Способ литья

/смг лГГ,ъ1 ОПИСАНИЕ" ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскии Социалистические Республик(22) Заявлено 11, 12. 78 (21) 269 3891/22-02с присоединением заявки Йо(51)М, Кд,3 В 22 0 13/00 Государстаенный комитет ССС Р по делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 74.042 (088 8) Дата опубликования описания 30.12,80(72) Авторы изобретения Е.А. Таран, В.Д. Лахманюк, А.ф. Прохода, А.П. Бессчетнов и Г.Б. Шамес Научно-исследовательский институт специальных способов литья(54) СПОСОБ ЛИТЬЯ Изобретение относится к области литейного производства и может применяться при изготовлении фасонных отливок из сплавов черных и цветных металлов в поле действия центробежных снл.Известен способ изготовления отливок в постоянных формах, в частности в формах для центробежного литья, при котором рабочую поверхность постоянной формы предварительно покрывают защитным слоем, причем для создания защитного слоя приме" няют намагничивающиеся сыпучие материалы, которые до заливки, в процессе заливки и после заливки металла удерживаются на стенках форьы при помощи магнитного поля 1. Недостаток данного способа заключается в том, что при этом невозможно получение фасонной наружной поверхности, отливки получаются низкого качества: с газовыми раковинами н неметаллическими включенияьв.Для улучшения качества отливок при заливке вводят рафинирующий флюс причем перед подачей флюса на струю металла в жидкий металл вводят, металлический порошок в общем количе 2стве с флюсом составляющий 1-5 отвеса заливного металла 2.Недостаток указанного способа заключается в том, что флюс, распределившийся ближе к свободной поверхности, менее интенсивно взаимодействует с расплавом, чем флюс, располагающийся вблизи наружной поверх-,ности форьы, вследствие чего рафини 10 рование идет неравномерно и недостаточно эффективно, что не исключаетобразование неметаллических включений, газовых раковин и других дефектов. Кроме того, способ не поэволя 15 ет получать отливки с фасонной наружной конфигурацией,В качестве прототипа выбран,способ литья, заключающийся в том, 9 что в полость изложницы устанавливают модель, заполняют зазор междумоделью и изложницей ферромагнитнымсыпучим материалом, скрепляют егомагнитным полем, удаляют модель, аз заливают жидкий металл в полость изложницы и осуществляют кристалли"зацию отливкиНедостаток укаэанного способазаключается в том, что отливки 30 получаются низкого качества, посколь"ку отсутствует рафинирование металла при формировании отливки,Целью изобретения является создание способа литья, позволяющего повысить качество отливок и получатьотливки с фасонной наружной конфигурацией.Достигается поставленная цель засчет того, что в способе литья, преимущественно в поле действия центробежных сил, включающем установку вполость изложницы модели, заполнениезазора между моделью и изложницейферромагнитным сыпучим материалом,скрепление его магнитным полем,удаление модели, заливку жидкого металла в полость изложницы и кристаллизацию отливки, на внешнюю поверхность модели наносят рафинирующийматериал сплошным слоем, а послекристаллизации отливки отработанныйрафинирующий слой удаляют со сторонысвободной поверхности отливки до момента егЬ полного эатвердевания,причем перед .удалением повышают жидкотекучесть отработанного слоя путемввода флюсов на основе фторидов металлов на свободную поверхность.При этом рафинирующий материал наносят на внешНюю поверхность моделислоем толщиной 0,05-0,30 толщиныстенки отливки,На чертеже приведена схема реализации способа.На внешнюю поверхность модели1 наносят рафинирующий материалсплошным слоем 2. Этот слой можетбыть изготовлен из различных материалов: солей, флюсов, шлаков,в том числе синтетических,и др.Для чугуна, например, может быть использован слой, содержащий (преимущественно) кальцинированную соду либо хлориды натрия, калия, фториды этих же металлов и др.Для изготовления, например, заготовок иэ бронзы и латуни может быть испольэован Флюс следующего состава, вес.%:Плавиковый шпат 15-25Бура 10-25Хлористые соли 5-15Кальцинированнаясода 10-35Могут быть использованы для формирования .рафинированного слоя также смеси, содержащие фториды металлов,борный ангидрид.В частности., для алюминиевых сплавов целесообразно использовать известные смеси хлористых, фторсодержащих и других солей, например,вес.Ъ: йаСР 40; КСО 50;. ча АИ 6 СоР Ф.