Способ изготовления отливок

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 6 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН чес- итоГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Магнитогорский горно-металлургикий институт им. Г. И. Носова и Магигорский металлургический ком биим, В. И, Ленина(57) Изобретение относится к металлуи литейному производству, в частности к 11 4 В 22 Р 15/00, 23/06, 27/04 нологии отливки прокатных валков и массивных деталей машин. Цель изобретения повышение качества отливок, технологичности процесса литья, снижение брака и расширение возможностей управления процессом литья. Способ предусматривает установку в металлическую форму со сливным отверстием формирующих вставок из легкоплавкого материала, заливку расплава, освобождение отверстия от перекрывающего элемента для выпуска расплава формирующих вставок в заданное время. В качестве материала для перекрывающего отверстие элемента используют легкоплавкий материал, а время выпуска расплава формирующих вставок задают изменением площади 8 боковой поверхности элемента, равной 5 = 1,0 - ; с 5,0 ь 1(1 - 10 4 1), где 1 - время от заливки расплава отливки до выпуска расплава формирующих вставок. 1 3. п. ф-лы, 2 ил., 1. табл. (:5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1Изобретение относится к металлургии илитейному производству, в частности к технологии отливки прокатных валков и массивных деталей машин.Цель изобретения - повышение качества отливок, технологичности процессалитья, снижение брака и расширение возможностей управления процессом литья.На фиг. 1 изображено устройство дляосуществления предлагаемого способа; нафиг. 2 - распределение температуры в телевалка и по толщине стенки кокиля (диаметрвалков 500, 600 и 800 мм; числа на кривых -время в минутах).Способ изготовления отливок включаетустановку в металлическую форму формирующих вставок из легкоплавкого металла,заливку чугуна, открытие предварительнозакрытого элементом отверстия для выпуска расплава формируюших вставок в заданное время. В качестве элемента, которымпредварительно закрывают отверстие длявыпуска расплава формирующих вставок,используют легкоплавкий материал, а время выпуска расплава формирующих вставокзадают изменением площади боковой поверхнОсти элемента согласно зависимости:Я = 1,0 - :5,0 ь 1 (1 - 10 4 ь 1),где Ь - площадь боковой поверхности элемента;1 - время от заливки чугуна до выпуска расплава формирующих вставок.Кроме того, для элемента, которым перекрывают отверстие для выпуска расплаваформирующих вставок, используют легкоплавкий материал с температурой плавления,составляющей 0,5 - ;1,0 температуры плавления материала формирующих вставок,Формула Я = 1,0 - , 5,0 ь( - 10 41) позволяет определить размеры запорного элемента, заранее зная время, необходимое длятого, чтобы произошел процесс затвердевания отливки до заданных параметров. Призначениях коэффициента больше 5,0 и меньше 1,0 наблюдается заметное расхождениерасчетного и фактического результатов, чтосказывается на качестве отливки, при этомпроцент брака резко увеличивается,При значениях температуры плавленияэлемента меньше 0,5 температуры плавленияформирующих вставок не обеспечивается условие компактности и надежности запорногоустройства, при значениях больше 1,0 появляется вероятность несрабатывания запорного устройства, элемент не расплавляется, в результате чего сильно уменьшаетсяпрочность отливки.Представленные номограммы (фиг. 2) показывают распределение температуры в теле валка и по толщине стенки кокиля вовременной развертке для валков диаметром500, 600, 800 мм (для валков диаметром220 мм исследования не проводились) и учитывают относительную толщину стенок кокиля, типоразмеры валков, наличие вставок и т. д, Номограммы являются исходными данными для выведения эмпирической зависимости через математический анализ результатов и их обобшение.Пример. Проводят отливку валков 1 для прокатки швеллера в кокильных формах 2 с внутренним диаметром 220, 500 и 800 мм, В форму вставляют формируюшие вставки 3 - кольца из алюминиевого сплава с т. пл. 660 С, На уровне нижней кромки ниж него кольца в форме находится сливное отверстие 4, куда вставляют элемент 5 цилиндрической формы из различных материалов. Валки предназначаются для черновых клетей. Для достижения необходимой структуры в чугуне валка расплав формирующих вставок необходимо выпускать через 20 мин (по опыту литья данного типа валков). Далее подбирают коэффициент и подсчитывают площадь поверхности элемента по формуле8 = 1,0 - :5,0.1(1 - 10-4 )По известному сечению выпускного отверстия определяют длину элемента по формуле1=ЬГоффгдето, - длина окружности отверстия,окр -1где д; - диаметр выпускного отверстия;%= 3,14.