Способ центробежного литья полых стальных заготовок

(54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ ПОЛЫХ СТАЛЬНЬ 1 Х ЗАГОТОВОК Изобретение относится к литейному производству, а более конкретно. к центробежному, литью полых стальных заготовок в окрашенные охлаждае.мые металлические изложницы.Известны способы центробежного э литья стальных заготовок, которые включают вращение изложницы, нанесение на внутреннюю поверхность изложницы футеровки, заливку и затвердевание расплава 11Для укаэанного способа литья характерными дефектами наружной поверхности отливок является пригар, состоящий из отдельных вкраплений песка15 на глубину 2-2 см и заливов до 8- 10 мм на наружной поверхности.Заливы представляют собой проникновения отдельных струй металла внутрь диспесного покрытия обычно20 из кварцевого песка, при этом засорение наружного поверхностного слоя материалом футеровки составляет 8- 1 О мм, Наличие указанных дефектов вызывает увеличение припусков до10 мм. Для улучшения качества поверхности заготовок в качестве футеровки используются жидкие самотвердеющие смеси с раздельным последовательным введением сыпучих и жидкихсоставляющих смеси при вращении формы с гравитационным коэффициентом1- 120 в период введения жидкой композиции в количестве 20-853 от весаотвердителя 121. Однако пригар и засорение наружного поверхностного слоя отливки " имеет место в этом случае на глу-, бину от 4 до 8 мм.Соотношение жидкой и твердой фазы в используемых для укаэанного способа смесях составляет 0,1-0,2.Известен также способ центробежного литья стальных заготовок, включающий вращение изложницы, нанесение краски на основе сустензии иэ порошка.огнеупорного наполнителяи жидкого стекла, заливку и затвер. -девание расплава 31,Использование указанного способа позволяет избежать появлениятрудноудалимого пригара на наружнойповерхности полых стальных заготовок, однако вызывает появлениепродольных и поперечных трещин. Этоявление обусловлено свойствами покрытия, которые определяются режимом его нанесения на вращающуюся изложницу, строением покрытия по еготолщине и скоростью нарастания отливки со стороны изложницы.Уменьшение прочности покрытиядля устранения вероятности появления трещин и разрывов вызывает появление частиц краски в поверхностном слое отливки.Отсутствие точных технологическихпараметров не позволяет получатьстальные отливки с высоким качествомповерхности. Например, для литья стали рекомендуется при использовании.тонкостенного покрытия толщиной до3,5 мм и 0,8-1,0 мм, применять следующие параметры : соотношение жидкой и твердой фазы в суспензии 1,03,процесс литья, включая нанесениекраски на изложницу вести при 650 и390 об/мин, скорость нарастания стенки отливки 1,76 мм/с. При нанесениитолстостенных облицовок на ЖСС, ссоотношением жидкой и твердой фазы науровне 0,25 рекомендуется футеровку изложницы проводить при вращенииформы со скоростью, соответствующейгравитационным коэффициентам 1-.120.Для уменьшения склонности сталь.ной отливки к образованию горячихтрещин скорость вращения изложницыснижают не в период заливки, а после ее окончания и достижения температуры ликвадуса на ее внутренней поверхности 143.Однако при литье стали в окрашенные металлические формы использование известных приемов2 и 4 ) негарантирует отсутствия трещин, таккак они часто образуются на поверхности отливки уже в период ее заливки. Появление горячих трещин в период заливки обусловлено высокой скоростью охлаждения, способствующей появлению термических и усадочных .напряжений в затвердевающей корочке, которые являются причиной появления микротрещин из-за ее недостаточной пластичности. Под действиемцентробежной силы, возникающей в расплаве под действием вращения, происходит увеличение микротрещин изза образования газового зазора междуотливкой и неровностями на поверхности краски. Твердые неровности краски значительно меньше деформируются, 10 чем при использовании дисперснойпорошкообразной основы без связующего, поэтому слой краски долженбыть очень ровным и гладким, а по"верхностный слой контактирующий сзатвердевающей поверхностью отливкилегко работать на срез, чтобы устранить возможность появления горячих трещин из-за напряженийпревышающих прочность первоначальнозатвердевшей корочки, Нанесение покрытия за