Способ получения отливок Советский патент 1983 года по МПК B22D27/04 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

1

Описываемое изобретение огносигся к металлургии, в частности, к способам измельчения структуры металла отливок. Способ может быть использован при плавке и литье металлов и их сплавов, имеющих структурное превращение в жидком состоянии, для производства отливок с повьпвенной герметичностью.

Пра перегреве расшга1за выше верхнего предела щ)отекания структурного прев-. ращения большая его часть успевает переотроиться в другую структурную модификацию. Под структурным превращеешем в металлических расплавах понимают измен | ие типа ближнего порядка в упорядоченных группировках f 1 . В сплавах на основе алюминия структурные превращения подтверждены в работах С2,33;

Широкое применение в зарубежной и отечественной технологии плавки и . 20 литья металлов и сплавов для производства отливок с повышенной герметичное тью нашли способы обработки металлургических расплавов флюсами на основе

галогенидов щелочных металлов с продувкой дегазирующими газами, например хлором (4 или азотом.

Известный способ прост в осущесгвлеНИИ, однако не обеспечивает стабильного повьпиения герметичности отливок из-за наличия в структуре концентрированных, часто сквозных, газовьос раковин. Он имеет также следующие недостатки:

во-первых, загрязнение флюсами за счет замешивавия при барботаже и повышеШый извос футеровки плешильных агрегатов;

во-в1х рых, флюсы необходимо прокаливать упи плавить для максимально вео можного удаления влаги;

в-третьих, примеяение, аапрнмер в составе флюса фторидов или хлора в качестве рафинирующего газа резко ухудшает условия труда из-за их склонноств сублимировать;