Э рафинирующий слой могут быть введены связующие, отверждаемые в холодном или в горячем состоянии.Модель .с наружным рафинирующим слоем заданной толщины фиксированно устанавливают в изложницу, а зазорКроме того, рафинирующий слой,переместившийся на свободную поверх между изложницей и рафинирующим слоем заполняют сыпучим ферромагнитнымматериалом и воздействуют на негомагнитным полем необходимой величины, в результате чего частицы ферромагнитного материала сцепляютсямежду собой.После скрепления сыпучего ферромагнитного материала модель удаляютизвестными методами. Если модель из.готовлена иэ пенопласта или другого10 аналогичного материала, она можетбыть удалена выжиганием.Оставшийся на поверхности формырафинирующий слой может быть частично расплавлен, например, в процессевращения изложницы перед заливкойжидкого металла в нее.Расплавление рафинирующего слояможно осуществить различными известными методами, например методом элек 2 О тронагрева (электродуга, электронным лучем и др.), лазерным лучем,причем выбор источника нагрева зависит от состава рафинирующего слоя,конструкции изложницы и других факторов. Для регулирования скорости25 расплавления рафинирующего слоя внего можно ввести предварительнотакже добавки, выделяющие тепло привзаимодействиис расплавом (экзотермические и др.).30 При достижении иэложницей оборотов, превышающих критическое значение, т.е. обеспечивающих отсутствиедождевания расплава, осуществляютзаливку жидкого металла, Рафинирующий слой, распределенный по всей поверхности формы, при взаимодействиис жидким металлом очищает его отразличного рода неметаллических включений.4 О Вытеснение рафинирующего слоя жидким металлом в поле действия центробеных сил весьма эффективно,поскольку силы, способствующиеперемещению к свободной поверхнос-.ти неметаллических включений враэ больше, чем, например, приобычном стационарном литье (кгравитационный коэффициент, равный обычно. 30-100).При литье в поле действия, на 5 О пример, магнитных сил существенноусиливается тепло- и массообменжидкого и рафинирующего слоя.Рафинирующий слоя при предлагаемом способе вытесняется более тяже 5 лыми частицами металла под действием .центробежных сил на внутреннюю(свободную) поверхность отливки,защищая ее от возможного окисления;частицы рафинирующего слоя, проходячерез всю толщу жидкого металла, вмаксимальной степени ассимилируютпри этом неметаллические включения,вредные примеси и газы, 7914465 10 15 20 25 ность, создает условия для направленной кристаллизации металла, исключая образование второго встречного фронта кристаллизации и связанных с ним соответствующих дефектов отли- вок.После перемещения отработанного рафинирующего материала к внутренней(свободной) поверхности отливки и окончания кристаллизации его удаляют до момента полного затвердевания. Удаление отработанного рафинирующего слоя со свободной поверхности отливки может быть осуществлено различными методами, например механическим.Для повышения жидкотекучести отработанного рафинирующего слоя (перед удалением) в него могут быть введены(например, на свободную поверхность) различные флюсы на основе фторидов: МаГ, КГ, ИдГ, СаГ, йаА 6 Г, а также йа 2 СО, йаС 8, КС 6, ЕпС 6Количество флюсов, необходимых для повышения жидкоподвижности отработанного рафинирующего слоя, и их состав назначают в зависимости от массы отливки, химсостава и физических свойств рафинирующего слоя.Могут быть введены в отработанный рафинирующий слой перед его удалением ингредиенты, выделяющие тепло (экэотермические и др.).На рафинирующий слой может быть нанесена огнеупорная облицовка перед установкой модели в изложницу.Облицовку (покрытие) можно нанести различными известными методами (пульверизацией, окунанием, методом электрофореза, шликерным методом). В качестве основы огнеупорной облицовки(покрытия) используют шамот, огнеупорную глину, циркон, нитрид бора, муллит, плавленный кварц, графит и другие ингредиенты. В зависимости от заливаемого расплава, материала рафинирующего слоя и других факторов для изготовления огнеупорной облицовки (покрытия) могут быть использованы различные связующие вещества, затвердевающие в холодном или горячем состоянии.