Так, например, для кокильной формы с внутренним диаметром 220 мм и толщиной стенки 15 мм со вставкой из алюминия толшиной 5 мм и запорным элементом из алюминия при диаметре сливного отверстия 40 мм коэффициент равен 1,0. Определяемая по формуле площадь поверхности элемента Ь = 20 см. Длина элемента 1 = 1,6 см.Аналогично ведут подсчеты в остальных опытах.Затем изготавливают элемент цилиндрической формы с.необходимыми размерами и вставляют его в выпускное отверстие. После чего в форму заливают, например, жидкий чугун с температурой 1250 С. Начальная температура кокиля 90 С. Под воздействием тепла расплавляются профилированные вставки, а затем через определенное время (20 мин) плавится запорный элемент, вследствие чего расплав формируюших вставок через выпускное отверстие выходит из формы. Одновременно производится хронометраж. Данные опытов сведены в таблицу,Как видно из таблицы, в пределах значения коэффициента 1 - 5 результаты опытов удовлетворительны, При коэффициенте 0,8 наблюдается заметное расхождение расчетного и фактического времени выпуска расплава формирующих вставок. ПриТемпеДиаметрвалка,Толщинастенкикокиля,Толщина алюминиевой вставки, мм Материал элемента Коэффициент Рас- Диафактичес Соот ноше Площадьпо- верхностиэлемента Результат Опыт ратураплавметрсливнее пения вре- ного времямин элемента, С отверстия,мм мяр мин 1 800 185 1,32 0,9 20 30 15 Бронза 870 18 Эле- Немент удодо влеконца твоне рас- риплав- тельляется ный16 15 То же 2 220 75 3 220 75 660 1 660 1 0,8 20 30 1,0 20 40 Алюминий и 20 19,5 Удовле творительный и15 Свинец 327 15 327 0,495 5,6 20 40 Неудовлетводо конца ртельне рас-ный ляется116 16,8 То ще 1 О 500 335 15 232 0,352 5,8 20 30 Олово 3коэффициенте 5,6 элемент до конца не расплавляется и вскрытие отверстия не происходит. При температуре плавления элемента, большей температуры плавления формирующих вставок, элемент до конца также не расплавляет. С температурой плавления элемента, меньшей 0,5 температуры плавления формирующих вставок, наблюдаются нестабильные результаты. В данном случае элемемнт расплавляется слишком рано. Когда температура плавления элемента находится в пределах 1 - 0,5 температуры плавления формирующих вставок, результаты удовлетворительны. Использование предлагаемого способа изготовления отливок обеспечивает по сравнению с известными способами стабильность качества и снижение процента брака отливок за счет своевременного открытия сливного отверстия, рассчитанного заранее, повышение технологичности процесса изготовления чугунных отливок за счет снижения трудоемкости операций выпуска расплава формирующих вставок; расширение возможностей управления процессом литья за счет устранения необходимости вести наблю дения за ходом затвердевания отливки и возможности произвести слив расплава формирующих вставок в любой необходимый момент времени. 1. Способ изготовления отливок, включающий установку в металлическую форму со сливным отверстием формирующих вставок из легкоплавкого материала, заливку расплава, освобождение отверстия от перекрывающего элемента для выпуска расплава формирующих вставок в заданное время, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отливок, технологичности процесса литья, снижения брака и расширения возможностей управления процессом литья, в качестве материала для перекрывающего отверстие элемента используют легкоплавкий материал, а время выпуска расплава формирующих вставок задают изменением площади боковой поверхности элемента согласно зависимостиЯ = 1,0 - :5,0 ь 1(1 - 10-4 ь 12) где 5 - площадь боковой поверхности элемента;711 - время от заливки расплава отливкидо выпуска расплава формирующих вставок.2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что для перекрывающего отверстие элемента используют материал с температурой плавления, составляющий 0,5 - . 1,0 температуры плавления материала формирующих вставок.Производств Редактор Заказ 30 ВНИИП Пе9осу да 13оставитель Л. ед И. Верес ж 740та СССР по де 35 Раушска предприятие,инае Те Ти Черни Рс/17 ЮРкыФиг.2 ствениого копните 35, Москва, Ж -полиграфическое Корректор С.Подписноелам изобретений и открытияя наб., д, 4/5г, Ужгород, ул. Проектная, 4