Литниковая система для внутриформенного модифицирования чугуна

(19), (11) 3(51) В 22 С 9 03 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут(54) (57) ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯВНУТРИФОРМЕННОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯЧУГУНА, включающая стояк, реакционную камеру, расположенную в нижней полуформе, и шлакоуловитель,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью стабилизации процесса растворения модификатора при изготовлении крупных отливок, расположенных в двух полуформах, реакционная камера выполнена ввиде параллелепипеда и перевернутой усеченной четырехгранной пирамиды, являющейся нижним продолжением параллелепипеда, при этомотношение объемов параллелепипедаи пирамиды составляет 1:(0,3-1),а площадей большего и малого оснований пирамиды - 1:(0,35-0,8).55 Укаэанный недостаток исключает конструкция реакционной камеры по изобретению, которая благодаря уменьшающейся площади горизонтального сечения, снижает интенсивность Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению отливок из высокопрочного чугуна, и может быть использовано припроизводстве крупных ответственныхмашиностроительных литых деталей 5типа картеров и блоков цилиндровдизельных двигателей.Известны литниковые системыдля внутриформенного модифицирования чугуна в литейной форме, содержащие стояк, реакционную камеруи шлакоуловитель, в которых реакционные камеры имеют различнуюформу 1-3,Недостатком указанных литниковых 5систем является нестабильность процесса модифицирования при увеличении времени заливки расплава свыше 30-40 .с.Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности и достигаемому результату является литниковая система для внутриформенногомодифицирования чугуна, включающаястояк, реакционную камеру, находящуюся в нижней полуформе и шлакоуловитель,Указанная литниковая системарекомендуется при массовом производстве машиностроительных отливок влитейных формах металлоемкостью.20100 кг. Время заливки одной формыв зависимости от металлоемкостисоставляет 10 - 30 с, что характеризует быстротечность процессов, происходящих в реакционной камере, З 5и.снижение влияния на них факторов,изменяющихся во времени. Несмотряна изменение массовой скорости заливки, при небольшой металлоемкости форм правильно рассчитанная 40площадь реакционной камеры обеспе.чивает достаточно равномерное растворение модификатора и распределение модифицирующих элементов вовсем объеме металла отливки 4 .45Недостатком указанной литниковой системы является неравномерность растворения модификатора впротекающем расплаве в случае увеличения времени заливки авыше 3040 с, имеющиеместо при изготовлении крупных отливок массой более100 кг.Цель изобретения - стабилизация процесса растворения модификатора при изготовлении крупныхотливок, расположенных в двухполуформах,Указанная цель достигается тем;что в литниковой системе для внутриформенного модифицирования чугуна, включающей стояк, реакционную камеру, расположенную в нижней полуформе, и шлакоуловитель,реакционная камера выполнена в видепараллелепипеда и перевернутой 65 усеченной четырехгранной пирамиды,являющейся нижним продолжениемпараллелепипеда, при этом отношение объемов параллелепипеда и пирамиды составляет 1:(0,3-1), а площадей большого и малого основанияпирамиды - 1:(0,35-0,8),На чертеже представлена предлагаемая литниковая система,Литниковая система содержит реакционную камеру, верхняя часть 1которой представляет параллелепипед и обеспечивает постоянствоплощади контакта расплава с модификатором в процессе заполнения нижней полуформы 2. Процесс заполнения характеризуется практическипостоянной массовой скоростью заливки ввиду постоянства гидравлического напора, определяемого высотой Н уровня расплава в чаше надвыходным сечением литниковой системы, При заполнении верхней полуформы 3 вследствие уменьшения гидравлического напора Н уменьшаетсямассовая скорость заливки, и поэтому необходимо уменьшение площадиконтакта модификатора с расплавом,что обеспечивает нижняя часть ре-акционной камеры, имеющая формуперевернутой четырехгранной пирамиды 4, являющейся продолжениемпараллелепипеда,Литниковая система .работает следующим образом.