Способ получения отливок вОблицОВАННыХ КОКиляХ Советский патент 1981 года по МПК B22D15/00 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК В ОБЛИЦОВАННЫХ КОКИЛЯХ

Изобретение относится к литейном производству, а именно к получению отливок в облицованных кокил:ях.

Известен способ литья, при котором жидкую сталь заливают в- оболочковую форму, наружная поверхность которой контактирует с влажны песком или увлажняется водой l.

Известный способ активизирует процесс охлаждения фор№з, но при этом не обеспечивается равномерност и управляемость процессом охлаждения, так как тепло отводится в избирательных количествах и направлениях.

Известен также способ литья, вклчающий заливку металла и импульсную подачу охладителя к поверхности раздела форма - отливка после образования закристаллизовавшейся корки отливки 2.

Однако в этом случае происходит частичное управление процессом, так как импульс сдвигает систему, но не создает искусственно направленого постоянно регулируемого потока теплоносителя. Цель изобретения - интенсификация процесса и поддержание рабочей температуры кокиля в заданных пределах.

Указанная цель достигается тем, что хладагент подают к поверхности . раздела кокиль - облицовка в момент начала затвердевания отливки, а прекраьчают его подачу при охлаждении кокиля до рабочей температуры, при этом давление хладагента регулируют

0 пропорционально изменению температуры кокиля.

Темпера-тура пористого облицовочного слоя у рабочей поверхности близка к температуре отливки, а со стороны кокиля - к температуре кокиля. Поэтому хладагент при подаче к поверхности раздела кокиль - облицовка частично переходит в парообразное состояние, а в основном под воздействием температуры отливки отгоняется к кокилю, а так как между отливкой и кокилем имеется зона, заполненная пористым материалом, то хладагент равномерно распределя5ется в порах слоя контактирующего с кокилем. Следовательно, поры облицовочного слоя только частично заняты жидкостью (хладагентом), а в остальном - газом и парс1ми

0 этой жидкости. При движении, например, пароводяной смеси в порах облицовочного слоя устанавливается, так называемый, стержневой режим течения, когда пар движется сплошной массой в центре, а жидкость отжимается к рабочей поверхности кокиля и движется в виде тонкой пленки по ней. . Интенсификация процесса происход за-счет наличия хладагента в замкну той пористой среде и градиента температуры в нем, сочетание которых вызывает явление термоосмоса, т.е. естественное движение хладагента от нагретых мест к более холодным, вследствие испарения в более на- . гретых местах и конденсации в менее нагретых. .Замкнутость такого цикла приводи к интенсивному охлаждению более на гретых мест и поддержанию температуры менее нагретых мест. Что созд ет строго регулируемый процесс, так ка,к отливка окружена пористым, ем с саморегулирующимся тепловым полем, следующим фактором, способствукяцим интенсификации процесса, является относительная замкнутость (только вход и выход) пористого облицовочного слоя, создающая усло вия для перегрева, благодаря чему более полно используется его те- . плоаккумулирующая способность. Хла дагент Движется по рабочей поверхнести кокиля и в зависимости от те пературы последнего отдает ему теп ло или отбирает. Температура хлада гента, в свою очередь, может регулироваться расходом, ,т.е. Скорость его.подачи, что позволяет температ ру кокиля поддерживать в строго- . заданных пределах в соответствии с требованиями и последующей опера ции нанесения разового облицовочно го слоя. Наличие на рабочей поверх ности кокиля хладагента в процессе охлаждения отливки уменьшает сцепление разового слоя с кокилем, тем самым снижает трудоемкость бчистки кокиля от облицовочного слоя после извлечения отливки. Указанный процесс опробован при литье в облицованный кокиль технологической пробы - квадратной пласэйаны размерами 250 250 Х40 мм. Ли терйную форму пластины при заливке располагают вертикально. В дне кокиля имеется отверстие, к которому через регулирующий вентиль подключена система оборотного водоснабжении. Давление воды в системе составляет 2 кгс/см В промежутке меж ду формой к вентилям установлен манометр, показания которого опре деляют расход хладаг/ента при проведении опытов. При подготовке опытов на рабочую и тыльную стороны кокиля в верх ней и нижней его частях, а также в облицовку на границе отливка - форма и в осевую зону полости формы устанавливают термопары. Подготовленную форму заливают алюминиевым сплавом, который перед заливкой имеет температуру 120°С. Время заливки составляет в среднем6с. По показаниям термопары, установленной в осевую зону определяют момент начала затвердевания. При этом опробуется подача хладагента до начала, в момент начала и после н-ачала затвердевания. Экспериментыпоказывают, что подачу хладагента можно начинать по достижению осевой зоной отливки температуры начала затвердевания. Преждевременная подача выз.ывает кипение металла, а более поздняя не оправданно удлиняет процесс и приводит к перегреву кокиля. Оптимальное начальное давление хладагента определилось равным 1,5 кгс/см- и его поддерживают на этом уровне до завершения процесса затвердевания в осевой зоне отливки. Затем давление хладагента снижают пропорционально показаниям термопары, установленной на рабочей прверхности кокиля, поддерживая его температуру на уровне , что необходимо для последующей операции нанесения облицовочного слоя из жидкостекольной смеси. В таблице приведены температурные характеристики формы и отливки, полученных при опытных заливках формы без подачи хладагента (б) и с подачей хладагента (с). Полученные данные свидетельствуют о том, что время кристаллизации сокращается с 7 до 3-х мин. Температура кокиля к моменту извлечения отлцвки в одном случае составляет 120 С в другом - 180с. При этом нужно отметить, что в первом случае отливку можно извлечь из формы на 6 мин раньше. Кроме того, эти данные свидетельствуют о возможности создания тонкостенных кокилей, которые неприемлемы при обычных способах литья из-за малой их теплоемкости, приводящей к резкому перегреву отдельных участков кокиля, вызывая повышенное коробление. Применение тонкостенных кокилей в несколько раз уменьшит металлоемкость линии литья в облицованные кокили. Отмеченные преимущества предлагаемого способа позволяют повысить эффективность процесса литья в облицованные кокили, за счет увеличения производительности, а также возможного снижения металлоемкости Ьснастки и оборудования.

