Способ получения путем отливки изделий со стенками разных толщин Советский патент 1942 года по МПК B22C3/00 B22C1/00 B22D27/18 

Способ основан на использовании поверхностно-капиллярных снл расплавленного металла, проявляющихся в виде смачивания.

Расплавленный чугун, нодобно воде и всякой другой жидкости, способен смачивать или не смачивать те или иные материалы. Эту способность смачивания принято характеризовать так называемым краевым утлом, образуемым касательной к проекции капли на плоскость, перпендикулярную к периметру смачивания. В случае смачивания этот угол острый, в случае несмачивания - тупоГ (аналогично тому, кам вещества, с ачиваел1ые водой, принято называть гидрофильными, а несмачиваемые- гидрофобными, можно вещества, смачиваемые расплавленным чугуном, называть феррофильиыми, а нссмачиваем1 1е - феррофобными).

Если расплавленный металл под действием ферростатического давления поступает в узкую (капиллярную) трубку пз феррофилыюго материала, то поверхность металла внутри трубки теоретически должна принять форму вогнутого мениска. Раснлавленный металл при этом как бы втягивается в трубку нод действием капиллярных сил; иначе говоря, капиллярные силы как бы помогают ферростатическому дав.1ению заполнить трубку металлом. В трубке же из не смачиваемого металлом материала поверхность поступающего в нее расплавленного металла принимает вид выпуклого мениска; капиллярные силы как бы выталкивают расплавленный металл из трубки,- иначе говоря, как бы противодействуют ферростатическому напору при заполнении канала расплавленным металлом.

Литейную форму для тонкостенного литья (например, для ажурного фасонного или худол ественного литья) можно рассматривать как

jNb П15Я8-2-

состоящую из узких (капиллярных) каналов. Согласно изложенному выше, така форма будет лучше заполняться раснлавленным металлом, если она сделана из материала, смачиваелюго чугуном; наоборот, если фор.ма сделана из несмачизаемого материала, то опа будет хуже запол1:яться расплавленным металлом.

Способность металла заполнять форму называют жндкотекучестью металла и определяют ее так называемой пробой на жидкотекучесть. Таким образом, с одной стороны, метод определения краевого угла дает возможность судить о смачиваемости данного формовочного материала расплавленным металлом; с другой стороны, метод определения жидкотекучести дает возможность судить о заполняемости формы из этого же материала расплавленным металлом.

С помощью этих двух методов 11сследования обнаружено, что смачиваемые раснлавленным металлом формовочные материалы обеспечивают лучшую заполняемость изготовленных из них литейных форм расплавленным металлом и, наоборот, формовочные материалы, которые не смачиваются раснлавленным металлом, дают худшую занолняемость форм расплавленпым металлом. Так, например, глины хорошо смачиваются раснлавленным чугуном, и примесь глины к формовочной смеси повышает занолняемость формы расплавленным чугуном. Точно также повышающими заполняемость формы являются: кварц, кварцевый Гриныл, кварцевые покраски, магнезит, тальк, каолин, припылы из них и нокраски, а также смазка или опрыскивание сульфитным щелоком. Наоборот, не смачиваемыми расплавлеины.м чугуном и одновременно снижающими заполняемость сделанных из них форм оказались: уголь, графит, масла (минеральные, растительные и животные) в любом виде (присадка, нриныл, протирка, покраска).

Поэтому в случае сложной отливки, в которой имеются как тоикие, так и толстые сечения, форма быть выполнена но-разпому, а именйо: в тонких местах, т. е. в условиях тонкостепного литья (где все внимание должно быть обращено на запоотняемость узких каналов формы), облицовочная земля или вообще поверхиость формы должна быть из материала, смачиваемого раснлавленным металлом; наоборот, в местах толстых сечений, где занолняемость формы обеспечена, но где следует опасаться возможности пригара, поверхность формы должна быть изготовлена из материала, не смачиваемого расплавленным металлом, и может даже иметь противопригарные покрытия.

В расплавленных алюминиевых сплавах капиллярные новерхностные силы не могут проявиться как сила смачивания вследствие того, что они замаскированы всегда присутствующей на поверхности этого металла окисью алюминия, образующ,ей сплошную чрезвычайно прочную и эластичную плевку. Это обстоятельство и обусловливает столь обычные при тонкостенном литье из алюминиевых сплавов недоливы, незаполнения, нерезкости и неслитины (последнее в случае питания отливки из двух или нескольких литников).

Если в состав облицовочной фор.мовочной земли ввести такой легкоплавкий флюс или иа поверхность формы и стержней нанести слой такого флюса, который способен растворять окись алюминия, то в узких каналах формы расплавляющийся от температуры заливки легкоплавкий флюс будет растворять покрывающую язык потока расплавленного металла пленку окиси алюминия, в результате чего оголенный чистый металл начинает смачивать стенки канала и освободившиеся капиллярнг ге силы смачивания будут способствовать заполнению узких каналов еЬоомы.

В качестве таких растворяющих окись алюмииия легкоплавких флюсов предлагается пользоваться различными легкоплавкими смесями фтористых и хлористых солей щелочпых и щелочпо-земельных металлов.

Такой флюс может быть применен для тонкостенного литья из любых иормальных и модифицированных снлавов алюминия, обычных эвтектических силуминов, специальных силуминов и т. п.

Так как фтористые соли являются прекрасными модификаторами, то нри пользовании описанным выше методом, помимо хорошей заполняеыости формы и устранения опасности образования нсслитин, будет также получаться дополнительное модифицирование залитого металла в узких каналах формы, т. е. в тонких деталях отливки в самый момент застывания металла; в таком случае это должно вызвать одновременно и noGbiinein-ie .механической прочности тсиких деталей отливки.

Предмет изобретения

1.Способ получеиия иутем отливки изделий со стенками разных толщии, о т л и ч а ю щ и йен тем, что поверхноети полостей формы для отливки стенок меньшей толщины покрывают материалами, смачиваемыми расплавленным металлом, а новерхности полостей форм для отливки стенок большей толщипы- материалами, не смачиваемыми расплавленным металлом.

2.Прием осуществления способа по и. 1, отличающийся тем, что покрытие поверхностей полостей форм производят иутем введения в формовочн ге смеси соответствующих материалов.