Способ подготовки металлической формы к заливке

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 703246 А 22 О 15/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТО У СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Научно-производст по механизации, робо вершенствовайию рем на предприятиях черно (72) В, А. Ващенко-Гор ков и Г, А. Храпаль (53) 621.746.073(088.8) (56) РЖ Технология ма й. 7, реф. 7 Г 367 П. венноеобьединение тизации труда и соонтного обеспечения й металлургии ский, А, М, Сьемщишиностроения 1986 ся пр водств ий. в еимущест- машиночастности пвышения луавтомах.литейных ивкой мерабочую на графи- последуювнешним атур 423 м способе зая один раз и ий необходими кокиля от сия нового,изким по тегаемому явллических фразование нля термическ щитное покрыеред последуо выполнить тарого покрыхнической сущляется способ орм к заливке, а рабочих поим послойным(54) СПОСОБ ПОДГОТОВКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ФОРМЫ К ЗАЛИВКЕ Изобретение относитвенно к литейному произ устроительных предприятможет быть использовано для истойкости литейных кокилей в потических и автоматических линияИзвестен способ подготовкиметаллических кокилей перед залталла, включающий нанесение нповерхность антипригарного слоятовой или керамической основе сщей сушкой этого слоя нагревоми ла до темпер сточником теп 73 К. Однако в это ие используетс ющей заливко перации очист ия для нанесен Наиболее бл ости к предла одготовки мета ключающий об ерхностях коки(57) Изобретение относится к литейному производству машиностроительных предприятий. Целью изобретения является повышение долговечности литейной формы, а также увеличение прочности огнеупорного покрытия. Ожидаемый зкономический эффект от использования предлагаемого способа составит 1766,7 тыс, руб. Экономия достигается за счет снижения удельного расхода оснастки на производство 1 т тюбингов, Между рабочим и изоляционным слоями покрытия напыляют электрорезистивный материал, а перед заливкой производят разогрев рабочего слоя до температуры не ниже температуры окончания кристаллизации, 1 ил. распылением тонкои эащитнои пленки изкерамических материалов (циркон, окисьмагния и др.),Недостатком известного способа является низкая термостойкость покрытия, а следовательно, и металлоформы вследствие скачкообразного роста термических напряжений в покрытии из-за теплового удара (большой разницы температур между заливаемым металлом и рабочей поверхностью покрытия) в момент заливки металла. Кроме того, и ри контакте жидкого металла с покрытием происходит заполнение металлом микронеровностей и канальных пор покрытия, где он кристаллизуется и, будучи увлекаемый основной движущейся массой жидкого металла. пытаясь продолжить движение. разрушает поверхностный слой покрытия, При этом вырванные вместе с металлом частицы покрытия, воздействуя на оставшееся покрытие как абразив, вызывают дополнительное его разрушение, так называемый автоабразивный износ.50 55 Целью изобретения является повышение долговечности литейной формы, а такжеувеличение прочности огнеупорного покрытия.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу подготовки металлической формы к заливке, включающему послойное нанесение термическимнапылением на рабочие поверхности формы рабочего и изоляционного слоев огнеупорного покрытия, между рабочим иизоляционным слоями покрытия напыляютэлектрорезистивный материал, а перед заливкой производят разогрев рабочего слояпокрытия до температуры не ниже температуры окончания кристаллизации.Предлагаемый способ позволяет повысить жаростойкость литейной оснастки с покрытием и увеличить механическуюпрочность покрытия в условиях интенсивного термоциклирования.При этом до предлагаемого способа разогрев напыленного слоя за счет пропускания электрического тока через напыленныймежду рабочим и изолирующим керамическими слоями покрытия реэистивный слойне производился.На чертеже изображена схема элементалитейной оснастки с огнеупорным покрытием по предлагаемому способу.Схема состоит из основы 1, подслоя 2,изолирующего 3 и реэистивного 4 слоев,рабочего слоя 5, токоподводов 6, источника7 питания электрическим током, коммутирующего устройства 8 и термопары 9.