Способ получения отливок

(2 (2 (4 единениеобъединени трукторскошленностиАвилов, ин нит Ту- бюро исталл ия меМет НИЯ ОТЛИВОК я к области металводства и может изводстве отливок шение качества го плотности и ирования крисни об ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ 1) 4436267/23-022) 11.04.886) 23.11.89. Бюл.43(54) СПОСОБ ПОЛ УЧЕ(57) Изобретение относитслургии и литейного проибыть использовано в про Изобретение относится к металлургиии литейному производству и может бытьиспользовано в производстве отливок изцветных металлов и сплавов,Цель изобретения - улучметалла путем повышения еодновременно степени диспергталлов избыточной Е-фазы.На чертеже представлена схема реализации предложенного способа.Жидкий сплав 1 находится в металлической изложнице 2, опушенной в нагреваемое устройство, представляющее из себяжаростойкий муфель 3, обогреваемый спиралью 4 электросопротивления, расположенной в огнеупорной засыпке 5, закрытойснаружи металлически м кожухом 6.Температура расплава регулируется автоматическим потенциометром 7 с термопарой8 погружения, подключающим к сети питая спираль 4 и осушествляюшим такимразом подогрев изложницы 2,(5 ц 4 В 22 Р 27 08 С 22 С 18/00 из цветных металлов и сплавов. Цель изобретения - улучшение качества металла путем повышения его плотности и одновременно степени диспергирования кристаллов избыточной 6-фазы. Предложенный способ включает заливку металла в литейную форму и обработку кристаллизуюшегося расплава ультразвуковыми колебаниями, при этом обработку ультразвуком начинают при температуре расплава 420 в 4 С и проводят в течение 0,1 - 2 мин с плотностью ультразвуковой энергии в расплаве равной215 - 20 Вт/см-, затем плотность ультразвуковой энергии снижают до 1 - 10 Вт/см и продолжают обработку ультразвуком до полного затвердевания отливки. Способ позволяет повысить твердость отливок, их стойкость и пластичность. 1 ил. В расплав 1 опушен волновод 9, сое- Б диненный через излучатель 10 с магнито- ьвай стрикционным преобразователем 11. рСпособ осуществляется следуюшим образом,Из тигля индукционной печи подготов- Сф 1 ленный расплав 1 разливается в излож- К ницу 2, установленную в муфель 3 и подогретую до температуры, обеспечиваюшей снижение температуры расплава 1 до 420 - 450 С. Температура расплава в заданных пределах в изложнице поддерживается автоматически.Магнитострикционный преобразователь 11 вкл ючается при достижении заданной температуры, через излучатель 10 и волновод 9 подает ультразвуковые колебания с плотностью энергии 15 - 50 Вт/см вводится в расплав в течение 0,10 - 2,00 мин. По истечении этого времени с помощью автоматического потенциометра 7 отключают от сети спираль 4 и таким образом отключаютнагревательное устройство. Выходную мощность ультразвукового генератора снижают так, чтобы плотность ультразвуковой энергии в расплаве 1 составила 1 - 10 Вт/см. Ультразвуком такой интенсивности обрабатывают расплав до 380 С, т.е. полного затвердевания отливки,Для ускорения охлаждения отливки нагревательное устройство может приподниматься с помощью подъемного устройства над изложницей, на качество литого металла такой прием не оказывает заметного влия-. ния. Кроме того, изложница может обдуваться воздушной или паровоздушной смесью из специального устройства. Охлажденную отливку извлекают из изложницы и отправляют на изготовление штампованного инструмента. Предложенный способ получения отливок, преимущественно из цинкомедноалюминиевых сплавов, предназначенных для изготовления матриц штампов, включает заливку металла в литейную форму и обработку кристаллизующегося расплава ультразвуковыми колебаниями, при этом обработку ультразвуком начинают при температуре расплава 420 в 4 С и проводят при указанной температуре с плотностью ультразвуковой энергии в расплаве 15 - 20 Вт/см в течение 0,1 - 2,0 мин, после чего обработку ультразвуком проводят с плотностью ультразвуковой энергии в расплаве 1 - 10 Вт/см при охлаждении расплава до полного затвердения.Применение мощного ультразвука с интенсивностью 15 - 20 Вт/см для обработки сплавов температурой 420 в 4 С позволяет за время, равное 0,1 - 2 мин, диспергировать в максимальной степени первичные кристаллы е-фазы. При этом плотность металла не снижается, поскольку температура находится в пределах от температуры образования двойной эвтектики (2+6), равной 420 С, до температуры, на 30 С, превышающей ее. Кроме двойной эвтектики остается незакристаллизовавшаяся еще тройная эвтектика (а6), температура образования которой 380 С, что увеличивает количество жидкой фазы и благоприятствует вводу мощного ультразвука без отрицательного влияния на плотность кристаллизующего металла.Дальнейшая обработка частично затвердевшего расплава ультразвуком интенсивностью 1 в 1 О Вт/см- до окончания полного затвердения формирует мелкодисперсную эвтектику и одновременно высокоплотный слиток, что объясняется отсутствием разрывов тела слитка.