Способ литья под газовым давлением Советский патент 1982 года по МПК B22D18/04 

1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью с применением перепада газовых давлений.

Известен способ изготовления отгливок ваккумным всасыванием, согласно которому после сборки и герметизации формы в ее рабочей полости создается разрежение. При этом за счет разницы давлений полости формы и герметичной камеры с расплавом последний заполняет полость формы и под действием разницы давлений происходит кристаллизация и охлаждение отливки 1.

Однако при такой равномерной скорости нарастания разницы давлений заполнение формы и кристаллизация отливки проходят при малой величине этой разницы. В этом случае не обеспечивается получение высоких физико-механических свойств отливок. Увеличение скорости нарастания разницы этих давлений способствует замешиванию газов в объем расплава и еще большему ухудшению свойств отливок и повышению брака.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ литья под газовым давлением.

включающий сборку формы, герметизацию камеры с расплавом, заполнение формы расплавом в процессе нарастания разрежения в ней с последующим поднятием разрежения до 410 - 600 мм рт. ст., выдержку до кристаллизации отливки, разборку формы и удаление отливки 2,

Однако этот способ также не обесtoпечивает получение достаточно высоких свойств отливок из-за небольшой конечной разности давлений в камере и форме, особенно для отливок, имеющих металлоемкие узлы. Кроме тоtsго, при небольшой скорости нарастания разницы давления трудно обеспечить заполнение тонкостенных отливок значительной протяженности.

