Способ получения отливок Советский патент 1982 года по МПК B22D27/04 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к способам изготовления фасонных отливок преимущественно из сплавов на основе алюминия.

В процессе кристаллизации отливки между ее поверхностью и формой образуется зазор, резко снижающий интенсивность теплоотвода, что обычно отрицательно сказывается на направленности затвердевания и условиях питания в массивных узлах отливки.

Известен способ уменьшения зазора созданием в зоне контакта между отливкой и формой разрежения, что практически осуществляется при литье вакуумным всасыванием Всасывание расплавленного металла в форму по этому способу осуществляется созданием перепада давлений над металлом в раздаточной емкости и в полости литейной формы. Заливка производится при плавном росте разрежения для обеспечения спокойного заполнения

формы металлом. После заполнения формы металлом производится поднятие разрежения в ней со скоростью 100120 мм рт. ст./с до величины 410 600 мм рт.ст.

Однако известный способ не обеспечивает плотного контакта отливки с формой, так как за время заливки и последующего роста разрежения в пристеночном слое успевает образовать- .

10 ся корочка твердого или твердо-жидкого металла, что особенно характерно при литье в металлические формы.

Также известен способ заливки форгфл, в которой перед заливкой соз15дают разрежение, затем после открытия стопорного устройства металл из расположенной над формой залит вочной воронки впрыскивается в полость форм t2 . Недостатком это20го способа является невозможность обеспечения плавного заполнения формы жидким металлом из-за наличия в процессе заливки существенно3го перепада давлений между полостью формы и внешней средой над зеркалом металла в заливочной воронке. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ литья в пористые металлические формы 13. По этому способу обе половины формы устанавливаются в каркас, состоящий из двух частей (одна часть неподвижная, другая подвижная) После сборки формы производят вакуумирование полостей, расположенных снару жи от полуформ. Затем в форму заливают металл, делают выдержку для кристаллизации и извлекают отливку. Р1едостатком этого способа является, то что одно и то же разряжение создается на всех участках формы, в результате чего за счет умень шения зазора по всей контактной поверхности происходит ускорение затв девания всех частей отливки, как ма сивных, так и тонкостенных. При это не достигается направленности затве девания, условия питания не улучшаются, а в массивных узлах отливки неизбежно образуется пористость. Целью настоящего изобретения является улучшение условий питания и повышение плотности фасонных отливо Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем заливку расплава в литейную форму и его кристаллизацию под вакуумом, согласно изобретению литейную форму подвергают дифференцированному вакуумированию в пределах 10-600 мм рт. ст., причем по мере увеличения массивности узла отливки, удаленного от прибыли, увеличивают степень вакуумирования этой части формы по зависимости: Ч-(-Ч) где дР - величина снижения давления по отношению к атмосфе ному, мм рт. ст.; удвоенная приведенная толщина рассматриваемого учас ка отливки, мм t - время кристаллизации при о сутствии разрежения, с{ fn - требуемое время кристаллиз ции для обеспечения принци па направленности затверде У вания отливки )задается на 10-20% меньше времени затвердевания предыдущего участка со стороны прибыли , с, коэффициент, учитывакщий тип сплава ,04-0,07 при литье в неокрашенный кокиль сплава AJI2) о На чертеже представлена схема осуществления способа. Форма собирается из половинок кокиля 1 , в стенки которого запрессованы газопроницаемые вставки 2, обеспечивающие вакуумирование соответствующих частей отливок за счет соединения их с вакуумным насосом через штуцеры 3. В способе создаются такие условия теплообмена, при которых обеспечивается направленность затвердевания и питание всех частей отливки в процессе кристаллизации, а также повышается плотность и механические свойства литого металла. Отливки по предлагаемому способу получают следующим образом. В литейной форме напротив массивных узлов отливки устанавливают газопроницаемые металлические вставки I 1 например, игольчатые или пластинчатые) , соединенные с вакуумным насосом. После сборки формы в каждой вставке в зависимости от массивности узла и удаления от прибыли с помощью специального регулятора устанавливается разрежение 10600 мм рт.