Способ литья под газовым давлением

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2403,80 (21) 2897218/22-02 Ф) М КЛ с присоединением заявки Йо(23) Приоритет В 22 0 18/04 Государственный комнтет СССР по амам нзобретеннй н открцтнй(54) СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ носится к литейномуастности к литью сада газовых давлеИзобретение произ водству, в применением пер ний. роние1 емомуся спом, 30 Известен способизготовления отливок ваккумным всасыванием, согласно которому после сборки и герметизации формы в ее рабочей полости создается разрежение. При этом эа счет разницы давлений полости Формы и герметичной камеры с расплавом последний заполняет полость формы и под действием разницы давлений п исходит кристаллизация и охлажде отливки 11,Однако при такой равномерной скорости нарастания разницы давлений заполнение формы и кристаллизация отливки проходят при малой величине этой разницы. В этом случае не обеспечивается получение высоких Физико-механических свойств отливок, Уве личение скорости нарастания разницы этих давлений способствует замешиванию газов в объем расплава и еще большему ухудшению свойств отливок и повышению брака.Наиболее близким к предлага по технической сущности являет соб литья под газовым давление включающий сборку формы, герметизациюкамеры с расплавом, заполнениеформы расплавом в процессе нарастаниразрежения в ней с последующим поднятием разрежения до 410 - 600 ммрт. ст., выдержку до кристаллизацииотливки, разборку формы и удалениеотливки 2).Однако этот способ также не обеспечивает получение достаточно высоких свойств отливок иэ-за небольшойконечной разности давлений в камереи Форме, особенно для отливок,имеющих металлоемкие узлы. Кроме того, при небольшой скорости нарастания разницы давления трудно обеспечить заполнение тонкостенных отливок значительной протяженности.Цель изобретения - повышение качества и увеличение номенклатурылитья,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу литья,включающему сборку формы, герметизацию камеры с расплавом, заполнениеформы расплавом в процессе нарастания разрежения в ней с последующимподнятием разрежения до 410 600поднятием разрежения до 410 - 600 мрт. ст выдержку до кристаллизацииотливки, разборку формы и удалениеотливки, после заполнения формы расппавом на него подают газ под избыточНым давлением 0,7-6,5 кгс/см.При этом подачу газа осуществляютпри понижении температуры потока,расплава . на 10 - 80 С ниже температуры ликвидуса заливаемого расплава.Кроме того, целесообразно скоростьнарастания давления увеличить пропорционально скорости снижения температуры потока расплава, при этом коэффициент пропорциональности составляет 0,01 " 0,15 кгс/см с С.оСпособ осуществляется следующимобразом.После сборки и герметизации формысоздают разрежение, обеспечивая необходимую скорость нарастания разницы давлений в форме и камере. Прискорости нарастания этой разницы давлений, не превышающей величину 0,020,04 кгс/см.с достигается плавное,беэ захвата газа, заполнение полостиформы расплавом. После заполненияполости формы для повышения качестваотливок, в частности для улучшенияих физико-механических свойств иснижения пористости, на зеркало расплава в камере подается газ под давлением 0,7-6,5 кгс/см, Для тонкостенных отливок большой протяженности доокончания заполнения формы расплавомиз ее полости производят быструю откачку воздуха со скоростью 0,150,18 кгс/см с, создавая разрежениев ней величиной 0,4 - 0,2 кгс/смУменьшениеобъема воздуха, которыйнеобходимо удалить .из формы, благоприятно сказывается на качестве отливок. Однако во многих случаях этого оказывается недостаточно и расплав переохлаждается в форме, не заполняя ее. В этом случае целесообразно газ под давлением на зеркало расплава подавать еще до заполнения форьы при снижении температуры потокарасплава. Для регулирования скорости заполнения формы можно увеличитьскорость нарастания давления газа нарасплав пропорционально снижению скорости температуры расплава,После кристаллизации отливки поддействием на расплав повышенного газового давления последнее снижаетсядо атмосферного, отливка охлаждается,форма разбирается, отливка удаляетсяи цикл повторяется вновь.Рекомендуемые пределы технологи"ческчх параметров выбраны на основеэкспериментальных данных и обусловлены следующим.Снижение избыточного давления газана расплав в герметичной камере.довеличины менее 0,7 кгс/см снижаетмеханические свойства для большинствасплавов до уровня отливок, полученныхлитьем в кокиль. Увеличение этого дав ления выше 6,5 кгс/см не приводит ксущественному повышению уровня механических свойств отливок и экономически нецелесообразно, посколькуприводит к удлинению технологическо"го процесса и излишнему расходу газа.Более высокий уровень давления требуется для сплавов, затвердевающихв широком интервале температур.