Способ обработки металлических расплавов Советский патент 1980 года по МПК B22D1/00 

1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам обработки металлических расплавов перед заливкой.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату являете- 5 ся способ обработки металла перец заливкой его в изложницы, заключающийся в перегреве расплава металла, охлаждении непрерьюной струи расплава контактированием с водоохлаждаемой поверхностью, вибрирующей с частотой 15-ЗО Гц ij.

При контактировании струи растшава металла с охлаждающей поверхностью на границе раздела образуется кристаллическая фаза, которая под действием вибрации отрьшается от охлаждающей поверхности и потоком расплава увлекается в иэложницу, где служит центром кристаллизации металла.

Недостаток этого способа заключается в следующем. Наличие твердой фазы в расплаве при дальнейшем охлаждении приводит к возникновению температурных напряжений, которые способствуют образованию микротрещин в слитках и снижению плотности. Вибрирование с частотой 15ЗО Ги не позволяет избежать появления в расплаве твердой фазы, являющейся причиной возникновения микротрещин.

Цель изобретения - разработка способа обработки расплава металла перед заливкой в формующие средства, обеспечивающего трещиноустойчивость отливок за счет подавления образования кристалличеокой фазы при охлаждении перегретого расплава.

Это достигается благодаря тому, что вибрирующую поверхность охлаждения одновременно перемещают со скоростью, превышающей скорость перемещения струи расплава в 1,5-5ОО раз, а частоту виб рации поддерживают в пределах 50- 1500 Гц.

Сущность данного способа заключаете в следующем. Расплав подлежащего литью металла перегревают до температуры на 20-4ОО°С выше температуры ликвидуса. 3. 7 Затем перегретый расплав в вице непре- рывной струи контактируют с охлаждаю- щей поверхностью, ощювременно вибриру ее в направлении перпендикуляра к оси струи и перемещая со скоростью, превьпиающей скорость перемещения струи в 1,5-5ОО раз. Частота колебаний охлаж дающей поверхности в пределах 50 150О Гц. Обработанный таким образом расплав заливают в формующие средства. Охлаждение расплава происходит вслео:ствие кратковременного контакта охлаждающей поверхности с потоком расплава, причем образование твердой фазы предотвращается тем, что расплав при охлаждении повышает свою плотность, образуя уплотненные участки , которые сразу от брасываются во внутрь потока движущейся поверхностью за счет получения боль- щего ускорения чем менее плотные. Таки образом предохраняется от распада высо котемпературная структурная модификация расплава. Описанный способ может быть осуществлен в устройстве, вютючающем ковщ водоохлаждаемые вращающиеся валки с приводом, вибратор аля валков. Данный способ может быть иллюстрирован следующими примерами его осу ществления. Пример 1. В качестве шихты использовали чушковой литейный алюминиевый сплав АК5М7, выплавленный из вторичного сырья и . соответствующий ГОСТ 1583-73, 2,О кг сплава АК5М7 расплавляли, перегревали до температу- ры 830 С в лабораторной печи в графитовом тигле емкостью 2,3 кг. Расплав перелили в предварительно на гретый цо корундовый тигель, в днище которого выполнено отверстие метром 2.5 мм и закрытое графитовой пробкой Струю металла с высоты 0,5 м направляли со скоростью 3,14 м/с в уст ройство для поцстуживания расплава до температуры заливки. Устройство ОЛЯ подстуживания пре№ставляло собой два вращающихся медных водоохлажцаемых полых валка. Скорость вращения валков 9ОО об/мин, частота вибрации - 5О Гц. Расчетная литейная скорость поверхности валков - 209 м/с, что соответствовало отношению скорооти струи и линейной скорости повбрхност;и валков - 1,5, Температура заливки во всех опытах была 6ВО С. Горячеломкость при литье била определена по кольцевой пробе. Линейная форма была стальная; внешний ди7аметр получаемого 60 мм, а внут ренний, определяемый диаметром стержня у основания, был 36,43 и 52 мм. За показатель горячеломкости было принято выраженное в процентах отношение длины большой трещины к периметру радиального сечения кольца. Теоретическая плотность 2,948 г/см сплава Пикнометрическая 2,816 г/см плотность Относительная 0,955 плотность Количество зерен 154-161. 1 на i см Металл имел нулевой балл пористости. Пример 2. В условиях примера 1 сплав АК5М7 разлили между валков при их скорости вращения 20ООО об/мин, что равно отношению линейной скорости поверхности валков к скорости струи 331.На образцах на горячеломкость трещин не обнаружено. Относительная плотность 0,991, Пористость соответствует нулевому баллу. Количество зерен на I см равно 145158. Пример 4. В условиях примера 1 сплав АК5М7 разлили между валков при их скорости вращения ЗООО об/мин и частоте вибрации 80 О Гц. Результат: трещин не обнаружено, oi носительная плотность сплава 0,975, пористость металла соответствует нулевому равно баллу, количество зерен на 1 165-189. Пример 5, В условиях примера 1 сплав АК5М7 разлили между валков при их скорости вращения ЗООО об/мин и частоте 1500 Гц. Результат: трещин не обнаружено, относительная плотность 0,980, пористость металла соответствует О баллу, количесрво зерен на 1 см равно 184-2ОО. Использование данного способа обработки металлических расплавов перед заливкой в формующие средства обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: возможность повышения трещиноустойчивости сплавов в интервале кристаллизации возможность повышения плотности указанных сплавов при гицроиспытаниях, за счет повышеия относительной плотности металла до О,990, ЧТО значительно повысит выход годного при производстве деталей.. Формула изобретения Способ обработки металлических раславов, включающий перегрев расплава и

5 7495476

последующее контактирование струи рас- 5ОО раз при частоте вибрации SOплава с вибриругощей охлаждаемой по-ISOO Гл., верхностью непосредственно перед заливкой металла в форму, о т л и чаю-Источники информации, щ и и с я тем, что, с целью увеличенияj принятые во внимание при экспертизе трещиноустойчивости отливок вибриру-1. Крупман Л. И, и др. Улучшение ющую поверхность перемещают соструктуры стали за счет разливки через скоростью превышающей скорость пе-промежуточный теплообменник. Литейное ремещения струи расплава в 1,5-производство, 1977, № 3, с. 33-34,