in

СИ

о

in п

in м

о 00

го

о го

о

ОЧ го

1Л

со

тН

о

о

Ч

о чю о чо

1Г)

о

Ч (N

о

N

о

00

п

d

in Ч

о г

in л

Ч

о

0}

ш

о о

in

о г

VO

о

г

VO

о

N

о о

о

«N

о

1Л

Г4

г

ш оо н

о

Г4

ю оо

о о

о

о о

ш г

ГЦ

ш 00

го r

о м

о

о оо

«ч

о

«ч

01

гН

о г

о о

о

01

о оо

5-«

Ч

о

in

о г

N

r

01

ш

о г

о

н

V0

ш tчгН

о

о in t-(

о

СЧ

о

.

41

N

о

о «о

in

CS

гЧ

о г

ч

о

in in

о

N

о

01

m

f-t

о d

о

in еч

in

in in

тН

чо in

о

N

VO

тН

CM

(N

о

о

in го ччо

чо

о

о

01

О)

о о го

VO

тЧ

о го

о о

с

VO

чо оо

о

о

CN

«н о

VO

о

Ч

о о m

01

о

о

о

04

о

in со in

г1

о со

о

in оо in

тН тЧ

о.

о оо

н

тЧ

л r

in го г

о 00

in r

о 00

о г

VO

о 00

S

ж т

S

о

л н

х

S

«и

А .фа

t SDл

о

3 фS о

ЯР о

аа О) о

(U пг е

пas

Формула изобретения

Способ получения отливок в облицованных кокилях, включакячий .залив-, /ку металла и подачу в кокиль хладагента, отличающийся; тем .что, с целью интенсификсидии процесса и поддержания рабочей темпера;туры кокиля в заданных пределах, хладагент подают к поверхности раздела кокиль - облицовка в момент качала затвердевания отливкиг а прекрацают его подачу при охлаждении кокиля до рабочей тектературы, при этом давление хладагента регулируют пропорционально изменению темпера- туры кокиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 398337, кл. В 22 D 27/04, 1973.