в-четвертых, при продувке газами необходимо проявлять особою осторожность и внимательность в работе во избежение выбросов металла. Наиболее близок к предлагаемо1«гу спо соб обработки металлических расплавов,, имеющих структурные превращения, без применения модифицирующих и легирующих добавок, заключающийся во введении Твердой шихты того же химического состава с целью резкого снижения температуры перегретого расплава до температуры заливки С 5 1 Известный способ обеспечивает измел чение структуры отливок и разукрупнение (рассредоточение) газовых раковин. Однако при этом сохраняется возможность образования концентрированных газовых .раковин, особенно в местах подвода мета ла к отливке, и неравномерное распредел . ние микропор. Цель изобретения является подавление образования в отливках концентрированНьп: газовых раковин и обеспечение равномерного распределения остаточной микропористости, чем обеспечивается повышение герметичности отливок. Поставленная цель досТигается тем, что при получении отливок из металлов и их сплавов, имеющих структурные прев ращения в жидком состоянии, преимущес венно из алюминиевых сплавов, способом включающим перегрев обрабатываемого расплава и его последукицее охлаждение до температуры заливки, согласно изобретению, перегрев обрабатываемого расплава ведут до температуры, превышающей верхний предел протекания его струк турного превращения на , а охлаждение осуществляют до температуры на 5-50° С ниже нижнего предела проте кания структурного превращения расплава, причем перегрев - охлаждение ведут циклично с числом циклов не менее двух раз. Время выдержки расплава в перегре и охлажденном состояниях 2-1О ми Количество структурных модификаций в расплавленном металле может быть равно двум, если расплав имеет одно структурное превращение, например железо и его спЛав, трем н более, если в расплаве имеется больщое количество структурных превращений. Для маталлов и их сплавов, имеющих два и более структурных превращений в жидком состоянии, возможны раз.. личные схемы осуществления. Пример I. В качестве щихты использовали литейный сплав ЛК5М2 в чушках, выплавленной из вторичного сырья (ТОСТ 1583-73). 0,1 кг сплава, имеющего температуры структурных превращений 73О и , расплавили, перегрели до 87О°С в лабораторной печи типа СШОЛ с автоматическим регулированием температуры в графитном тигле емкостью 2,3 кг. Перегретый расплав выдержали Ю мин, охладили до 840 С кратковременным погружением медного охлаждаемого холодильника, выдержали Ю мин при этой температуре. Температуру расплава снова подняли до 870° С. Цикл нагрев-охлаждение повторили дважды. Охлаждением при последнем термоцикле довели температуру до 7 20° С и с этой температуры расплав залили в кокиль. Для определения влияния термоциклированкя расплава на основе алюминия на пневмо- и гидрогерметичность отливали в кокиль два вида втулок следующих размеров:05Ох2, 5х7О и048х4, 5х7О. Первый типоразмер втулок кюпытывали на пневмо-гидрогерметичность без механической обработки (с литейной корочкой) , второй - со снятием литейного корочки на глубину в I мм по внутренней и внещней поьерхнос ти втулки. В качестве критерия герметичности во всех опытах было выбрано максимальное давление {пневмо- и гидро-), при котором обнаруживали течь (Т) или разрыв (Р). Данные об испытании полученных втулок приведены в таблице. Пример2,В условиях примера 1 расплав перегрели до 890 °С, выдержали 5 мин, резко охладили до 82О С, выдержали 5 мин. Цикл i повторили 3 раза. При 72О°С произвели заливку маталла в кокиль. Данные об испытании отливок гриведены в таблице. П р и м е р 3. В условиях гфнмера I 91О°С, расплав перегрели до выдержали 2 мин, резко охладили до , выдержали 2 мин. Цикл повторили 5 раз. Данные об испытании отливок ориведены в таблице. Пример 4. В условиях примера I расплав перегрели до 800° С, выдержали 2 мин, и с этой температуры залили в кокиль. Данные об яспытанни полученных втулок приведены в Таблице П р н м е р 5. В условиях прет/гера I расплав перегрели до 860° С, выдержали в течешсе 3 мин, охладили до 720° С введением 66 г твердой холодной шихты (в виде кусочков чушки размером не более 15x15x5) того же химичесжого соста;ва. Давные испыганий см. в твблице. П р и м е р 6, Коп1гчес гво сплава и условия плавки как в примере I. Плавление и перегрев до 80О°С осуществля ли под слоем тройного флюса (40% NaW I- 20% NaF -f 40% NdjAZPfe ) РОДУВ ку азотом производили при 69О°С, после 1.0 мин вьщержки сплав залили в кокиль. Данные испытаний см. в таблице. Пример7.В условиях к в после довательности примеров 1-6 провели термооиклирование расплава АКТ (ГОСТ 1583-73), имеющего температуры струк турных превращений 74О и 850 С. Перегрев во всех случаях осуществляли на ту же величину, что и в условиях примеров 1-6. - Данные ж;пыташ1Я полученных отяивок в виде втулок занес жы в таблицу. Првялагаалый способ измельчения отливок металлов и их сплавов, имеюошх структурные превращения в жид ксйм состоянии, путем термоциклированш их расплавов обеспечивает повышение пиевмогерметичности на 34-38%, гадрогерметичности-на: 2в-ЗО% без применеНИН каких-либо модифицирукяпих, щих добавок рафиннроваыния флюсами и дегазирукицих средств. Способ легко осуществим в стационар ных промыщленных плавильных агрегатах с использованием,например, погружаемы в расплав охлаждаемых холодильников, ;И допускает возможность механизации и автоматизации процесса термоциклирования. Возможны и другие схемы осуществления процесса. Термсщиклирование подд живвет постоянное квличие в металлическом расплаве смеси, находящейся в динамическом переходе. Пркщесс непрегрывной перес1ройки различвьпс модйфихапий с отличной друг от друга растворимостью газов {фиводит к уменьшетак газонасыщенности и измельч шю концентрированных газовых раковив, равномерному распределеншо остаточной микропористосш, повыщ шо гер(1етичности отливок. Предлагаемый способ обеспечивает, кроме того, измельчение и равномерное распределение неметаллических включений. Дсшолнительное щэеимущество предложенного способа - улучщенне механ есккх свойств металла получаемых отливсяс: предела прочно т на 14-16%j относительного удлинения -в 1,5-2,О раза. Кроме того, способ позвол яет интен- сифицировать и оптимизировать i ouecc кристаллизации, повысить фнзШЕО- химическую и структурную однородность отливок, повысить уровень и изотропность .свойства литого металла. Экономический эффект при внедрений предлагаемого способа измельчения зерна алюминиевого.литья составляет ориентировочно 15,3 руб. на I тонне годнсйо литья и достигается за счет сокращения процента брака отливок по негерметячности, а также за счет гарантированного соответствия сплава требованиям ГОСТа по механическим свойствам. При производства алюминиеBfcrx отливок в ЮОООО т годовой экономический эффект составит t53 ООО руб.

Формула изобретения

t. Способ получения отливок из металлов и юс сплавов, имеющих сгрукгурные превращешш в жидком состоянии, преимушественно из алюминиевых сплавов, включакиций перегрев обрабатываемого расплава и его послеаующее охлаждевие до температуры заливки, о т л и чаюшийся тем, что, с целью подавления образования концентрированных газовых раковин и обеспечения равномерного распределения остаточной мнкропорис1х сти, перегрев обрабатываемого расплава ведут до температуры, превышающей верхний, предел протекания его структурного превращения на 5-50° С, а охлаж;дение осуществляют до температуры на 5-50 ° С ниже нижнего предела протекания структурного превращения расплава, причем перегрев-охлаждение ведут циклично не менее двух раз.

расплава в перегретом и охлажденном состояниях составляет 2-10 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 641-646.

5.Крушенко Г. Г. и др. Исследование тет.1перагурной обработки расплава A€8J Сб. Литье и обработка сплавов черных и цветных металлов. Труды КИЦМ, вып. 2, Красноярск, 1965, с. 95-103.