Способ изготовления отливок направленным затвердеванием

ОП ИСА ИЗОЬРЕТ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ 1) Дополнительное к авт. свид-ву 1 (21) 326943) ПриориТет Опубликовано 30.11.82. Бюлл Дата опубликования описания ао делам нзобрет и открытий 2) Авторы Ф. Завьялов, Е, Б. Глотов, В. и В. И. Доки нзобретеии я 71) Заявител СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОКПРАВЛЕННЫМ ЗАТВЕРДЕВАНИЕМ Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам литья деталей в оболочковые керамические формы с направленным затвердеванием металла.Известен способ литья, включающий на.рев деталей в расплаве солей или легкоплавких металлов 11.Данный способ неудовлетворителен, так как для охлаждения деталей в жидком хлад- агенте последние вынимают из ванны с расплавом и помещают в охладительную среду с переносом через воздух.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ, включающий нагрев керамической оболочковой формы, заполнение ее металлическим расплавом с последующим контактным охлаждением в легкоплавком расплаве, находящемся в полости между нагревательным устройством и оболочковой формой 12.Недостатком известного способа являет ся то, что он не позволяет обеспечить требуемое качество отливки, так как при этом способе невозможно осуществить с высокой точностью нагрев выше температуры кристаллизации металла отливки и вследствие того, что необходимая для этого длительная выдержка оболочки в зоне нагрева приведет к ее деформации. К тому же на качество отливки отрицательно влияет неудовлетворительный процесс направленного 5 затвердевания из-за неэффективного охлаждения, которое проводится на всей высоте отливки,Цель изобретения - повышение качества деталей и экономичности процесса.Поставленная цель достигается тем, чтосогласно способу литья деталей, включающему нагрев керамической оболочковой формы, заполнение ее металлическимрасплавом -с последующим контактным охлаждением в легкоплавком расплаве, находягцимся в 15 полости между нагревательным устройствоми оболочковой формой, последнюю размещают в тигле перед заливкой в него легкоплавкого сплава, нагрев ее в последнем ведут до температуры, превышающей температурч кристаллизации металла отливки, а 20после заливки оболочковой формы расплавленным металлом осуществляют охлаждение путем вытеснения легкоплавкого сплава таким же по составу сплавом, имеющим тем- пературу ниже температуры кристаллизацииметалла отливки, подавая его в нижнюю часть тигля.На чертеже изображено устройство для реализации способа.Предлагаемый способ позволяет повысить качество отливаемых деталей за счет улучшения условий нагрева и охлаждения оболочковой формы. Использование для нагрева оболочки легкоплавкого спяава обеспечивает конвективный нагрев ее без коробления выше температуры кристаллизации отливки.Охлаждение путем вытеснения легкоплавкого сплава таким же по составу сплавом позволяет регулировать с высокой точ. ностью диапазон перепада температуры ЬТ = Ткт - Таз за счет конвективного нагрева и охлаждения в жидком сплаве с высоким коэффициентом теплопроводности и провести охлаждение по всей высоте отливки, что обеспечивает последовательное направленное затвердевание и повышает качество готовых деталей.Производительность и экономичность процесса повышаются также благодаря сокращению времени нагрева керамической оболочки и повторному использованию нагретого легкоплавкого сплава (осуществление принципа аккумуляции тепла).Способ реализуется на примере работы устройства, которое состоит из нагревательного устройства 1 с тиглем 2, связанным при помощи трубопровода 3 с плавильной печью 4 для охлаждающего легкоплавкого сплава. Плавильная печь 4 расположена в герметичной камере 5 и связана с трубопроводом 6 для подачи воздуха.В тигле 2 закреплена керамическая форма 7, причем в пространстве между этой формой и тиглем размещен легкоплавкий сплав 8, например олово. В тигле плавильной печи 4 размещен тот же самый легкоплавкий сплав 8. Через сливной носок 9 тигель 2 связан с промежуточной емкостьютермостатом 10. Для приготовления металла отливки предусмотрена плавильная печь 11.Способ осуществляют следующим образом.