один проход при. вращенииизложницы со скоростью 390-650 об/мини с нелимитированной скоростью расхода не обеспечивает качество покрытия и вызывает его осыпание с образованием дефектов от краски. Этовызвано тем обстоятельством, что/вращение изложницы со скоростью,соответствующей гравитационным коэффициентам 1 121, и нелимитирован-ном расходе покрытия на жидкостекольном связующем способствуют появлению неровностей высотой 0,6-1,8 ммна внутренней поверхности покрытия,слабому сцеплению частиц покрытиядруг с другом, содержанию большойостаточной влаги в порах неровностей. Наличие неровностей на покрытии предопределяет появление трещиниз-за торможения усадки отливки подлине, а слабое сцепление краски сизложницей.и наличие большего количества остаточной влаги в неровностях покрытия вызывает появление поверхностных дефектов от смываниякраски и "микровзрывов" в покрытииот остаточной влаги из-за образо. вания пара, сопровождающегося резкимувеличением объема с выбросом покрытия в жидкую поверхность формирую Вщеися заготовки. Легкость работы насрез покрытия при усадке поверхности заготовки не обеспечивается принанесении .его в. виде суспензии заодин-два прохода до слоя 0,-2, и55 расходе, например, 1,5 л/мин, но может быть достигнута, если число проходов окрасочного устройства внутри изложницы по всей ее длине соста.84 9312 30 2564г 1Ф 5вляет 5-15 раз, что возможно призначительно меньшем расходе,Тйповые краски для металлическихформ, например, для кокилей при нанесении их способом распыления сжа"тым воздухом обычно представляютсуспензии, содержащие связующие иимеющие соотношение содержания жидкой и твердой фазы в пределах 1,79,0, а толщина слоя краски состав Оляет 0,1-3,5 мм,Наиболее близким к изобретению.по технической сущности и достигаемому .результату является способ,включающий вращение изложницы, нанесение на нее краски, заливку и последующую кристаллизацию расплаваЯ.Однако этот способ не устраняетпоявление горячих трещин.Цель изобретения- уменьшение по - 20явления горячих трещин и включенийкраски на наружной поверхности заготовок.указанная цель достигается тем,что в способе литья, включающем 25вращение изложницы, нанесение краски, заливку и затвердевание расплава, краску наносят с расходом270-400 мл/мин при вращении изложни-,цы со скоростью, соответствующейгравитацйонным коэффициентам 107192, а в начале заливки расплава скорость вращения изложницы замедляютна период, составляющий 15-404 отобщего времени заливки, весовую скорость заливки поддерживают равной 47 кг/с, а скорость затвердевания заготовки - 0,21-0,41 мм/с.Скорость вращения изложницы в начальный период заливки выбирают изсоотношения где и- скорость вращения изложницы вначальный период заливки расплава, об/мин;- плотность расплава стали,г/смг- радиус внутренней поверхностизаготовки, см.8 результате использования этих приемов предотвращается возможность образования горячих трещин и дефектов от краски из-за неудовлетворительного качества покрытия.Подача краски в количестве 270"55 400 мл/мин обеспечивает равномерность нанесения покрытия по длине изложницы до слоя 0,5-2,5 мм и необходимую плотность за счет поддержания гравитационного крэффициента в пределах107- 192,а использование заливки расплава со скоростью, определяемой иэсоотношения 2564Х 1)Путпозволяет в 2,1 раза снизить давле"ние на твердо-жидкую корочку стали,формирующуюся на границе покрытиерасплав по сравнению со скоростью,оп"ределяемую по формуле Константинова.Например, для заготовки г. = 8,5 сми " = 7;5 по Формуле (1) число оборо- .,тов равнои = -1 в=. 330 об/мин,2564177 хЗ;5 по Формуле Константинова и = = 697 об/мин. 20 ,5 х ,5 Снижение скорости эатвердевания заго" товки до 0,21-0,41 мм/с и заливки до 4-7 кг/с литья стальных заготовок со стенкой 18-175 мм также способствует устранению трещин, за счет снижения термических и усадоч. ных напряжений в затвердевающей корочке металла, особенно в первоначальный момент ее формированияа также. дает возможность ее пластичес-. кой деформации под действием расплава.При быстром нарастании твердо- жидкой корочки из расплава, например, со скоростью выше 0,41 мм/с прьисходит быстрая усадка с образованием газового зазора между поверхностью отливки и формой, а так как давление вращающегося металла дости- гает величин нескольких килограмм на . единицу наружной поверхности отливки, вследствие чего корочка не деформируется, а разламывается с образованием трещины. 