Литейная форма

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК шен ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР(71) Днепропетровский ордена Трудовго Красного Знамени металлургическиинститут им. Л.И, Брежнева(56) 1, Патент Японии У 44-20727,кл. В 22 Р 19/00, опублик. 1969.2. Авторское свидетельство СССРВ 732072, кл. В 22 Э 19/00, 1977.3Авторское свидетельство СССРУ 632479, кл. В 22 П 19/00, 1977. ЯО, 1101329 3(511 В 22 П 19/00 В 22 С 9 28(54)(57) ЛИТЕЙНАЯ ФОРМА для изготовления биметаллических отливок, содержащая твердую вставку, размещенную в рабочей полости формы, и закрепленные на боковой поверхности вставки прокладки для уменьшения напряжений в заливаемом металле, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения трудоемкости удаления внешнего слоя металла после эксплуатации отливки, прокладки выполнены в виде трубок, причем по крайней мере две из них имеют площадь отверстия больше остальных в 1,5- 3,0 разапри этом одни концы трубок выведены из полости литейной ф формы, а противоположные концы заглуИзобретение относится к литейному производству, в частности к отливке прокатных валков.Известна литейная форма в способе изготовления составного прокатного валка. Особенность ее заключается в том, что в литейную форму устанавли" вается металлическая перегородка толщиной 15-20 мм. Жидкий металл заливают через тангенциальную литни" ковую систему с внутренней и внешней стороны перегородки. В результате применения этой технологии получают валок, состоящий из твердого наружного слоя и мягкого внутреннего слоя 1.Известный способ не обеспечивает многократного использования оси вал" ка, хотя износу при эксплуатации подвергается только наружный слой валка Не.обеспечивается также компенсация усадки наружного слоя отливЪки при затвердевании на толстостенной металлической перегородке.Известна армирующая вставка для изготовления биметаллических отливок, преимущественно прокатных валков.Сущность известного изобретения заключается в том, что на осевом вскладыше выполнены винтовые канавки правого и левого направления. В качестве армирующей вставки применена проволока из металла с более низкой температурой плавления,.чем температура солидус заливаемого металла, витки которой размещены в винтовых канавках осевого вкладьппа, причем проволока может быть выполнена из алюминиевого сплава 23.При такой технологии заливаемый металл может смыть легкоплавкую про" волоку, что приведет к возникновению значительных усадочных напряжений в получаемом наружном слое.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой является литейная Формас армирующей вставкой и размещенными на ее поверхности промежуточными прокладками, предназначенными для уменьшения внутренних .напряжений в заливаемом сплаве, Прокладки выполняются из легкоплавкого сплава с толщиной 0,8-1,2 величины линейной усадки заливаемого сплава, Кроме того, на армирующей вставке, могут быть выполнены канавки с общим объе- мом, равным 0,7"0,9 объема прокладки иэ легкоплавкого сплава 33. 5 10 15 г 0 25 30 35 40 45 50 55 Однако заливаемый расплав может расплавить прокладки в Процессе заливки, особенно при получении массивных отливок. Кроме того, насыщение заливаемого сплава легкоплавким металлом не всегда способствует получению необходимой микроструктуры наружного слоя.Цель изобретения - уменьшение трудоемкости удаления внешнего слоя металла после эксплуатации отливки.Поставленная цель достигается тем, что в,литейной форме для изготовления биметаллических отливок, содержащейтвердую вставку, размещенную в рабочей полости формы, и закрепленные на боковой поверхности вставки прокладки для уменьшения напряжений в заливаемом металле, прокладки выполнены в виде трубок, причем по крайней мере две из них имеют площадь отверстия больше остальных в 1,5-3,0 раза, при этом одни концы трубок выведены из полости литейной формы, а противоположные концы заглушены.В предлагаемой литейной форме компенсация усадки залитого на твердую вставку металла происходит за счет сжатия полых трубок, металл которых нагревается залитым металлом до пластического состояния. В сечении трубки могут иметь любой профиль: круглый, квадратный, эллипсовидный и др. Закрепляют трубки на вставке например, сваркой в отдельных точках, что не требует наличия специального оборудования при изготовлении формы. Удаляют наружный слой с твердой вставки после эксплуатации отливки за счет того, что две трубки выполнены с площадью отверстия в 1,5-3,0 раза больше площади отверстия остальных трубок. При усадке наружного слоя они полностью не сплющиваются. В отверстия этих трубок заливают жидкость, например воду, которая при замораживании расширяется и разрывает металл наружного слоя.Увеличение площади отверстия трубок более чем в 3 раза уменьшает сечение внешнего слоя металла и снижает его прочность. Значение площади трубок менее 1,5 площади остальных не обеспечивает эффекта разрыва наружного слоя.Один торцовый конец трубок выполнен глухим для предотвращения попадания в их полость жидкого ме(2) 100=7,8 мм,Дт М - 4 б 33,2 Р 3,14(7 8) талла, что может нарушить процесскомпенсации усадки наружного слоя.