Подача давления газа на потокрасплава вызвана необходимостью увеличения формозаполняемости сплава,резко снижающиеся при понижении температуры потока расплава до определенной величины. Так, для подавляющего большинства сплавов при сниже 15 нии температуры потока до величинына 10 С ниже температуры ликвидусадля данного сплава, его способностьк заполнению формы снижается на 8095 и для ее повышения требуется29,применение трудноосществимых газовыхдавлений (50 кгс/см ).Повышение давления газа на расплав при понижениитемпературы его потока на величину,превышающую температуру ликвидусадля данного сплава на 120 С, нецеолесообразно, поскольку формозаполняемость его еще достаточно высока. Дляширокоинтервальных сплавов подачадавления газа на расплав должна бытьосуществлена при более высокой температуре потока,Поскольку резкое повышение давления газа на расплав может повыситьскорость потока расплава до величины, превышающей технологически доИ пустимую, скорость нарастания давления газа (Ч, кгс/см с) должна бытьпропорциональна скорости снижениятемпературы потока расплава (Т,С/с)и выражается уравнением.40Чр = К Т,где К - коэффициент пропорциональности, определяющий сКорость нарас-тания давления при понижении температуры потока на 1 С (кгс/см с -С),4 При коэфФициенте пропорциональности более 0,15 скорость потокарасплава превышает технологическинеобходимую величину, резко повышаябрак отливок,При коэффициенте пропорциональности менее 0,01 не обеспечиваетсязаполнение Формы расплавом при технологически необходимой температуре заливки. Более высокие значения коэффициента пропорциональности рекоменду ются для сплавов с широким интервалом кристаллизации.П р и м е р Отливку деталиКрыльчатка из сплава марки АЛ 9весом 3,5 кг изготавливают в метал 60 лической форме, имеющей температуру250 в . 270 фС. Толщина крыла отливки3 - 0,2 мм, основания - 40 мм. Температура расплава в раздаточном тигле680 - 700 С, После сборки и герме897393 Формула изобретения Составитель Г.КибовскийРедактор А.Алексеенко Техред Е. Х;:рнтончик Корректор А.ференц Тираж 852 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытии 113035 у Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 11814/14 филиал .ППП Патентф,г. Ужгород, ул. Проектная, 4 мы создается разрежение, при котором начинается ее заполнение потоком расплава, После заполнения расплавом массивной подошвы отливки (через 2 с после начала образования разрежения) скорость нарастания разрежения увеличивают до 0,15 кгс/см. с, дастигая конечной величины разрежения 0,4 кгс/см. При достижении темпера- руты потока расплава 580 - 590 фС (через 5 с после начала образования раз режения) на зеркало расплава в герметичной камере подают гаэ под давлением. Скорость нарастания давления составляет 0,8 кгс/см 1 с. Время подачи давления 6 с, конечное давление газа на расплав в герметичной каме" ре 4,5 кгс/см . После заполнения расплавом полости формы прекращается образование разрежения. При давлении газа в герметичной камере 4,5 кгс/см 4. отливка кристаллизуется в течение20 15 с, затем давление в камере снижается до атмосферного, отливка охлаждается в течение 20 с, форма разбирается, отливка при температуре 400 4500 С удаляется и цикл повторяется, 5 вновь. Механические свойства отливки, полученной этим способом следующие для крыльев предел прочности составляет 25 кгс/см, относительное удлинение - 7; для основания предел ЗО прочности составляет 26 кгс/см, относительное удлинение - 8.Полученные механические свойства отливок на 10 - 15 выше, чем при литье вакуумным всасыванием, что объясняется незначительным объемом газа, присутствующим в Форме во время ее заполнения расплавом.и значительным давлением газа, действующим ,на расплав во время кристаллизации отливки.40Технико-экономический эффект, который может быть достигнут при ис" пользовании способа на единице оборудования, составляет 22260 руб. 1. Способ литья под газовым давлением, включающий сборку форьа, герметизацию камеры, с расплавом, запол" нение Форьы расплавом в процессе нарастания разрежения в ней с последующим поднятием разрежения до 410 600 мм рт. ст., выдержку до кристал,пизации отлИвки, разборку формы и удаление отливки, о т л и ч а ю щ и й" с я тем, что, с целью повьыения качества иувеличения номенклатуры литья, после заполнения формы расплавом на него подают гаэ под избыточным давлением 0,7-6,5 кгс/смЯ.2, Способ по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что подачу газа осуществляют при понижении температуры потока расплава на 10-80 фС ниже температуры ликвидуса заливаемого расплава. 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что скорость нарастания давления газа увеличивают пропорционально скорости снижения температуры потока расплава, при этом коэффициент пропорциональности составляет 0,01-0,15 кгс/см 4 с ОС. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Гиии Э.И. Отливка крыльчатокметодом вакуумного всасывания.-Литейное производство, 1973, М 5,с. 5-6.2. Авторское свидетельство СССРР 554943, кл. В 22 Р 27/16 1976.