Перед заливкой жидкого металла, например чугуна с температурой 1350 С, через поверхность литейной оснастки 1,защищаемой многослойным огнеупорнымпокрытием 2-3-4-5, на реэистивный слой 4покрытия подается при помощи коммутирующего устройства 8, источника 7 питания ичерез токоподводы 6 электрический ток, чтообеспечивает разогрев резистивного слоя ивследствие теплопередачи рабочего слояпокрытия. При этом толщину изолирующегослоя 3 набирают в 1,5-2 раза больше толщины рабочего слоя 5 для обеспечения преимущественно более быстрого разогревапоследнего. Таким образом изолирующийслой 3 выполняет двойную функцию - тепло- и электрозащиты низлежащих подслоя иосновы,При достижении в рабочем слое температуры, на 50-100 С превышающей температуру окончания кристаллизациизаливаемого металла, производят заливку,при этом электропитание реэистивногослоя прекращается. При снижении температуры рабочего слоя покрытия ( в интервале 5 10 15 20 25 30 35 40 45 между заливками) ниже заданного предела по сигналу от термопары 9 с помощью коммутирующего устройства 8 снова подается ток на резистивный слой покрытия до установления заданной температуры рабочей поверхности, коммутирующее устройство 8 снова подает ток на электрорезистивный слой, подготавливая литейную оснастку к новой заливке.В целях предупреждения трещинообраэования эа счет увеличения термических напряжений холодное покрытие разогревают по определенному закону; в области температур 20-500 С со скоростью не выше 4 С/мин; в интервале температур 500- 1000 С - выше 10 С/мин. Вследствие уменьшения разности температур между нагретой поверхностью покрытия и заливаемым металлом снижается тепловой поток в покрытие и устраняется опасность "теплового удара", вызывающего образование трещин на поверхности и в объеме покрытия. Поскольку температура рабочего слоя покрытия выше температуры окончания кристаллизации для заливаемого металла, последний, попадая в неровности покрытия и поры, не затвердевает и при перемещении металла относительно поверхности покрытия не вызывает растрескивания поверхностного слоя (вызываемого обычно перемещением эакристаллизовавшихся объемов металла за счет динамического воздействия основного потока металла), предупреждая возникновение автоабразивного износа.П р и м е р, При разработке автоматической линии для кокильной отливки чугунных тюбингов рабочие поверхности кокилей защищают плазменным напылением огнеупорного защитного покрытия, При этом в месте наибольшего термического и динамического воздействия заливаемого металла - литниковой чаше - для повышения общей стойкости кокиля применяют предлагаемое покрытие и способ повышения его термостойкости. Материал литниковой чаши - сталь СтЗ; материал покрытия - подслой из нихрома ПН 80 Х 20 толщиной 0,2 мм; изоляционный слой - диоксид циркония ПЦПфракции 80-150 мкм, толщина слоя 0,8 мм; реэистивный слой - дисилицид молибдена, выполненный в виде зигзагообразной ленты сечением 5 х 0,5 мм, зазор между соседними элементами зигзага 1,0 мм; рабочий поверхностный слой - диоксид циркония марки ПЦПфракции 20-60 мкм, толщина 0,5 мм, Цилиндрические токоподводы сечением 6 мм соединены с резистивным слоем в процессе его напыления, выведены через предыдущие слои и тело основы через1703246 к ,т 3 Ф Составитель А. СьемщиковРедактор И. Дербак Техред М.Моргентал Корректор А. Осаулен аказ 18 ВНИИ Тираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго,Гагарина, 10 изолирующие втулки иэ алунда и соединены через контактор и регулятор РНО с сетью переменного тока 220 В. Разогрев рабочей поверхности литниковой чаши с покрытием осуществляют до 1280 С, что превышает предлагаемыЯ предел для заливаемого металла (заливаемый металл - чугун марки СУ, температура расплава 1280-1300 С). Температуру покрытия замеряют с помощью ППР термопэры, запыленноЯ в рабочий слой покрытия на глубину 0,3 мм.Испытания литниковой чаши с известным покрытием и покрытием по предлагаемому способу показали, что, если в.первом случае стоЯкость не превысилв в среднем 52 залива, то во втором стоЯкость литниковой чаши, а значит и кокиля, составили в среднем 1060 заливов, что обеспечивает бесперебойную работу разливочной линии в одну смену.По окончании смены кокили заменяют и вышедшие из строя перенапыляют. Проводят также испытания предлагаемой литейной оснастки с огнеупорным покрытием и способа увеличения его тормостойкости при температурах рабочих 5 поверхностей покрытия, ниже предлагаемого предела. формула изобретения Способ подготовки металлической фор мы к заливке включающийпослойное нанесение термическим напылением на рабочие поверхности формы рабочего и изоляционного слоев керамического огнеупорного покрытия, о тл и ч э ю щ и й с я тем, что, с 15 целью повышения долговечности литейнойформы, э также увеличения прочности огнеупорного покрытия, между рабочим и изоляционным слоями покрытия напыляют электрорезистивныЯ материал, в перед за ливкой производят разогрев рабочего слояпокрытия до температуры не ниже температуры окончания кристаллизации.