Способ получения отливок и слитков

. В 8 ЬБИЕА 1 АВТО РСК СВИДЕТЕЛЪСТ ргическии инс- В. В. Килочкин СССР986.ОТЛИВО лургии при полюбой формы, в ивки сопровожмепри рмы, про- миз ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(57) Использование;в металучении слитков и отливок лкоторых затвердевание отл Изобретение относится к области таллургии и может быть использовано получении слитков и отливок любой фо в которых затвердевание отливки со вождается питанием жидким расплаво прибыли.Для измельчения структуры зерна металла и улучшения его служебных свойств к настоящему времени разработаны способь воздействия на жидкий металлический расплав в отливке и в ее прибыли,Известен способ получения отливок, заключающийся в воздействии на кристаллизующийся металл электромагнитным полем, Недостатками этого способа являются; низкий кОэффициент использования энергии, громоздкость устройств, сложность осуществления способа. при отливке крупных отливок в песчано-глинистые формы, возможность замешивгния в расплав окружающего воздуха.(е Я 2 но 1 76478 1 А 1 дается питанием жидким расплавом из прибыли для улучшения качества литого металла при упрощении способа его получения. Сущность: способ воздействия на металл прибыли заключается в погружении рабочего органа в верхний слой металла прибыли, рабочий орган в момент окончания заливки погружают перпендикулярно верхнему уровню расплава на глубину 0,01-0,10 высоты прибыли и перемещают горизонтально, перемешивая поверхностный слой расплава, с частотой от 0,1 до 2,0 перемещений (или возмущений) расплава в каждой точке его поверхности за 1 с. Известен способ получения слитков, заключающийся в газоимпульсной обработке расплава, Недостатками способа являются;разрушение песчано-глинистой формы, за- ф сорение Отливки неметаллйческими включе- с ниями, засасывание в расплав газов. Кроме,( того, способ подразумевает наличие дорогостоящего оборудования для всасывания и снагнетания газа.Известен способ виброобработки жидкого металла (принят за прототип), включающий обработку жидкой фазы слитка возвратно-и оступ атель ными движения ми погруженного в жидкую фазу полого метал- а лического стержня.Обработку ведут после заполнения металлом внутренней полости погруженного стержня на 0,2 - 0,4 ее объема при соединении с атмосферой. Рекомендуемая глубина погружения стержня составляет 0,85-0,95 высоты металла в прибыльной части слитка, При этом происходит интенсивное перемебыли, не исключает напраеленной та шивание всего объема жидкой фазы слитка в процессе виброимпульсного воздействия. Недостатками йзвестного способа являются: разрушение песчано-глинистых форм, засорение отливки неметаллическими включениями, возможность захвата окружающего воздуха турбулентным потоком перемешиваемЪго.расплава, а также затруднМнн 1)сть обработки масс металла,Цель изобретения - улучшение качества литого металла при упрощении способа его получения.Поставленная цель достигается тем, что в способевоздействия на металл прибыли, заключающемся в погружении рабочего органа в верхний слой металла прибыли, рабочий орган в момент окончания заливки погружают перпендикулярно верхнему уровню расплава на глубину 0,01 - 0,10 высоты прибыли и перемещают горизонтально, перемешивая поверхностный слой расплава, с частотой от 0,1 до 2,0 перемещений (или возмущений) расплава в каждой точке его поверхности за 1 секунду. Перемещения продолжаются от момента окончания заливки расплава в форму до конца затвердевания металла в отливке и прибыли, т, е. до момента времени, когда из-за увеличения вязкости металла вблизи температуры ликвидуса становится невозможным воздействие на расплав, Роль рабочего органа исполнительного механизма может выполнять: пруток металла, пластина; несколько отделенных друг от друга прутков, пластин и т. пмеханически скрепленных в единое целое.Достигаемый положительный технический эффект от предлагаемой совокупности действий объясняется следующим образом.При моделировании процесса кристаллизации расплава авторы использовали известный способ, Моделирование на прозрачной модели из тиосульфата натрия (Йа 2 Я 20 з 5 Н 20) позволило обнаружить, что недопущение образования затвердевшей корочки на поверхности прибыли перемешиванием слоя расплава, оговоренной выше глубины, металлическим прутком приводит к охлаждению расплава в верхней части прибыли и образованию мелких, изолированных друг от друга кристаллов, Опускаясь вниз в гравитационном поле и под воздействием нисходящих конвективных потоков эти кристаллы оседают на дно формы, образуя мелкую однородную структуру во всем объеме отливки.Очевидно, что связанное с объемной кристаллизацией образование мелких изолированных друг от друга кристаллов в при 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 кристаллизации от стенок и дна формы, При этом следует учесть, что напркатвлленнйяк кристаллизация будет иметь место лишь до начала воздействия на прибыль, которое приводит к инициализации "дождя" изолированных кристаллов, подавляющего направленную кристаллизацию.Опыты показали, что предлагаемый способ улучшения качества металла эффективен: а) для вертикального питания расплавом тела отливки по направлению сверху вниз, б) для горилзойтальнокго питания расплавом тела отливки из прибыли (в зоне действия прибыли).