Второй конец выведен из полости литейной формы и служит для удалениявоздуха из трубки в момент ее сплющивания усаживающимся металлом привыведении обоих концов трубок изполости литейной формы, исключаетзакупоривание воздуха и торможениеусадки в случае отливки детали с 10различной толщиной стенки.На чертеже изображена литейнаяформа для изготовления биметаллических отливок.Форма содержит прокладки 1-3,выполненные из трубок, закрепленных вокруг твердой вставки 4,которая размещена в рабочей полостиформы 5.По крайней мере две трубки 3 . 20на противоположных. сторонах вставки4 выполнены с площадью отверстия в1,5-3 раза большей площади отверстияостальных трубок 1 и 2. Один торцо-.вый конец 6 трубок 2 выведен из полости формы 5, а второй 7 выполненглухим..Литейная Форма содержит такжекалибРованный кокиль 8, установленныйна опоку нижней шейки 9 с формовочной смесью 10 и поддоном 11, центрируацнм осевой вкладыш 4 внизу элемента литниковой системы 12 с тангенциальным литниковым питателем 13и металлоконструкцию 14, центрирую 35щую вкладыш 4 вверху.На участке с большей толщиной полости формы 12 по сравнению сувеличение суммарной площади отверстий достигнуто путем установки боль,шего количества трубок 2 или размещения их "елочкой" (трубки 1),Заливку металла в полость литейной формь) 5 производили через литни-.ковую систему 12 с тангенциальным " 45литниковым питанием 13. Давление,возникающее при усадке наружногослоя отливки 5, сжимает твердуювставку 4. Полые трубки 1-3, нагретые залитым металлом до пластического состояния, компенсируют возникшие напряжения в кристаллизующиесплавы за счет уменьшения площадисвоего отверстия. Полностью несплющиваются две трубки 3 на проти 55воположных сторонах вставки 4, площадь отверстий которых в 1,5-3 разабольше площади остальных трубок. 329 4Глухие торцовые концы 7 предотвращают попадание жидкого металла в полость трубок а выведенные торцы трубок б из полости формы 5 обеспечивают удаление воздуха при сплющн" ванин трубок.П р и м е р. Отливка прокатного валка из хромо-никелевого чугуна исполнения СПХН-б 5. Усадка (У) составляет 1 р 57. На ось радиусом г = 100 мм из стали марки 35 Л закрепляют две стальные тонкостенные трубки (% -2) с внутренним диаметрам д т (ии 1 и иве трубки ка противоположных сторонах оси с внутренним диаметром д рб 2 (мм). Расчет диаметра Д и общего количества трубокпроизводится из условия компенсации усадки заливаемого металла по следующим формулам:+2, (1)45тс14,где =-. З" Р+М,)яв:леу ю (ъ.+е.ю 1;- толщина полости формы междутвердой вставкой и кокилем;И , - коэффициент зоны действияФтрубок, определяемый экспериментальноПри постановке исходных данных в формулы (1) и (2) имеем К установке в литейную форму приняли 14 шт. трубок, из них 12 шт, диаметром 7,8 мм и 2 шт с большейв 2,3 раза площадью отверстия. Тогдай тр = 7,8 Г 2,3 = 11,8 ммВставку с трубками устанавливали и закрепляли в кокиле с внутренним диаметром 340 мм. В высушенную и нагретую форму заливали чугун прио1320 С. Качество отливок определяли после их разрезки и исследования макроструктуры границы биметаллического слоя. Наличие трещин в наружном слое и зазоре по границе слоев считали браковочным признаком.Визуальный осмотр отливки показал, что 12 трубок были полностью сплюще1101329 После замораживания воды бандаж валка треснул и был легко удален с оси.Примеры изготовления биметаллических отливок в предлагаемой литей ной форме сведены в таблицу. ОтношениеплоТрубки, распределенные равномерно повсей окружноститвердой вставки ОбМакроструктураграницы разделамежду слоями отливки Трубки на противоположных сторонахоси с увеличеннойплощадью отверстия щееколичествотрубок,штук щадиотКоли- честКоли- Диачест- метр, во мм штук Площадьотверстияоднойтрубки,мм Диаметр,мм во,штук меньшей 1 2 11,8 109,9 12 7,8 47,8 14 2,3 Хорошее качествосоединения наружного металла с вкладышем; в двухтрубках имеетсяотверстие для заливки жидкости 2 2 135 1434 12 78 478 3 2 9,6 71,7 12 7,8 47,8 14 314 ф 1,5 То же 4 2 85 574 12 7,8 47,8 14 1,2 В двух трубках сбольшим диаметромотверстия практически отсутствуют,что исключает отделение наружногометалла от вставки 12 7,8, 47,8 5 2 146 167 3 14 3,5 ны в результате усадки сплава, а2 трубки, площадь которых увеличена.в 2,3 раза, частично. В оставшуюсяполость заливали воду, торцы трубокзаглушали, охлаждали жидким азотом. Площадьотверстияоднойтрубки,мм 2 верстиябольшейтрубки к Хорошее качествосоединения. В двухтрубках сохранились отверстиядостаточные длязаливки жидкости В двух трубках с большим диаметром сохранились отверстия, эквивалентные диаметру 12,3 мм, что неце. лесообразно ввиду ослабления прочности наружного металла101329 8емкость удаления наружного металла со вставки.Экономический эффект от сокращения расхода валков в чистовых клетяхмелкосортных станов Криворожсталисоставит. не менее 24,4 тыс.руб. Составитель В. Николаев ктор Е, Папп Техред И. Асталош КорректорГ. РешетТираж 775 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Раушси д. 4 ал ППП "Патент Ужгород, ул. Проектная,4 Применение разработанной технологии изготовления биметаллических отливок позволяет многократно использовать твердую вставку, уменьшает. трудозатраты при ее подготовке и снижает . трудоПодпи митет ткрыт я наб