Способ подготовки литейных форм под заливку и опорный наполнитель для формовки Советский патент 1981 года по МПК B22C9/00 B22D27/00 

(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

ПОД ЗАЛИВКУ И ОПОРНЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ ФОРМОВКИ

1

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения качественных от- . ливок из серного- чугуна с, пластинчатым и шаровидным графитом без прибылей .

При получении отливок из чугуна с шаровидным графитом 20-40% жидкого металла расходуется на прибыли. Основной причиной этого является большое предусадочное расширение отливок. При подавлении предусадочного расширения объбм графита, выделяющегося внутри кристаллизующейся Л2тливки, достаточен для компенсации усадкц и отливки можно получать без прибылей.Последнее повышает структуру Ъую однородность отливок. В кристаллизунхцейся отливке образуется внутреннее Удавление, что повышает плотность графитовых включений и металлической основы иг следовательно, герметичность отливок.

Известен способ подготовки литейных форм под заливку, включающий , формовку в контейнере литейной формы или модели сыпучим опорным наполнителем, уплотнение его в контейнере и создание в контейнере, который

перед заливкой закрывают крышкой, жесткого замкнутого объема 1.

Но при таком способе подготовки литейных форм замкнутый объем в контейнере создают для предотвращения вспучивания наполнителя и -сохранении геометрии полости формы от давления жидкого металла до момента образования корочки металла.

В качестве опорного наполнителя используют различные материалы, но наиболее распространенным является кварцевый песок 2.

Применение в качестве опорного материала обычного кварцевого песка, хотя и позволяет получать плотные высокогерметичные отливки без прибылей из высокопрочного чугуна х: шаровидным графитом (содержание С 3,4%), но при дальнейшем снижении содержания углерода в чугуне |не может обеспечить приложение давления на кристаллизующуюся отливку на более ранней стадии.

Цель изобретения - снижение расхода Металла и повышение качества отливок.

Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу подготовку литейных форм под заливку, включающему формовку в контейнере литейной формы или модели сыпучим наполнителем, осуществляют путем уплотнения сыпучего опорного наполнителя на 6-15% от его первоначального объема и создания вокруг него жесткого замкнутого объема.

При этом для получения сложньк труднопитаемых отливок в качестве сыпучего огнеупорного материала применяют кристобалит или он замещен кварцевым песком в количестве 50 вес.%.

В известном способе подготовки литейных форм под заливку с использованием сыпучего опорного наполнителя его уплотняют и перекрывгиот в контейнере, исходя из условия сохранения полости форкы во время заливки металла в форму. В качестве наполнителя используют кварцевый песок или металлическую дробь.

В предлагаемом изобретении степень уплотнения 6-15% и создание вокруг сыпучего наполнителя жесткого замкнутого объема приняты из условия получения на поверхности кристаллизующейся отлквки противодавления предусадочному расширению (около 8 кгс/см ).

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Керамическую оболочку, полость которой представляет цилиндр диаметром 100 мм и высотой 300 мм, изготовленную по выплавляе1Ф1м моделям, поместили в металлический контейнер. Пространство между оболочкой и стенками контейнера запол-нили кварцевым песком марки 1К315 с уплотнением его методом вибрации. Уплотнение составило 8% от первоначального объема. Контейнер закрыли крышкой, причем крышка вплотную прилегала к кварцевому песку, обеспечивая вокруг него жесткий Зс1мкнутый объем. Чугун эвтектического состава с содержанием элементов,% С 3,48; Si 2,5; Ип 0,56; Р 0,1; Сг 0,1; Мд 0,05 И Температурой 1350с Зсшили в полость через стояк керамической оболочки , конец которого проходит через отверстие крышки и несколько вьютуг пает над ней. Под действием тепла залитого металла кварцевый песок, окружающий керамическую оболочку, нагревается и дает к концу затвердевания отливки объег Ь1ый эффект-, равный 1,8% от объема песка или около 12% от аьбъема отливки (данные, получены расчетным способом). В результате этого на кристаллизующуюся.отливку /бьшо противодавление около . 12 кгс/см . Отливка получена плотной без прибыли.

Пример 2. Модель шара из пенополистирола диаметром 100 поместили в контейнер. Пространство между моделью и стенками контейнера

заполнили кварцевым песком с уплотнением его вибрацией. Уплотнение составило 15% от первоначального объема. Контейнер закрыли крышкой для создания жесткого замкнутого объема. Чугун с содержанием элементов, %: С 3,42; Si 2,30; Мп 0,56; Р 0,1; Сг 0,1; Мд 0,55 и температурой 1330°С залили в пространство, образованное пенополистиро ловой моделью. Отливка получена плотной без прибыли.