Если обработку ультразвуком начать при температуре выше, чем 450 С, то эффект диспергирования кристаллов 6-фазы снизится вследствие ее недостаточного количества, выделившегося из расплава. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Если температура начала обработки мощ.ным ультразвуком ниже, чем 420 С, т.е. нижетемпературы образования двойной эвтектики, то за счет активации процесса образования тройной эвтектики под действиеминтенсивной кавитации плотность металласнизится.При этом размер дендритов в-фазы возражает за счет формирования до началаобработки кристаллов без воздействия.Если плотность ультразвуковой энергиив расплаве в начале образования я-фазыподдерживать менее 15 Вт/см, то эффектдиспергирования кристаллов -фазы снизится,Повышение плотности ультразвуковойэнергии более 50 Вт/см не дает дополнительного эффекта диспергирования первичных кристаллов.ь-фазы, однако плотностьсплава несколько снижается.Продолжительность обработки мощнымультразвуком длительностью менее 0,1 миннедостаточна для диспергирования кристаллов .с-фазы по сравнению с известнымспособом, предусматривающим непрерывныйввод ультразвука интенсивностью 1 -10 Вт/см. Превышение продолжительностиобработки более 2 мин не вызывает дополнительного эффекта в диспергированиие-фазы.Если в процессе дальнейшего охлаждения расплава вводить ультразвук менее1 Вт/см-, то эффекта измельчения будетнедостаточно, а плотность сплава повысится незначительно. Повышение плотностиультразвуковой энергии на величину более10 Вт/см- вызовет снижение физическойплотности металла и одновременно егоэксплуатационных характеристик.Пример, Использовали цинкомедноалюминиевый сплав следующего химическогосостава, мас, Я: А 1 2,5 - 2,8, Си 5,0 - 5,3,Мд 0,08 - 0,12, 5 с 0,46 - 0,52, цинк - остальное. Отливали слитки с размерами 150 ХХ 50 Х 50 мм. Сплав выплавляли в индукционной печи МВв графитовом тиглеследующим образом: в предварительно нагретый до 400 С тигель загружали цинк,по расплавлении которого вводили медноалюминиевую лигатуру (50 Я - Си; 50//о А 1),за 2 - 3 мин до выпуска вводили магний.В печи поддерживали слабоокислительнуюатмосферу. Разлив проводили в медныеизложницы. Определяющими факторамиили показателями качества металла приустановлении параметров предлагаемого способа были выбраны: размер дентритов фазыи физическая плотность металла.Согл асно опт и мал ь ному варианту выпл авляли цинковый сплав с содержанием З,ОЯ А 1;51 О Си; 011 о М и 049 О 5. Температура литья 460 С.При этом медная изложница быланагрета до 420 С. После наполнения изложницы температура расплава составила-г Сост а дтель Е. ГендлиТекред И. ВересТираж 71комитета по изобретениямосква, Ж - 35, Раушскаяьский комбинат Патент. г аКорректор М. СамборскаяПодписноеоткрытиям при ГКНТ СССна 6., д. 4/5Ужгород, ул. Гагарина, 101 Редактор В. Данко3 а к аз 6932,10ВНИИПИ Государственног113035, МПроизводственно-издател 435 С. Расплав обработали ультразвуком с плотностью энергии в расплаве 30 Вт/см в течение 1 мин.Температуру расплава при этом поддерживали равной 435 С. По истечении 1 мин отключили нагреватель, снижали энергию ультразвука до 5 Вт/см и обрабатывали до полйого затвердевания отливки, которое наступило через 1,5 мин Структура опытного слитка отличалась большей дисперсностью -фазы, чем контрольного обработанного ультразвуком интенсивностью 5 Вт/см от момента начала разливки до окончания затвердевания (соответственно 5 и 40 мкм) . Физическая плотность сплава также повысилась с 7,1 до 7,3 г/см,Обработка ультразвуком интенсивностью 30 Вт/см от момента начала разливки до окончания затвердевания отливки понизила плотность сплава до 4,0 - 5,8 г/см, хотя дендриты .6-фазы были измельчены до уровня предложенного способа.Для обоснования режимных параметров способа провели серию опытных разливок.Оптимальный режим обработки по сравнению с контрольным вариантом позволил повысить твердость отливки со 143 до 152 ед. НВ, временное сопротивление разрыву о с 280 до 300 МПа, относительное удлинение 6 от 2,5 до 3,0 оо, Стойкость литых матриц в процессе вырубки деталей из листа толщиной 0,5 мм из стали 30 ХГСА при скорости штамповки 0,06 - 0,07 м/с 5 повысилась между переточками от 2200до 2500, до полного износа - от 24000 до 29500 штамповок. 10Способ получения отливок, преимущественно из цинкомедноалюминиевых сплавов, предназначенных для изготовления матриц штампов, включающий заливку металла в литейную форму и обработку кристаллизую щегося расплава ультразвуковыми колебаниями, отличаюцийся тем, что, с целью улучшения качества металла путем повышения его плотности и одновременно степени диспергирования кристаллов избыточной а-фазы, обработку ультразвуком начинают при охлаждении расплава до 420 в 4 С и проводят при этой температуре в течение 0,1 - 0,2 мин с плотностью ультразвуковой энергии в расплаве, равной 15 - 50 Вт/см-, после чего плотность ультразвуковой энер гии в расплаве снижают до 1 - 10 Вт/см,продолжая обработку ультразвуком до полного затвердевания отливки.