Способ непрерывного центробежного литья

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВУ Союз Советских Социалистицеских Республик(5) М. Кл В 22 Э 13/00 Госудерствеииый ометет Совета Иинистрав СССР ее делам иэебретений и етирытий(45) Дата опубликования описания 10,05,78(72) Авторы изобретейия Г. А, Анисович, А. Я. Клековкин и В, Г, Никитин Могилевский филиал физико-технического института ЛН Белорусской ССР(54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ Изобретение относится к литейному производству, преимущественно к литью полых цилиндрических изделий из чугуна и других металлов.Известен способ непрерывного центробежного литья, включающий вращение кристаллиэатора охлаждаемого водой с одновременйым его возвратно-поступательным перемещением, заливку в кристаллиэатор и периодическое вытягивание из него заготовки 1,1 Е Применение этого способа ограничено для целого ряда сплавов, например для чугунов, так как большая скорость охлаждения отли:ваемого изделия приводит к возникновению в нем термических напряжений, а в чугунных изделиях - и к образованию отбела. Такие иэделия имеют высокую твердость, хрупкость, не поддаются механической обработке, Для устранения этого явления изделия подвергаютО отжигу, что удлиняет технологический цикл литья и ухудшает свойства металла. Кроме того, отлитые таким образом изделия, имеют столбчатую структуру, а соответственно и низкие прочностные свойства. 25 2Недостатком известного способа является и то, что в нем применяются относительно длинные кристаллизаторы (надо обеспечить полное затвердевание отливки и охладить ее до приобретения прочности, необходимой для нейтрализации центробежных сил,стремящихся ее разорвать). Срок службы такого кристаллизатора невелик иэ-за термических напряжений и постоянного трениянего вытягиваемой отливки,Известен также способ получения литыхполых заготовок, заключающийся в том, чтожидкий металл заливают во вращающийсяводоохлаждаемый кристаллиэатор и периодически вытягивают из него отливаемую заговку Г 21 .Однако этот способ позволяет получитькачественную равномерную по длине структуру отливки, так как в результате контакта жидкого металла с медным водоохлаждаемым прессовым элементом на нем происходит намерэание металла (образуется такназываемая отсечка"). В результате каждаяпоследующая порция металла не имеет структурно однородной связи с предыдущей и всяотливка состоит как-бы из сваренных междусобой элементов.Способ це обеспечивает полную ликвидацию продольных трещин в отливаемом изделии, так как практически невозможно осуществлять при помощи башмаков радиальную равномерную по окружности поддержкуизделия непрерывно ца протяжении всей зонывторичного охлаждения,Применение этого способа также ограничецо для целого ряда сплавов (например,для чугунов), так как и недостатки, связанные с большой скоростью охлаждения заливаемого металла вначале в водоохлаждаемом кристаллиэаторе, а затем в зоне вторич ного охлаждения присуши ему в полной мере, В результате в отливке возникают термические напряжения и отбел. Это вызываетнеобходимость применения дополнительныхопераций термообработки, например отжиг,Кроме того, необходимо применение вращающегося водоохлаждаемого прессового элемента, привода возвратно-поступательногодвижения толкателя, систем подвода и хранения инертного газа.Целью изобретеция является повышениекачества отливаемых изделий.Для этого предлагается способ, по которому в зазоре между внутренней поверхностью кристаллизатора и кристаллиэуюшимся изделиИм подают газовое давление, например, нагнетанием воздуха.Принципиальное отличие описываемого способа заключается в том что нагнетание взазор между кристаллизатором и отливаемым изделием сжатого газа (воздуха) создает последнему радиальную равномерную поокружности поддержку, в результате которойизделие находится как бы на "воздушнойподушке"40Устранение контакта между внутреннейповерхностью кристаллизатора,соответствуюшей зоне эатвердевания, и отливаемым изделием ликвидирует трение между ними,45что, в свою очередь; уменьшает растягиваюшие напряжения в изделии, а следовательно,уменьшает вероятность образования в немразрывов и трещин.Радиальная равномерная по окружностиподдержка изделия сжатым воздухом компепенсирует радиальные растягивающие напряжения в затвердевшей корочке в условияхвоздействия центробежных сил и предотвращает возникновение продольных трещин ипрорыва жидкого металла.Кроме того, соэдаЬаемый зазор междукристаллизатором и отливаемым иэделиемслужит термическим сопротивлением, уменьшающим скорость отвода тепла от изделия,замедленное охлаждение которого предотврашает образование столбчатой структуры, а вчугунных изделиях - образование структурно-свободного цемецтита (отбела), Такимобразом, отпадает необходимость в.