Пример 3. На модель полушара, покрытую полиэтиленовой пленкой, установили половинку контейнера. Через отверстие в контейнере стали подавать кристобалит с уплотнением его вибрацией. Уплотнение составило 6% от первоначального объема. Отверстие плотно закрыли крышкой и между пленкой и стенками половинки контейнера создали вакуум. Полуформу шара сняли с модели. Аналогичным образом изготовили вторую полуформу шара. Полуформы собрали вместе и в полость готовой, формы залили чугун состава, %: С 3,26; Si 2,50; Мп 0,56; Р 0,1; Сг 0,1; Мд 0,05 и температурой .Отливка получена плотной без прибыли.

Величина уплотнения сыпучего материала 6-15% является оптимальной по следующим соображениям. При уплотнении, меньшем 6%, еще не достигается достаточной сопротивляемости сыпучего материала предусадочному расширению отливки, и объемный эффект от теплового расширения в значительной степени расходуется на дальнейшее повышение его плотности. Давление на кристаллизующуюся отливку со стороны сыпучего наполнителя в этом случае не достигает требуемой величины, - около 8 кгс/см. Уплотнение свыше 15% связано со значительтаки техническими трудностями, потерей производительности, увеличением энергетических затрат и т.п. Кроме того, чрезмерная степень уплотнения может вызвать в отливках, имеющих поднутрения, увеличение внутренних напряжений из-за затрудненной усадки после затвердевания отливки.

Оптимальная величина уплотнения сыпучего материала в пределах 6-15% от первоначального объема для отливок каждой группы или марки чугуна устанавливается экспериментально. ПО получении наилучшего качества величина уплотнения считается оптимальной и поддерживается в дальнейшем постоянно на этом уровне для данной группы отливок и марки ,чугуна. Заданную степень уплотнения можно достигать различными известными способами: по времени приложения вибрации, дозированием подаваемого сыпучего материала и т.д. Заключение в жесткий замкнутый объем уплотненного на 6-15% сыпучег материала также имеет принципиально значение, в противном случае объемн эффект,полученный при нагреве сыпучего материала, будет полностьЬ израсходован на его перемещение в сво бодные объемы контейнера и требуемо давление на кристаплизуухцуюся отлив не достигается. / Преимущество использобания кристобалита перед обычным кварцевым песком заключается в том, что он, по сравнению с последним, имеет поч ти в 2 раза больший объемный эффект при нагревании до одной и той же температуры. Это позволяет использо вать кристобалит при получении боле сложных отливок с более низким содержанием углерода из чугуна без прибылей. Количество кристобалита в пределах 50-100% является оптимальным по тем соображениям, что содержание его в составе менее 50% усложняет технологический процесс, не давая заметных преимуществ с точки зрения увеличения объемного эффекта Использование предлагаемого способа подготовки литейных форм под заливку и кристобалита в качестве сыпучего опорного материала обеспечи вает получение плотных отливок из серого чугуна с пластинчатым и шароВ1идным графитом без прибылей любой конфигурации. Это позволяет снизить расход жидкого ме;галла на 20-40% повышает качество отливок за счет Уменьшения массивности узлов сопряжения отливки и прибылей вследствие исключения последних, позволяет избежать образования трещин. Способ может найти применение прк литье по выплавляемым и выжигаемым моделям с использованием сыпучего опорного наполнителя, при литье по V-процессу и при литье в кокиль, облицованный сыпучим наполнителем по V-процессу. Формула изобретения 1.Способ подготовки литейных форм под заливку, включающий формовку литейной форлвл или модели сьтучим опорным наполнителем и его уплотнение в контейнере, в который предварительно разминают литейную форму или модель, и который перед заливкой закрывают крышкой с созданием в нем жесткого замкнутого объема, о т л ич ающий с я тем, что, с целью получения качественных отливок из серого чугуна без прибылей, сыпучий опорный наполнитель уплотняют на 6-15% по отношению к первоначальному его объему в контейнере. 2.Опорный наполнитель для формовки литейных форм или модели на основе огнеупорного материала, о т л ичающийся тем, что в качестве огнеупорного материала он содержит кристобалит или замещен кварцевым песком в количестве 50 вес.%. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Озеров В.А. и др. Литье по моделям из пенополистирола. М., Машиностроение, 1970, с. 139-140. 2.Шуляк B.C. Метод литья по газифицируемым моделям из пенополистирола. К., 1971, с. 47.