Способ литья массивных заготовок в литейной форме Советский патент 1983 года по МПК B22D7/00 

(Sk) СПОСОБ ЛИТЬЯ МАССИВНЫХ ЗАГОТОВОК В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ

1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к производству крупногабаритных, толстостенных отливок с внутренними полостями.

Известен способ получения отливок, включающий заливку в форму основного . и легирующего расплавов, заключающийся в их раздельном приготовлении с последующим сливом в ковш и перемешивании до выравнивания состава l. ,g

Недостаток этого способа - невозможность влиять на затвердевание отливок, поскольку заливка формы производится однородным по составу и температуре расплавом.)5

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату способ легирования сплава при центробежной отливке заготовок, включающий одновремен- 20 ну1б заливку в изложницу основного и легирующего углеродсодержащего расплава (низкоуглеродистого и высокоуглеродистого) , причем при заливке

первой трети основного расплава зали вают 1,2-1,6 легирующего расплава от массы основного, при заливке второй

дрети 0,7-0,3% и при заливке последней трети 0,2-0, 2.

Недостатком этого способа являетбя одновременная заливка основного и легирующего расплавов, что не позволяет при различной температуре основного и легирукщего расплавов создать градиент температуры и обеспечить последовательное затвердевание, что необходимо для обеспечения плотности и герметичности отливок. Крог-ю того, легирующий углеродсодержащий расплав, который имеет более низкую температуру и меньшую плотность, за счет центробежных сил оттесняется к центру, что не способствует усилению направленности затвердевания за счет теплоотвода в изложницу.

Цель изобретения - создание уело-. ВИЙ направленного затвердевания и повышение герметичности отливки. 399 Поставленная цель достигается тем, что согласно способу литья массивных заготовок в литейной форме, преимущественно из низколегированной углеродистой стали, включающему заливку низкоуглеродистого и высокоуглеродистого сплавов, вначале заливают иизкоуглеродистый сплав, а высокоуглеродис тый с температурой на БО-ЗОО С ниже температуры солидус с плотностью на 0,03-0,1 ниже плотности низкоуглероди того сплава, причем скорость заливки высокоуглеродистого сплава составляет 1,0-0,1 от скорости заливки низкоуглеродистого сплава. При этом высоко углеродистый сплав, имеющий температуру ниже температуры солидус низкоуглеродистого сплава, должен подавать ся снизу (сифоном). В процессе запивки высокоуглеродистый сплав, поступая в нижнюю часть отливки, всплывает за счет разницы плотностей и перемешивается за счет конвективных потоков расплава в объеме отливки, его температура повышается, а температура низкоуглеродистого сплава снижается, стремясь к некоторой средней температуре. Причем, в наибольшей степени происходит снижение температуры металла на уровне подвода высокоуглеродистого сплава, на верхних уровнях охлаждающее влияние высокоуглеродистого сплава незначительно, поскольку он поступает уже нагретый. Таким образом, возникает градиент температуры (снизу холодный металл, сверху в прибыли горячий металл), что создает условия для последовательно-. го затвердевания снизу вверх, улуч- шает условия питания, повышает плотность и герметичность отливок. Выравнивание состава по углероду происходит за счет конвекции и диффузии (процессов, происходящих во времени) поэтому способ применим с на1|большим эффектом к массивным толстостенным отливкам с продолжительным процессом затвердевания. При разности температур высокоуглеродистого и низкоуглеродистого расплавов меньше 50°С его охлаждающий эффект незначителен, поскольку на уровне подвода металл имеет более высокую температуру, чем в прибыли, где происходит его охлаждение с зеркала во время заливки, поэтому эта разность температур позволяет только выровнять температуру, на уровне подвода и в прибыли, но не позволяет обеспечивать последовательное затвердевание. При разности температур больше возникает опасность переохлаждения металла в месте подвода, его затвердевдния и аварийного прекращения заливки, так как тепловой attKboKT затвердевания стали составляет , где L кДж/кг - теплота кристаллизации, С 0,8 кДж/кг С - .теплоемкость. относительной разности плотностей низкоуглеродистого и высокоуглеродистого расплавов менее 0,03 выталкивающая сила мала и высокоуглеродистый расплав переносится только конвективными потоками, что приводит к неоднородному распределению углерода по линиям тока. Oтнocиteльнyю разность плотностей углеродистых расплавов железа более 0,10 можно получить только при повышении температуры высокоуглеродистого расплава выше , что недопустимо, поскольку температура его должна быть на 50-300°С ниже температуры солидус нйзкоуглеродистого железа, которая ниже . Введение свободного углерода для снижения плотности высокоуглеродистого расплава недопустимо в связи с большойвероятностью образования графитных включений в стали. Скорость разливки высокоуглеродистого расплава определяется из условия, что время его разливки должно быть равно времени разливки низкоуглеродистого расплава, только в этом случае тепловое воздействие высокоуглеродистого расплава .реализуется полностью и создаются условия для последовательного затвердевания. Скорость разливки высокоуглеродистого расплава более 1,0 от скорости разливки низкоуглеродистого расплава невозможна, так как наибольшая масса высокоуглеродистого расплава (содержание углерода на верхнем пределе по марочному составу равна массе низкоуглеродистого расплава содержание углерода на нижнем пределе по марочному составу) , следовательно скорости разливки равны. Применение высокоуглеродистого расплава в количестве менее О,1 от массы низкоуглеродистого расплава скорость разливки менее 0,1) не целесообразно из-за снижения теплового эффекта.

59

Предлагаемый способ опробован при производстве модельных заготовок и при отливке заготовки детали корпус превентора из стали 35ХМ с преимущественной толщиной стенки 150-200 мм масса заготовки 1500 кг. Вначале производили заливку низкоуглеродистой стали 05ХМ, имеющей температуру ликвидус 1520С и температуру солидус 1500°С. Затем добавляли высокоуглеродистый расплав, содержащий те же количества легирующих элементов Vi углерод 0,,0%. Температура высокоуглеродистого расплава составляла 1 4501190°С, Плотность низкоуглеродистого 7,158 г/см, а плотность высокоуглеродистого расплава составляла от 6,990 для расплава с 0,5 углерода до 6,36 для расплава с k,0% углерода, относительная разность плотностей составляет 0,02-0,10.

Исследование макрошлифов модельных отливок и натуральных заготовок показало существенное снижение пористости и снижение брака по негерметичности.

Применение предлагаемого способа литья деталей позволяет достигнуть

Г/6

снижения расхода металла и снизить

брак отливок по негерметичности.

Формула изобретения

Способ литья массивных заготовок в литейной форме, преимущественно из низколегированной углеродистой стали, включающий заливку низкоуглеродис того и высокоуглеродистого сплавов, отличающийся тем, что, с целью создания условий направленного затвердевания и повышения герметичности заготовок, вначале заливают низкоуглеродистый сплав, а высокоуглеродистый вводят с температурой на 50-300 С ниже температуры солидус и плотностью на 0,,1 ниже плотности низкоуглеродистого сплава, причем скорость заливки высокоугл родистого сплава составляет 1,0-0,1 от скорости заливки низкоуглеродистого сплава.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР « 505506, кл. В 22 D 7/12, 197.

2.Авторское свидетельство СССР № 369976, кл. В 22 D 13/00, 1970.