8 связи с тем, что нарастание корочки металла при литье в окрашенные изложницы начинается в период заливки расплава, имеется оптимальная скорость заливки и нарастания затвердевшей корочки расплава, превышение которых вызывает появление горячих трещин на поверхности стальных отливок.П р и м е р , Отливают полые цилиндры яз стали 45 Л наружным диаметром 206 мм, толщиной стенки 50 мм и84 7 9312 массой 181 кг и наружным диаметром 162 мм, толщиной стенки 25 мм и массой 104 кг.Отливка проводится в ме- таллические водоохлаждаемые изложницы, внутренняя поверхность которых покрывалась слоем краски толщиной 1,25 мм, Состав краски, вес. 4 маршалит 50, жидкое стекло 7,5, бентонит 1,0, вода остальное. Таблица+ и 0 уПримечание: К=ЗО Технические приемы приведены в табл. 1. Полученные отливки исследуют визуально по состоянию наружной поверхности до и после механицеской обработки с целью выявления следующих дефектов : горячих трещин включений от краски в зоне припусТемпература при заливке стали, СТемпература изложницы,0 СТолщина стенки отливки, мм Расход воды на охлаждениеизложницы, л/мин Скорость вращения изложницы при окраске, об/мин, К Гравитационный коэффициент Толщина слоя покрытиякраски) на изложнице, мм Количество проходов окрасочного устройства внутри изложницы Расход краски из окрашивающего устройства, мл/мин Весовая скорость заливки,кг/с1Время периода замедления скоростивращения при заливке, с Скорость вращения изложницыв нацале заливки, об/мин Скорость вращения изложницыв конец заливки, об/мин Средняя скорость затвердеваниязаготовки, мм/с ка на мехническую обработку, а также наличия заливов (или выливов)металла из-за замедления скоростивращения в нацале заливки. Как видно из результатов, приведенных втабл. 1 и 2 предлагаемые параметры процесса обеспечивают получениенаружной поверхности заготовок безгорячих трещин и дефектов от краски. Использование расхода суспенэиименее 270 мл/мин и вращение изложницы при окраске со скоростью, обеспечивающей гравитационный коэффициент выше 192 не были осуществленыпо техническим ограничениям, обусловленным конструкцией машины и опытных устройств,8,5 8;8 4,8 4,8 4,8 950 1270 950 950 950 107 192 107 107 10710Таблица 2 931284 Наличие дефектовот краски на наружной поверхностиотливки (в зонеприпуска 3 мм) Наличие горячих трещинна наружной поверхностиотливки Наличие дефектов наторце отливки от замедления скоростивращения изложницы опыта Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Нет Есть Нет Нет Нет Составитель А. МинаевТехред Л. Пекарь Корректор Л. Дзятко4 Редактор И. Тыкей Тираж 853 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 3601/9 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Формула изобретения1. Способ центробежного литья полых стальных заготовок, включающий вращение изложницынанесение на нее , краски, заливку и последующую кристаллизацию расплава, о т л и ц а ю.1 щ и й с я тем, цто, с целью уменьшения появления горячих трещин и включений краски на наружной поверх-. ности заготовок, краску наносят с расходом 270-400 мл/мин при вращении изложницы со скоростью, соответствующей гравитационным коэффициен. там 107-192, а в нацале заливки расплава скорость вращения изложницы замедляют на период 15-40 от общего времени заливки, причем весовую скорость заливки поддерживают равной 4-7 кг/с, а скорость затвердевания заготовки 0,21-0,41 мм/с.2. Способ по и. 1, о т л и ц а ю 4 О щ и й с я тем, цто скорость вращения изложницы в начальный период заливки выбирают из соотношения256"п =ф Т где и - скорость вращения изложницыв начальный период заливкирасплава, об/мин;- плотность расплава сали,/,з.т - радиус внутренней поверхности заготовки, см. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Юдин С. Б. и др, Центробежноелитье. И "Машиностроение", 1972,с. 199-204,2. Авторское свидетельство СССРй 521063, кл. В 22 0 13/10, 1975" 3. Экспресс-информация. Технология и оборудование литейного производства, ВНИТИ, 1972Реферативный журнал "Техноло гия и оборудование литейного производства", 1978, 11 4, реф. 4 Г 295.5. Авторское свидетельство СССР У 421424, кл. В 22 О 13/00, 1971