СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК Советский патент 1973 года по МПК B22D27/04 

1

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к получению отливок из цинковых сплавов.

Известен способ получения отливок преимущественно матриц вырубных штампов из цинковых сплавов, включающий нагрев стержня (пуансона) до 200-250° С, установку его в форме и заливку расплавом.

Недостатком этого способа является низкая точность отливок и их малая механическая прочность из-за того, что, во-первых, температура пуансона, нагретого до 200-ь 250° С, на 190 ч- 140° С ниже температуры кристаллизации цинковых сплавов ( ), вследствие чего расплавленный металл при соприкосновении с более холодным пуансоном мгновенно теряет жидкотекучесть, а это не обеспечивает ни качества поверхности отливки, ни точного заполнения по периметру пуансона, особенно у пуансонов сложного контура.

Во-вторых, поскольку температура пуансона (ввиду подогрева) выше температуры формы, кристаллизация идет интенсивнее от поверхности формы, что нарушает точность отливки из-за усадки, поводки и других явлений, происходящих при кристаллизации. Предварительный подогрев вместе с пуансоном формы приводит к увеличению продолжительности кристаллизации, что, в свою очередь, вызывает нежелательный рост зерна в отливке, а следовательно, и снижение ее механических характеристик, причем последующая термообработка отлитой матрицы лишь незначительно улучшает ее механические свойства, зато вызывает ее поводку, снижающую точнссти отливок.

С целью устранения указанных недостатков и повышения твердости рабочих участков литых матриц и точности их изготовления предлол ен способ, по которому предварительный подогрев пуансона ведут до температуры, превышающей температуру кристаллизации сплава, а после заливки пуансон принудительно охлаждают, например, проточной водой.

Пуансон нагревают до температуры, превышающей на С температуру кристаллизации сплава. Подогретый пуансон закрепляют в форме. После этого заливают сплав и сразу начинают о.хлаждать пуансон проточ«ой водой в течение 1 - 5 мин. За это время заканчивается процесс кристаллизации сплава. После этого пуансон извлекают из отливки, которую перед установкой в штамп шлифуют по поверхностям зеркала и опоры.

Литые матрицы вырубных штампов изготавливаются из низкотемпературных цинковых сплавов следующим образом.

Пуансон, изготовленный из легированной инструментальной стали, нагревают до температуры 420-f-450° С. Сталь для изготовления

пуансона в этом случае необходимо выбирать с учетом нагрева до указанной температуры, поскольку углеродистые инструментальные стали при этих условиях полностью теряют свои механические свойства (происходит отпуск закаленного пуансона). Наиболее подходящими для данного случая являются инструментальные легированные стали типа Х12.

Одновременно с подогревом пуансона расплавляют цинковый сплав. Подогретый пуансон устанавливают в формы перпендикулярно их основанию и закрепляют в таком положении струбцинкой либо специальным прижимом. После закрепления пуансона заливают сплав при температуре 420°С. Поскольку температура пуансона выше температуры кристаллизации сплава, жидкий сплав точно копирует контур пуансона по всему периметру. Сразу же после заливки сплавом пуансон начинают принудительно охлаждать проточной водой. Интенсивный отбор тепла от пуансона вызывает отбор тепла у сплава в зоне пуансона, вследствие чего кристаллизация сплава идет от пуансона к периферии. Охлаждение пуансона необходимо вести от полного окончания процесса кристаллизации сплава. При принудительном охлаждении пуансона проточной водой этот процесс заканчивается за 1-5 мин в зависимости от размеров пуансона, отливки и площади их соприкосновения. Поэтому охлаждение пуансона проточной водой следует вести в течение этого времени. Столь быстрая кристаллизация сплава приводит к тому, что структура металла получается мелкозернистой, особенно в непосредственной близости от пуансона, где продолжительность кристаллизации минимальная. Структура металла на дериферии гораздо хуже, однако эти участки не являются рабочими. Таким образом, за счет принудительного охлаждения пуансона обеспечивается направленная кристаллизация сплава, что фиксирует размеры отливки по всему периметру соприкосновения с пуансоном, так -как усадка сплава при кристаллизации идет за счет периферии матрицы. Кроме того.

твердость рабочих участков отлитой таким образом матрицы (ввиду мелкозернистой структуры) получается стабильной и наибольшей. После кристаллизации отливки пуансон следует извлечь из отливки. Целесообразнее всего извлекать пуансон на ручном прессе в горячем состоянии при температуре не ниже +100° С. Поскольку термический коэффициент линейного расширения цинковых

сплавов более чем вдвое выше, чем у стали Х12 (27 Х10- мм/град и 12Х10-« мм/град соответственно), то усадка отливки при охлаждении идет быстрее, чем пуансона, и при температуре ниже -|-;100°С пуансон оказывается

настолько плотно зажат отливкой (равноценно горячепрессовой посадке), что извлечение его требует значительных усилий и может привести к повреждению отливки. Извлечение пуансона в горячем состоянии не представляет особых затруднений, а дальнейшее уменьшение размеров матрицы при охлаждении после извлечения пуансона создает естественный припуск на окончательную калибровку готовой матрицы тем же пуансоном после сборки

их в штамп (отливка после извлечения пуансона шлифуется по зеркалу и опоре). Таким образом, за счет точного копирования контура пуансона при заливке, направленной (от пуансона) кристаллизации и, наконец, окончательной калибровки, матрицы, изготовленные описанным способом, характеризуются повышенной точностью и работоспособностью.

Предмет изобретения

Способ получения отливок преимущественно матриц вырубных штампов, включающий нагрев пуансона, установку его в штамп и заливку полученной формы расплавом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности изготовления и механической прочности отливок из цинковых сплавов, пуансон нагревают до температуры, превышающей температуру кристаллизации заливаемого расплава, а после заливки охлаждают.