Необходимым условием образования в прибыльной части мелких изолированных друг от друга кристаллов, а следовательно, и достижения поставленной цели изобретения является наличие свободной от корочки закристаллизовавшегося металла поверхности прибыли. Поддерживать это условие позволяет погружение рабочего органа в прибыль на оговоренную выше глубину. Меньшая, чем 0,01 высоты прибыли, глубина погружения рабочего органа неэффективна, т, е. в этом случае возможно образование на поверхности прибыли корочки затвердевшего металла. Цель изобретения достигнута не будет. Большая, чем 0,1 высоты прибыли, глубина погружения рабочего органа в прибыль йриводит к вовлечению в область воздействия за счет физических свойств металла (вязкости, несжимаемости и др.) практически всего объема кристаллизующегося металла, т. е, к известным техническим решениям (см, выше). Цель изобретения достигнута не будет,В качестве материала рабочего органа может быть использован металл с температурой плавлейия не ниже, чем температура плавления металла отливки.Цель изобретения достигается лишь в том случае, когда частота воздействия на расплав находится в пределах 0,1 - 2,0 перемещений за 1 секунду. Частота перемещений меньшая нижнего предела, приведет к тому, что в паузах между воздействйями пройдет направленная кристаллизацйя от стенок и дна формы, металл не будетиметь мелкозернистой равноосной структуры, таким образом цель изобретения достигнута не будет, Частота перемещений раксплава, большая верхнего предела, приводит к "замешиванию" в расплав газов, обломков корки затвердевшего металла: металл будет насыщаться гетерогенными включениями. Цель изобретения доСтигйутанебудет, т, к. подобные включения приводят к ухудшению структуры имеханических свойств "мелла.6 ф1764781 55 Сравнение предложенного технического решения с прототипом позволяет выявить отличительные признаки, что дает возможность сделать вывод о соответствии 5 его критерию изобретения "новизна".В результате поиска авторы не Обнаружили техническое решение, содержащее от-" личительные признаки изобретения, 10 следовательно, предложенное решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия",1 Предлагаемый способ осуществляется 15следующим образом. В литейную форму; ли-,бо в изложницу, имеющую прибыльные полости, заливают жидкий металл. В моментокончания заливки расплава в прибыль перпендикулярно его свободной поверхности 20вводят рабочий орган (металлический пруток) на глубину, равную 0,01 - 0,10 высотыприбыли (см. фиг. 1; на фиг. 1: а - телоотливки; б - тело прибыли; в - рабочийорган; Ь - глубина погружения рабочего органа, т. е. высота слоя перемешиЬаемогорасплава в прибыли). После этого рабочийорган начинают перемещать в горизонтальной плоскости, охватывая максималЬно возможную площадь поверхности. Траектория 30перемещения конца рабочего органа в расплаве может быть различной: периодические синусоидальные кривые, отрезкиломаной линии, вращение по кругам, элипсам и другим линиям, Движения рабочего 35органа препятствуют образованию сплошной корочки затвердевшего металла на поверхности расплава в прибыли и приводят квозникновению большого количества изолированных кристаллов металла в перемещиваемом слое расплава,Предлагаемый способ обеспечивает получение однородной мелкокристаллитной структуры, улучшение механических 45 свойств металла отливки. Технология осуществления.способа более проста и экономична по сравнению с известными решениями(см. прототип и аналоги), тэк как воздействию подвергается лищь тонкий по верхностный слой жидкого металла, а не весь объем металла отливки,Пример конкретного выполнения, .,Способ опробовали в лаборатории литейного производства Мариупольского металлургического института.Опыт. 1. Была отлита партия слитков из алюминйевого сплава АЛ 2, Размер,слитков: 82 х 82 х(115+45) мм. Высота йрибыли 45 мм, Температура заливки 730 С. Воздействие осуществляли "стальным прутком ф 2,5 мм, вводя егопослезаливки вприбыль отливки и перемещая "его в двух взаимоперпендикулярных направлениях в горизонтальной Плоскости. Количественные параметры воздействия и результаты осмотра макротемплетов, а также механические свойства образцов, отобранных от слитков, приведеныв таблице 1,Опыт 2, Была отлита партия отливок из бронзы Бр. А 7. Воздействие осуществляли аналогично опыту 1. Результаты опыта представлены в таблице 2.Полученные результаты показывают, что осуществление воздействия с параметрами,. находящимися в оговоренных выше пределах (М 3, 4, 5 опытов М 1 и М 2), обеспечивает достижение поставленной цели.Способ позволяетповысить по сравнению с прототипом однородность металла, что приводит к улучшению качестваотливок, при этом механические свойства возрастают в среднем на 20%,Ф ор мул а и зоб рете н и я Способ получения отливок и слитков, включающий заливку расплава в литейную форму и воздействие на расплав в прибыльной части посредством перемещения рабочего органа, погруженного в расплав перпендикулярно зеркалу расплава, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества отливок и слитков и упрощения процесса обработки, погружение рабочего органа ведут после окончания заф ливки на глубину 0,01 - 0,10 высоты прибыльной части, а воздействие осуществляют на поверхностный слой расплава, перемещая конец рабочего органа в горизонтальной плоскости на указанной глубине из исходной в исходную точку с частотой 0,1 - 2,0 колебаний величины заданной траектории за 1 с,1764781 Таблица 1 начвние по 10 замерам значение по 3 обрвэцвм средне среди Таблица ечание ф среднее значение по 10 замерам ф+ среднее значение па 3 образца Реда кт ректор В. Петраш НТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго л.Гагарина, 1 О аказ 3333 ВНИИП Параметры и результаты опытое па получению отливок алюминиевого сплава дг 12 Параметры и результаты опытоа по получению отливок из бронзы бр. 4 Составитель А. СкрТехред М.Мо ргентал Тираж 341 Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5