последующей дополнительной термообработке (отжиге)изделия, которая удлиняет технологическийцикл литья и ухудшает свойства металла,На чертеже изображена схема процессалитья.В относит".пьно короткую зону заливки(длиной 0,5 + 1,0 диаметра изделия) водоохлаждаемого кристаллиэатора 1 вводят затравку (на чертеже не показана), Послевключения вращения кристаллизатора издозировочного ковша 2 через заливочноеустройство 3 с постоянной весовой скоростью заливают жидкий металл 4. В это жевремя в зону эатвердевания нагнетатот сжатый газ (воздух), Металл заполняет зонузаливки кристаллиэатора и примерзает кзатравке, Начинается рост корочки отливаемого изделия 5.Через. определенное время от начала заливки, в течение которого образуется твердая корочка металла, включается механизмвытягивания (на чертеже не показан), Впроцессе вытягивания неполностью затвердевшая часть изделия попадает в зону затвердевания, внутренний диаметр зоны заливки,Между затвердевшей корочкой изделия и кристаллизатором образуется искусственный воздушный зазор (его величину выбирают в зависимости от размеров отливки и свойствметалла в пределах 2+ 10 мм).После извлечения отливаемого изделия5 на длину, равную заданному шагу, вытягивание прекращается. Жидкий металл навсем протяжении процесса литья поступаетнепрерывно. Через указанный выше промежуток времени извлечение иэделия повторяется,Таким образом, неполностью затвердевшаячасть отливаемого иэделия находится в зонезатвердевания под радиальным равномернымпо окружности давлением, как-бы на "воздушной подушке". Утечка газа (воздуха непрерывно восполняется,Время выдержки изделия в зоне затвердевания в зависимости от его размеров и физических свойств металла регулируют скоростью вытягивания так, чтобы к моменту выхода из этой зоны в изделии произошли необходимые структурные превращения, например для чугунного изделия распад автек-. тического цементита.Периодическим вытягиванием изделие выводят иэ кристаллизатора и окончательно охлаждают, например водо-воздушной смесью.609503 1 О 15 одпис ное Тира Порезка извлекаемого изделия на мерные куски производится одним из известных способов огневой или механической резки.Положительный эффект, достигаемый благодаря применению описываемого способа, заключается в следукц;ем: поддержка отливаемого изделия сжатым воздухом позволяет ликвидировать контакт изделия со значительной частью кристаллизатора, благодаря чему существенно уменьшается сила трения между ними, а следовательно, уменьшаются растягивающие напряжения в изделии и вероятность образования в нем разрывов и поперечных трещин; радиальная равномерная по окружности поддержка изделия компенсирует радиальные растягивающие напряжения, возникающие в затвердевшей корочке в условиях воздействия центробежных сил, и предотвращает образование в ней продольных трещин и прорыва жидкого металла;между отливаемым изделием и кристаллиэатором создается искусственный воздушный зазор, играющий роль термического сопротивления при отводе тепла от изделия, что . предотвращает образование в нем столбчатой структуры и термических напряжений, а в чугунных изделиях - образование структурно-свободного цементита (отбела), благодаря чему отпадает необходимость в последующей дополнительной термообработке (отжиге) иэделия, которая удлиняет технологический цикл гит) и ухугго свойстветалла; способ 013 ы)х 5 от увы;гг 1 ь срокслужбы кисталлизатоов, так как оцл имеют в этом случае отос.те. короткуюзону контакта с горячил 1 мотгцгом (О, 5 + 1от диаметра изделия); способ прост, нвтребует применения медноо огоохлг,жддомого вращающегося прессового элемента, иивода возвратго-гоступатолыого движения толкатегя и кристаллизатора, систем подводаи хранения инертного газа, а также егорасхода; способ позволяет получать качественную равномерную по длине структуру отливки, так как ливидирует образовали такназываемой "отсечки",Формула изобретенияСпособ непрерывного центробежного литья, включающий заливку металла в кристаллизатор и периодическое вытягивале из него 20 отливаемого изделия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения качества литья, в зазоре между внутренней поверхностью кристаллиэатора и кристаллизующнмся изделием создают газовое давление, напри мер нагнетанием воздуха.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент США М 3771587,кл. В 22 П 11/12 1973, ЗО 2. Авторское свидетельство СССР Яо 341590 кл. В 22 3 13/00 1968.г филиал ППГ Патентг, Ужгород, ул, Проектная,