Способ определения скорости кристаллизации расплавов Советский патент 1974 года по МПК B22D23/00 

1

Изобретение относится к области экспериментального исследования процессов затвердевания отливок в литейном производстве, металлургии и другим областям производства, связанным с процессом кристаллизации металлов и неметаллов.

Известны способы экспериментального изучения процесса затвердевания отливок с использованием избыточного гидростатического давления.

Однако известные способы не всегда могут обеспечить необходимую точность результатов и оказываются непригодными при исследовании процесса затвердевания сплавов с большим интервалом кристаллизации.

Цель изобретения состоит в разработке способа, который позволил бы непосредственно в процессе формирования отливки контролировать скорость кристаллизации расплава во времени, исключая последующие операции.

Это достигается тем, что на литейную форму с расплавом, помещенную в автоклав, накладывают избыточное гидростатическое давление и с момента образования зародыщей твердой фазы и до полного затвердевания отливки скорость кристаллизации определяют по изменению давления в автоклаве, вызванного резким изменением объема металлических и неметаллических материалов при переходе их из жидкого состояния в твердое.

Скорость кристаллизации расплавов определяют следующим образом. В автоклаве с внутренним нагревом, системой охлаждения и литейной формой с жидким материалом создают избыточное гидростатическое давление. Величина давления в зависимости от объема исследуемого расплава и температуры кипения жидкой среды, передаюп1ей давление, находится в пределах от 100 до 500 атм. Давление предварительно измеряют поршневым манометром. Температуру расплава и формы определяют с помон;ью термопар, введенных в автоклав. Иосле стабилизации заданной температуры

жидкого материала и давления в автоклаве включают систему охлаждения для создания процесса затвердевания отливки. При понижении температуры жидких материалов и затвердевщей отливки происходит плавное

уменьщение давления в автоклаве. При переходе материалов из жидкого состояния в твер-. дое в зависимости от того, с каким объемным эффектом кристаллизуется расплав, происходит уменьщение или увеличение объема затвердевающей отливки, что в свою oчepeд вызывает резкое изменение давления в автоклаве. Этот объемный скачок от начала кристаллизации до полного затвердевания отливки измеряется осциллографом, подключенным

к манганиновому манометру. По осциллограмме кривой давления при заданной согласно эксиерименту скорости теплоотвода на границе расплав-форма определяют скорость кристаллизации металлов и неметаллических материалов во времени.

Для получения большей чувствительности в измерении давления применяют дифференциальный метод включения манганинового манометра в сочетании с поршневым. Термическое расширение или сжатие среды, передающей давление, не влияет на погрешность измерения давления, так как она находится в одинаковых условиях с исследуемым расплавом.

Предмет изобретения

Способ определения скорости кристаллизации расплавов с использованием избыточного гидростатического давления, отличаюшийся тем, что, с целью улучшения изучения процессов кристаллизации и затвердевания расплавов, скорость роста твердой фазы в объеме кристаллизующегося расплава с момента образования кристаллических зародышей и до полного затвердевания отливки определяют по изменению давления над расплавом, причем с увеличением скорости падения давления увеличивается скорость роста твердой фазы.