Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении отливок из черных, медных и титановых сплавов по газифицируемым моделям.
Известен способ литья по газифицируемым моделям заготовок из алюминиевых сплавов, включающий изготовление пено- полистироловой модели, засыпку модели в опоке сухим наполнителем - цирконовым песком, заливку металла в форму снизу через заливочную трубу под низким давлением с одновременным выжиганием моде- .
Известен также способ изготовления отливок, включающий изготовление газифицируемой модели, например, из пенополи- стирола путем его засыпки в пресс-форму и вспенивания, нанесение на модель проти- вопригарного покрытия, установку готовой модели в опоку, засыпку модели в опоке сухим наполнителем, принудительное заполнение (заливку) формы металлом снизу под низким газовым давлением (ЛНД) с одновременным выжиганием модели и отсосом продуктов газификации 2.
Номенклатура отливок, изготавливаемых поданному способу, ограничена в части применения низкоуглеродистых и сложно- легированных сталей из-за науглероживания их поверхности. Отлмвки с тонкими протяженными стенками также получить затруднительно из-за ограничения давления в установках ЛНД, определяемого их конструктивными особенностями, что снижает технологические возможности способа.
Заливка перегретым расплавом металла вызывает необходимость использования покрытий, наносимых нэ модель, что приводит к снижению газопроницаемости и появлению таких дефектов, как углеродистые раковины, выпот, металлические планы, газовая -пористость, грубая форма графита в чугунных отливках и др.
Целью изобретения является расширение технологических возможностей.
Поставленная цель достигается тем, что в способе литья заготовок, включающем изготовление газифицируемой модели, например, из пенополистирола путем его засыпки в пресс-форму и вспенипания, установку готовой модели в опоку, формовку модели в опоке наполнителем, подачу расплавленно- . го металла в форму под давлением и выбивку литой заготовки после ее затвердевания, наполнитель перед заполнением опоки увлажняют и перед заливкой расплава металла замораживают, а заливку металла осуществляют его выжиманием в температурном интервале кристаллизации металла заготовки.
Отсутствие на модели низкогазопроницаемого противопригарного покрытия позволяет устранить дефекты отливок, возникающие по его вине. Выжимание металла из камеры механическим давлением позволяет при достаточно простой конструкции установки развивать давления до 10
кгс/см2 и более, что обеспечивает проливае- мость тонких стенок отливок, расширение номенклатуры. При заливке металла, например, в критическом режиме в интервале кристаллизации полистирол плавится и беспрепятственно вдавливается в стенки формы (низкогазопроницаемое противопригарное покрытие отсутствует), а замещающий модель металл сразу намораживается на рабочую стенку формы.
При заливке чистых металлов перегрев выбирают минимальным или вводят в металл тугоплавкие микрохолодильники для обеспечения образования твердой корочки металла на рабочей поверхности формы в
процессе заливки.
Для формовки модели без покрытия используют увлажненный наполнитель, который перед заливкой формы металлом замораживают. В этом случае сохраняется
высокая газопроницаемость формы, а смыва песка в процессе заливки не происходит за счет быстрого образования твердой корочки металла при плавлении льда и испарения влаги.
Следующее отличие предлагаемого способа литья заключается в том, что выжимание расплава металла в форму осуществляют под слоем шлака. В этом случае пенополистироловая модель контактирует в процессе заливки только со шлаком, который выжигает материал модели, вытесняет образующиеся продукты в газопроницаемый материал формы и сразу покрывает ее рабочие стенки. Поступающий в форму
металл оказывается изолированным от модели и формы, что полностью исключает науглероживание стальных отливок и открывает возможность отливать по газифицируемым моделям заготовки из низкоуглеродистых и легированных сталей. При этом также решается вопрос улучшения качества отливок, расширения номенклатуры и технологических возможностей способа литья. В качестве материала наполнителя в
данном случае используют железные, хромовые, молибденовые и др. порошки, а в качестве заливаемого металла в отдельных случаях, например для литья шламов, используется электрошлаковый переплав.
)тличие предлагаемого способа также заключается в том, что для улучшения качества отливок путем уменьшения продуктов гази икации модели и улучшения условий их у аления при изготовлении модели перед асыпкой полистирола в пресс-форму в пос/ едней размещают пористую вставку из пенс материала с открытыми наружными порам I, температура плавления материала ко- торой выше температуры заливки металла в фор у. Это позволяет в несколько раз уме ьшить объем выжигаемого полистирола и обеспечивает свободное удаление при залу вке, например, чугуна продуктов гази- фикг ции модели через поры вставки, выполнен ой, например, из железа или керамики. Kpoi ie того, обеспечивается возможность пол чения отливок из композиционных материалов в разовых формах.
1 р и м е р 1. Отливку из стали 45Л получают в следующей последовательности.