Прокаленную керамическую оболочковую форму 7 закрепляют в подвешенном состоянии в тигле 2 нагревательного устройства 1. В плавильной печи 4 расплавляют легкоплавкий сплав 8 и путем повышения давления в емкости обеспечивают подъем легкоплавкого сплава в трубопровод 3. Затем полость между тиглем 2 и керамической формой 7 заполняют тем же легкоплавким сплавом 8 и с помощью нагревательного устройства 1 производят нагрев керамической формы и окружающего ее сплава 8 до требуемой температуры, После чего в керамическую форму из плавильной печи 11 заливают металл отливки. Одновременно в тигле печи 4 доводят температуру сплава 8 до температуры охлаждения. Путем повы 5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 шения давления воздуха (или инертного газа) в камере 5 с помощью трубопровода 6 обеспечивают движение легкоплавкого сплава из тигля печи 4 в тигель 2.При этом движущийся холодный легкоплавкий сплав из тигля печи 4 постепенно снизу вверх омывает керамическую форму 7 и тем самым ее охлаждает, а горячий легкоплавкий сплав, находящийся в тигле 2, через сливной носок 9 сливается в емкостьтермостат 1 О. Одновременно с началом перекачки легкоплавкого сплава из печи 4 в тигель 2 производят отключение полностью или посекционно снизу вверх нагревательного устройства 1. После затвердевания отливки в керамической форме последнюю извлекают из тигля 2, частично снимают давление в камере 5, в результате чего легкоплавкий сплав через трубопровод 6 перетекает в тигель печи 4. Вместо извлеченной формы устанавливают новую, из емкости-термостата 10 в тигель 2 заливают находящийся в ней легкоплавкий сплав и далее процесс повторяется.Кроме приведенного пневматического устройства для подачи холодного легкоплавкого сплава на керамическую форму могут быть использованы также другие устройства, например магнитодинамический насос или устройство в виде керамической трубки, опущенной одним концом к нижнему торцу формы, причем подача холодного легкоплавкого сплава в последнем примере производится путем свободной заливки сверху.Предлагаемый способ литья деталей может осуществляться в атмосфере воздуха, инертного газа или в вакууме, Он опробован при литье пластин с габаритами 5 Х Х 75 Х 300 мм из сплава ВАЛ - 10 (Ткрист.=650 С) в керамическую форму толщиной 6 мм без прибыльной системы. Нагрев керамической формы производится совместно с оловом, помещенным в тигель печи сопротивления, После достижения оловом и формой температуры 700 С в керамическую форму сверху заливают сплав ВАЛ - 1 О. Затем в тигель вставляют шамотную трубку с зазором 30 мм от нижнего торца тигля и внутренним 9 30 мм и производят заливку охлаждаюдего олова, нагревого до 250 С, поднимая трубку со скоростью 100 мм/мин. Вытесняемый горячий металл сливают в поддон, Для сравнения указанные пластины залива)от в аналогичные формы, помещенные в горячий расплав олова, натретого до 700 С После заливки сплава ВАЛ - 10 форму вынимают из горячего расплава олова и переносят в холодный расплав олова, нагретого до 250 С с вертикальным погружением.По результатам металлографического исследования установлено, что пластины, отлитые известным способом, имеют рассеянную пористость 5-го балла по шкале ВИАМ и рыхлоты на высоте 150 мм, начиная с середины отливки до заливочной воронки.977108 формула изобретения Гу авитель В И. Верес852ственногобретений 35, Рау г. Уж го Сост ль Тех ред Тираж ВНИИПИ Государ по делам изо 3035, Москва, Ж -Филиал ППП Патент, едактор А. Моты аказ 8780/ 3Пластины, отлитые предлагаемым способом, или не имеют пористости совсем, или имеют пористость на уровне 1 - 2 балла.Предлагаемый способ получения деталей позволяет обеспечить повышение качества деталей, что обеспечивает значительный экономический эффект в литейном производстве. Способ изготовления отливок направлен- О ным затвердеванием, включающий нагрев оболочковой формы, заполнение ее расплавленным металлом и контактное охлаждение в тигле с легкоплавким сплавом, имеющим температуру ниже температуры кристаллизации металла отливки, отличающийся тем, . что, с целью повышения качества отливок и экономичности процесса, оболочковую форму размещают в тигле перед заливкой в него легкоплавкого сплава, нагрев ее в последнем ведут до температуры, превышающей температуру кристаллизации металла отливки, а после заливки оболочковой формы расплавленным металлом осуществляют охлаждение путем вытеснения легкоплавкого сплава таким же по составу сплавом, имеющим температуру ниже температуры кристаллизации металла отливки, подавая его в нижнюю часть тигля. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Гуляев А. ПМеталловедение. М Металлургиздат, 1977, с, 290.2. Патент США3584676, кл. 164 - 60, 1971.