Процесс заливки форм, в которых,отливки или их части располагаютсяв верхней полуформе, характеризуются изменяющимся массовым расходомжидкого металла, Вследствие уменьшения гидравлического напора разности уровней металла в стояке и от.ливке уменьшается массовый расходжидкого металла, определяющий скорость перемещения последнего в литниковой системе. При заполнениичастей отливки, расположенных выше плоскости разъема, вследствиеуменьшения масового расхода и практически постоянной скорости растворения модификатора, отнесенной кединице его поверхности в реакционной камере, имеет место неравномерность поступления сфероидизатора в расплав, В результате частьрасплава будет перемодифицирована(пересыщена модифицирующими элементами), тогда как другая недомодифицирована из-эа отсутствия модификатора в реакционной камере, выз,"ванного интенсивным растворениемего в предыдущий период.1057167 Структура чугуна, ЪШГ Образец МЯ ост. Ъ Литниковая система6,8 520 0,035 0,054 0,028 90 Известная 100 8,5 555 1,5 430 70 7,8 525 0,039 0,046 95 Предлагае- мая 100 8,2 540 0,036 7,3 520 взаимодействйя модификатора с рас"плавом в конечной стадии процессазаливки формы и тем самым обеспечивает равномерный и оптимальный уровень модифицирования металла.На основе экспериментальных данных получено, что отношение объемов частей реакционной камеры параллелепипеда и пирамиды должнынаходиться в пределах 1:(0,3-1), аплощадей. большего и меньшего оснований пирамиды 1:(0,35-0,8) . Объем пирамиды с одной стороны (0,3объема параллелепипеда) ограниченцелесообразностью использования,так кйк, если масса части отливкив верхней полуформе менее 0,3 массы части отливки в нижней полуформе, реакционная камера обычной формы (параллелепипеда) достаточноэффективна, а с другой стороны равен объему параллелепипеда, так какмасса отливки в верхней полуформеобычно не превышает 0,5 общей массы отливки.Отношение площадей большегои меньшего оснований пирамиды объясняется следующим,Площадь меньшего основания пирамиды ограничена с одной стороны(0,35 площади большего основания),тем, что высота спок при массовомвыпуске машиностроительных отливок не превышает 1 м, а с другой.стороны (0,8 площади большего основания) - целесообразностью исполь,зования, так как, если высота части отливки в верхней полуформе не"значительна эйли меньше 0,2 высотыверхней полуформы), достаточно эффективна реакционная камера обычной формы. П р и м е рДля получениясравнительных результатов используют модельную оснастку, позволяющую изготавливать корпусную отливкус прибылью общей массой 200 кг извысокопрочного чугуна методом модифицирования в литейной форме. Высота опок 500 мм. Высота отливкис прибылью 600 мм, причем часть еевысотой 150 мм Формируют в нижней 1 О полуформе, а 350 мм - в верхней,Масса части отливки, располагавшейся в нижней полуформе, составляет 80, а верхней 120 кг, Литни"ковая система обеспечивает запол нение формы расплавом в течение35-40 с, т.е. со средней массовойскоростью заливки 5 кг/с.Для модифицирования железокремнемагниевая лигатура (7 М), име О ющая фактор растворимости модификатора равный 0,045 кг/сфсм в количестве 1,0 Ъ от металлоемкостиФормы, что составляет 2,0 кг приобъеме 400 см.25Заливку формы осуществляют расплавом чугуна, имеющим следующийхимический состав, Ъ: углерод 3,52кремний 1,93; марганец 0,56 и сера 0,021.Температура расплава при заливке составляет 1420 ф 10 С, Из полученных отливок разрезают три образца (1- из нижней части отливки, 2 - из верхней части отливки, 3 - из области разъема полуформ). Исследуют структуру чугуна, содержание магния и механические свойства,Результаты испытаний представле ны в таблице. Механические свойстваЗаказ 9441/12 Тираж 813 Подписное ВНИИПИ 1 осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1.13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП Патент , г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Полученные результаты свидетель= ствуют о неравномерности структуры и свойств металла отливки, получаемой при использовании известной литниковой системы. Несмотря на имеющее место перемешивание жидкого металла в полости отливки и некоторое усреднение химического состава, можно отметить неравномерностью распределения остаточного магния и, как следствие, неравномерность структуры - свойств металла отливки, что может привести к поломке детали при эксплуатации.Ожидаемый экономический эффект составляет 50 000 руб. в год.