ст. Затем форма заливается металлом. В процессе заливки жидкий металл за счет вакуума прижимается к рабочим стенкам вставок и в зависимости от величины разрежения создается требуемая плотность контакта и интенсивность теплоотвода. Тонкостенные участки отливки затвердевают при обычных условиях с меньшей скоростью. Благодаря этому создается направленность затвердевания, обеспечивается нормальное питание и отливка получается 1шотноЙ1 Верхний предел сокращения временипо сравнению с длительностью затвердевания предыдущего участка ограничен 20%, гарантирующими направленность затвердевания и хорошие условия питания. Нижний предел (10%) выбран из условия обеспечения минимальной направленности затвердевания, поскольку, как показывает опыт, действительные значения коэффициенто затвердевания могут отличаться от ус редненных (расчетных) также пример но на 10%. Поэтому снижение этого предела может привести к тому, что на отдельных участках отливки прин цип направленности затвердевания окажется нарушенным. Интервал давлений, который не приводит к существенному ухудшению качества отливки при использовании предложенного способа, заложен в указанном интервале допустимых зна чений х( (на 10-20% меньше времени затвердевания предыдущего участ ка со стороны прибыли). Более значительные отклонения л в ту или иную сторону приведут к соответствующему уменьшению или увеличени времеьш ifr , из-за чего в первом случае (чрезмерное сокращение Cl) снизится возможность организации направленности затвердевания после дующих участков отливки, более удаленных от прибыли по сравнению с рассматриваемым, а во втором (чрезмерное увеличение (t( ) не будет достигнута цель организации направлен ности затвердения рассматриваемого участка. Пример. В лабораторных условиях обычной заливкой в кокиль сплава АЛ2 получали отливки переменного сечения, как показано на че теже. Температура заливки сплава УЗи-С. Тонкостенные участки отливки (зоны I, III, IV) толщиной 16 мм затвердевали за 28 с, а толстостенные участки (зоны II, IV) затвердевали за 40 с. Из-за отсутствия направлен ности затвердевания в массивных узлах отливки образовывалась осевая пористость. . Вторую серию таких же отливок получали по предложенному способу, В каждой половинке кокиля I в зо нах II-V выполняли углубления, в которые запрессовывали вставки 2, набранные из стальных пластин толщиной 0,8 мм. После сборки формы с помощью вакуумного насоса через штуцера 3 в полости между газопроницаемой вставкой и корпусом создавали разрежение: в зоне II - 60 мм рт в зоне 111-20 мм рт.ст., в зонах IV-V - 300 мм рт.ст. В результате этого после заливки имело место направленное затвердевание частей 496 отливки в сторону ггрибыли. Продолжительность затвердевания участков составляла: зона V - II с, зона IV 16 с, зона III - 20 с, зона II - 25 с, зона 1-28 с. Полученные таким способом отливки не имели пористости, а прочность образцов, вырезанных из центральной зоны, повысилась на 30%. Использование предлагаемого способа получения отливок в формах с вакуумируемыми гaзoпpoницae tыми вставками позволяет по сравнению с существующими способами за счет создания направленности затвердевания и улучшения условий питания устранить пористость и повысить на 20-40% механические свойства литого металла. Повьш1ается равномерность структуры и свойств металла отливок переменного сечения. За счет сокращения продолжительности затвердевания на 25-30% уведшчивается производительность. Экономический эффект при литье алюминиевых сплавов по предварительlibiM расчетам составляет 140 рублей на тонну годного литья. Формула изобретения 1. Способ получения отливок преимущественно из сплавов ка основе алюминия, включающий заливку расплава в литейную форму и его кристаллизацию под вакуумом, отличающийся тем, .что, с целью улучшения условий питания и повьш1ения плотности фасонных отливок, литейную форму подвергают дифференцированному вакуумированию в пределах 10600 мм рт.ст., причем по мере увеличения массивности узла отливки, удаленного от прибыли, увеличивают степень вакуумирования этой части формы по зависимости 4с fir,. где дР - величина снижения давления по отношению к атмосферному, мм рт.ст.J удвоенная приведенная толиц1на рассматриваемого участка отливки, мм; время кристаллизации без вакуумированин, 79103 время необходимое для обеспечения направленности кристаллизации, С - коэффи1щент, учитывающий род сплава (,04-0,07 при 5 литье в неокрашенный кокиль сплава АЛ2). 2. Способ получения отливок по I, отличающийся тем, I TQ. выбирают меньше времени за-

/ 9 твердевания предьщущего участка со стороны прибыли на 10-20%, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 554943, кл, В 22 D 27/16, 1977. 2.Патент Франции № 1594846, кл. Б 22 D 27/00, 1970. 3.Патент Японии № 51-45532, кл. В 22 D 27/16, 1978.