Таким образом, предложенный способ литья, при реализации его, например,в поле действия центробежных сил обеспечивает получение отливок с фасонной наружной конфигурацией высокого качества, повышение коэффициента использования металла и снижение трудоемкости механической обработки,Вследствие того что флюс, образующийся при расплавлении рафинирующего слоя, защищает металл от окисления при заливке и кристаллизации отливки, эфФективно рафинирует его в изложнице от Вредных примесей (неметаллических включений,газов) непосредственно в процессе формирования отливки, а также утепляет внутреннюю поверхность заготовки,ЗО 35 40 45 50 55 60 способствуя направленной кристаллизации металла в изложнице, улучшается макро- и микроструктура литого металла, повышаются плотность и механические свойства отливок.Способ обеспечивает значительный экономический эффект за счет сниже" ния объема мехобработкн наружной поверхности на 10-50, повышенйя качества отливок и может быть подсчитан в каждом конкретном случае.П р и м е.р. На экспериментальной центробежной установке в литейном цехе опытного завода проводили опробование предлагаемого способа литья.Для этого на наружную поверхность пенополистироловой модели наносили рафинирующий слой толщиной, равной 0,03-0,05 ммтолщины стенки отливки, Рафинирующий слой содержал криолит, фторид натрия и хлорид натрия в раэ" личных комбинациях, в качестве связующего использовали поливиниловый спирт. После нанесения рафинирующего слоя модель помещали в немагнитную форму, а зазор между рафинирующим слоем и формой заполняли Ферромагнитным сыпучим материалом. После этого включали магнитное поле для сцепления ферромагнитного материала, модель выжигали, а рафинирующийслой со стороны свободной поверхности частично расплавляли в процессе вращения формы и заливки в форму жидкого чугуна. Чугун применяли следующего химсостава, вес.: С 3,4; 51 2,7 Мп О,б; Р 0,084;0,029 при температуре 1320+10 С. Форму вращали со скоростью 400 об/мин. После перемещения рафинирующего слоя на свободную поверхность и окончания кристаллизации отливки вводили флюс, содержащий СаГ 2, и отработанный рафинирующий слой удаляли.Для сравнения заливали чугун в обычную центробежную форму и в песчаную стационарную форму.В результате проведенных испытаний установлено, что предложенный способ позволяет устранить в отлив" ках газовые раковины, снизить содержание неметаллических включений на 15-20 по сравнению с литьем в обыч" ную центробежную форму (без рафинирующего слоя) и на 25-40 по срав" нению с литьем в станционарную песчаную форму, Наилучшие результаты получены при толщине рафинирующего слоя, равном 0,05 - 0,3 толщины стенки отливки (для различных комбинаций компонентов флюса).При снятии стружки на глубину 2-3 мм в отливках, полученных по предложенному способу, газовых раковин и других включений со стороны свободной поверхности не обнаружено.. В некоторых опытных отливках,по"лученных в обычную центробежную Форму, обнаружено до трех газовых ра791446 Формула изобретения Составите Техред М. Редактор Д. Павло аказ 9177/9 Тираж 889 ВНИИПИ Государственног по делам иэобретени 3035, Москва, Ж, РауПодписноекомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/ илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 ковин с максимальным размером1,5 мм, а при литье в обычные стационарные песчаные форьы количествораковин достигло 3-5 с максимальным,размером 2-4 мм. 1. Способ литья, преимущественнов поле действия центробежных сил,включающий установку в полость изложницы модели, заполнение зазорамежду моделью и изложницей Ферромагнитным сыпучим материалом,скрепление его магнитным полем, удаление модели, заливку жидкого ме"талла в полость изложницы и кристаллизацию отливки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения качества отливок, на внешнюю поверхность модели наносят рафинирующий материал сплошным слоем, а послекристаллизации отливки отработанныйрафинирующий слой удаляют со сторонысвободной поверхности отливки до момента его полного эатвердевания,причем перед удалением повышают жидкотекучесть отработанного слоя путемввода флюсов на свободную поверхность2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что рафинирующийо материал наносят на внешнюю поверхность модели слоем толщиной 0,050,30 толщины стенки отливки.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе35 1, Патент ФРГ Р 1558154,В 22 С 3/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССР9 445514, В 22 0 13/00, 1973.3. Патент ФРГ 9 13014 39, 31 Ь 9/00,щ 1969. А. Минаевалинка Корректор О,Ковинская