Цель изобретения - повышение ка20чества и увеличение номенклатуры литья.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу литья, включающему сборку формы, герметиза25цию камеры с расплавом, заполнение формы расплавом в процессе нарастания разрежения в ней с последующим поднятием разрежения до 410 600 поднятием разрежения до 410 - 600 мм 30 рт. ст., выдержку до кристаллизации отливки, разборку формы и удаление отливки, после заполнения формы расплавом на него подают газ под избыточным давлением 0,7-6,5 кгс/см. При этом подачу газа осуществляют при понижении температуры потока , расплав а . на 10 - 80С ниже температуры ликвидуса заливаемого распла1ва. Кроме того, целесообразно скорост нарастания давления увеличить пропор ционально скорости снижения температуры потока расплава, при этом коэффициент пропорциональности составляет 0,01 - 0,15 кгс/см с .с. Способ осуществляется следующим образом. После сборки и герметизации формы создают разрежение, обеспечивая необходимую скорость нарастания разницы давлений в форме и камере« При скорости нарастания этой разницы дав лений, не превышающей величину 0,02 0,04 кгс/см -с достигается плавное, без захвата газа, заполнение полости формы расплавом. После заполнения полости формы для повышения качества отливок, в частности для улучшения их физико-механических свойств и снижения пористости, на зеркало расп лава в камере подается газ под давле нием 0,7-6,5 кгс/см -. Для тонкостенных отливок большой протяженности до окончания заполнения формы расплавом из ее полости производят быструю откачку воздуха со скоростью 0,15 0,18 кгс/см -с, создавая разрежение в ней величиной 0,4 - 0,2 кгс/см. Уменьшение объема воздуха, -который необходимо удалить .из формы, благоприятно сказывается на качестве отливок. Однако во многих случаях этого оказывается недостаточно и расплав переохлаждается в форме, не заполняя ее. В этом случае целесообраз но газ под давлением на зеркало расп лава подавать еще до заполнения формы при снижении температуры потока расплава. Для регулирования скорости заполнения формы можно увеличить скорость нарастания давления газа на расплав пропорционально снижению ско рости температуры расплава. После кристаллизации отливки под действием на расплав повышенного га зового давления последнее снижается до атмосферного, отливка охлаждается форма разбирается, отливка удаляется и цикл повторяется вновь. Рекомендуемые пределы технологи ческих параметров выбраны на основе экспериментальных данных и обусловле ны следующим. Снижение избыточного давления газ на расплав в герметичной камере, до величины менее 0,7 кгс/см - снижает механические свойства для большинств сплавов до уровня отливок, полученны литьем в кокиль. Увеличение этого да ления выше 6,5 кгс/см не приводит к существенному повышению уровня механических свойств отливок и экономически нецелесообразно, поскольку приводит к удлинению технологического процесса и излишнему расходу газа. Более высокий уровень давления требуется для сплавов, затвердевающих в широком интервале температур. Подача давления газа на поток расплава вызвана необходимостью увеличения формозаполняемости сплава, резко снижающиеся при понижении температуры потока расплава до определенной величины. Так, для подавляющего большинства сплавов при снижеНИИ температуры потока до величины на 10°С ниже температуры ликвидуса для данного сплава, его способность к заполнению формы снижается на 80 и для ее повышения требуется применение трудноосуществимых газовых давлений (50 ) .Повышение давления газа на расплав при понижении температуры его потока на величину, превышающую температуру ликвидуса для данного сплава на 120°С, нецелесообразно, поскольку формозаполняемость его еще достаточно высока. Для широкоинтервальных сплавов подача давления газа на расплав должна быть осуществлена при более высокой температуре потока. Поскольку резкое повышение давления газа на расплав может повысить скорость потока расплава до величины, превышающей технологически допустимую, скорость нарастания давления газа (Vp, кгс/см-с) должна быть пропорциональна скорости снижения температуры потока расплава (Т,°С/с) и выражается уравнением. VP к-т, где К - коэффициент пропорциональности, определяющий скорость нарастания давления при понижении температуры потока на 1°С (кгс/см -с ) . При коэффициенте пропорциональности более 0,15 скорость потока расплава пре вышает технологически необходимую величину, резко повышая брак отливок. При коэффициенте пропорциональности менее 0,01 не обеспечивается заполнение форгиы расплавом при технологически необходимой температуре заливки. Более высокие значения коэффициента пропорциональности рекомендуются для сплавов с широким интервалом криста.ллизации. Пример. Отливку детали Крыльчатка из сплава марки АЛ9 ресом 3,5 кг изготавливают в металпической форме, имеющей температуру 250 - . Толщина крыла отливки 3 - 0,2 мм, основания - 40 мм. Температура расплава в раздаточном тигле 680 - 700°С. После сборки и герметизации формы и камеры в полости формы создается разрежение, при котором начинается ее заполнение потоком расплава. После заполнения расплавом массивной подошвы отливки (через 2 после начала образования разрежения) скорость нарастания разрежения увели чивают до 0,15 кгс/см. с, достигая . конечной величины разрежения 0,4 кгс/см. При достижении темпераруты потока расплава 580 - (че рез 5 с после начала образования раз режения) на зеркало расплава в герметичной камере подают газ под давле нием. Скорость нарастдния давления составляет 0,8 кгс/см -с. Время пода чи давления 6с, конечное давление газа на расплав в герметичной камере 4,5 кгс/смЧ После заполнения расплавом полости формы прекращается образование разрежения. При давлении газа в герметичной камере 4,5 кгс/см отливка кристаллизуется в течение 15 с, затем давление в камере снижается до атмосферного, отливка охлаждается в течение 20 с, форма разбирается, отливка при температуре 400 450С удаляется и цикл повторяется вновь. Механические свойства отливки, полученной этим способом следующие для крыльев предел прочности составляет 25 кгс/см, относительное удлинение - 7%; для основания предел прочности составляет 26 кгс/см, относительное удлинение - 8%. Полученные механические свойства отливок на 10 - 15% выше, чем при литье вакуумньпу всасыванием, что объясняется незначительным объемом газа, присутствующим в форме во время ее заполнения расплавом.и значительным давлением газа, действующим ,на расплав во время кристаллизации отливки. технико-экономический эффект, который может быть достигнут при использовании способа на единице оборудования, составляет 22260 руб. Формула изобретения 1.Способ литья под газовым давлением, включающий сборку формл, герметизацию камеры, с расплавом, заполнение формы расплавом в процессе нарастания разрежения в ней с последующим поднятием разрежения до 410 600 мм рт. ст., выдержку до кристал изации отлйв.ки, разборку Формы и удаление отливки, отличающийс я тем, что, с целью повыаения качества и увеличения номенклатуры литья, после заполнения формы расплавом на него подают газ под избыточным давлением 0,7-6,5 кгс/см . 2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что подачу газа осуществляют при понижении температуры потока расплава на 10-80 С ниже температ1ФЫ ликвидуса згшиваемого расплава. : 3. Способ попп. 1и2, отличающийся тем, что скорость нарастания Давления газа увеличивают пропорционально скорости снижения температуры потока расплава, при этом коэффициент пропорциональности -составляет 0,01-0,15 кгс/см С . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Гини Э.И. Отливка крыльчаток методом вакуумного всасывания.-Литейное производство , 1973, 1 5, с. 5-6. 2.Авторское свидетельство СССР 554943, кл. В 22 D 27/16, 1976.