1о известной методике изготавливают пенс полистироловую модель путем засыпки в пресс-форму предварительно вспенен- ног( полистирола и окончательного его вспенивания, устанавливают модель в конвейер установки литья выжиманием с кри- стал шзацией под давлением (см. по авт. св. ССС № 1041208, кл. В 22 D 18/02), засыпают i контейнер увлажненным порошкообразным цирконовым концентратом (влакность 3-5%) с наложением вибрации для шотной упаковки зерен наполнителя и заме раживают при -15°С. Затем снизу к контейнеру присоединяют облицованный пуансон с литниковым ходом, а сверху - крьн жу с уплотнением.
J облицованную камеру выжимания, расположенную под литейной формой (конвейером), заливают сталь и при 1490°С вы- жил/ают расплав в форму путем перемещения камеры с металлом вверх со скор эстью 15 мм/с. После поступления первой юрции расплава металла в форму кон- теин зр соединяют с ресивером вакуумной сист мы. Вытесняемым в форму металлом расг павляют модель и выдавливают образу- ЮЩУЭСЯ продукты в поры формы. При этом за с1 ет заливки в интервале кристаллизации прос сходит одновременно намораживание металла на стенках формы. После заполнения |юрмы излишек металла выжимают в метаплосборник, расположенный над рабочей г олостью формы, снимают вакуум, подают j контейнер сжатый газ под давлением 5-6 тм и выдерживают под давлением до Поль ого затвердевания отливки,
; Замороженная форма из кварцевого песка тмеет высокую газопроницаемость и
теплоаккумулирующую способность, что способствует беспрепятственному удалению вытесняемых расплавом металла образующихся продуктов материала модели и 5 намораживанию твердой корочки металла на рабочей поверхности формы. После заливки и затвердевания металла происходит разупрочнение материала формы, готовую отливку извлекают из контейнера и процесс
0 повторяется. Благодаря механическому давлению при выжимании металла и достаточ-, но прочной замороженной форме получают по газифицируемой модели протяженные тонкостенные детали.
5 Пример 2. Отливку из сложнолегиро- ванной стали Х18Н9ТЛ получают следующим образом.
Пенололистироловую модель отливки устанавливают в контейнер литейной уста0 ноеки и засыпают с наложением вибрации железным порошком марки ПЖ-1. После подготовки контейнера с формой к заливке в камеру выжимания заливают сталь со шлаком при 1480°С. При температуре стали
5 1440°С.производят процесс выжимания путем перемещения камеры с металлом вверх (относительно неподвижного контейнера) со скоростью 15 мм/с с одновременным ва- куумированием формы. Вначале в форму вы0 тесняют шлак, выжигают модель с одновременным вытеснением образующихся от нее продуктов в поры формы с образованием корочки шлака на ее рабочей поверхности, а затем - расплав стали, кото5 рый контактирует со стенками формы через слой шлака, что обеспечивает полную изоляцию металла от продуктов газификации пенополистироловой модели. При завершении выжимания неиспользованный шлак и
0 избыток металла вытесняют в специальный металлосборник, отключают вакуумирова- ние, подают в контейнер сжатый газ под давлением 5-6 атм и выдерживают до полного затвердевания отливки.
5 Готовую отливку извлекают из контейнера и процесс повторяется.
.Приме р 3. Отливку из высокопрочного чугуца получают следующим образом. В пресс-форму для получения модели
0 устанавливают с зазором от ее стенок (5 мм) пористую вставку, выполненную из пеноже- леза.
В зазор между вставкой и стенками пресс- формы засыпают предварительно вспененный
5 полистирол и производят окончательное вспе- нивание по известным режимам.
Армированную модель устанавливают в контейнер установки литья выжиманием с кристаллизацией под давлением и засыпа- ют с наложением вибрации порошкообразным цирконом. Выплавленный в индукционной печи чугун заливают в камеру выжимания и при 1270°С производят выжимание чугуна из камеру в литейную форму с одновременным ее вакуумированием. При выжимании чугун вытесняют в поры вставки и в зазор между вставкой и формой. При этом одновременно выжигают модель, а образующиеся продукты газификации беспрепятственно удаляются через поры вставки и выдавливаются в поры формы.
Уменьшенный объем пенополистиро- ла в форме (соотношение объема слоя полистирола и общего обьема модели составляет 1:10) позволяет улучшить газовый режим формы и устранить брак, прису0
5
щий отливкам из чугуна, полумаемым по газифицируемым моделям.
Использование предлагаемого способа литья заготовок под давлением по газифицируемым моделям позволяет повысить качество отливок, расширить номенклатуру и технологические возможности способа за счет улучшения заполнения, форм при получении тонкостенных протяженных деталей и возможности получения отливок из низкоуглеродистых и высоколегированных сталей без науглероживания их поверхностей.
(56) Заявка Великобритании №2183517. кл. В 22 С 9/04, 1987.
Патент Франции № 2559407, кл. В 22 D 18/04, 1985.
Формула изобретения
ред заливкой расплава металла замораживают, а заливку металла осуществляют его выжиманием в температурном интервале кристаллизации металла заготовки.
