуют вгорячую на пруток с коэффициентом вытяжки 2,8-4,5. Из прутка вырезают заготовки точно соответствующие по весу будущему поддону. Прессованные заготовки подвергают горячему выдавливанию рабочей полости со степенью деформации 35-60%.

Пример. Изготавливались и испытывались поддоны с корытообразным углублением рабочей поверхности, предназначенные

для полунепрерывного литья плоских алюминиевых слитков сечения 220x1680 мм и 270 х 1270мм, Поддоны изготавливались из термически упрочняемой штампованной стали 5 х НМ и алюминиевых термически упрочняемых сплавов Д1, АМГ6 и термически неупрочняемого сплава АМГ2, Исходные заготовки вырезались из фасонно-литых кованых слитков стали 5хНМ и непрерывнолитых слитков алюминиевых сплавов, Заготовки из стали 5хНМ подвергались фрезерованию рабочей фигуры и закаливались. Остальные заготовки получали рабочую полость фигуры горячим выдавливанием и без предвари- тельного прессования. Горячее прессование проводилось на горизонтальном прессе усилием 9 тыс. тн из круглых непрерывнолитых слитков диаметром 505 мм после поверхностной обточки на диаметр 480 мм. Степень деформации (вытяжки) регулировалась диаметром прутка. Коэффициент вытяжки изменялся в пределах 2,5; 2,8; 4,0; 4,5; 5,0. Горячее выдавливание осуществлялось на вертикальном прессе усилием 10 jjbic. т со степенями деформации 2,5; 3,5; 50; 60 и 70%.

Оценка термической стойкости поддонов производится по качествам заливов жидкого металла на поддон до появления первой трещины.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Как следует из данных таблицы, наилучшие результаты получены при изготовлений поддонов предполагаемым способом, а именно с использованием непрерывнолитых заготовок из термически неупрочняемого сплава с предварительным горячим прессованием, коэффициентом вытяжки 2,8-4,5 и окончательным горячим выдавливанием фигуры в поддоне со степенью деформации 35- 60%. Термическая стойкость таких поддонов на порядок выше чем в известном способе.

Формула изобретения

Способ изготовления полых деталей, например литейных поддонов для полунепрерывной разливки, включающий предварительное горячее деформирование исходной заготовки и последующее горячее выдавливание рабочей полости, отличающийся тем, что. в качестве исходной заготовки используют непрерывно-литой слиток из термически неупрочняемого сплава, предварительное горячее деформирование осуществляют прессованием с коэффициентом вытяжки 2,8-4,5, а горячее выдавливание рабочей полости проводят со степенью деформации 35-60%.