Способ центробежного литья

(51)М. Кл. В 22 О 13/02 1 осударстеенный квинтет по делан нзобретеннй н открытнй(5) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ Изобретение относится к литейному производству, точнее к изготовлению тонкостенных чугунных труб, например канализационных, методом центробежного литья.В практике центробежного литья чугунных канализационных труб применяются два способа подачи жидкого чугуна во вращающуюся изложницу: с помощью длинного желоба, перемещающегося относительно изложницы во время заливки (желобный способ) и с помощью воронки с короткой горловиной, неподвижной во время заливки (безжелобный способ). Заливка жидкого чугуна и формирование трубы осуществляются при постоянной технологически обоснованной .(оптимальной) скорости вращения излож.2 о ницы, обеспечивающей быстрое вовлечение расплава в круговое движение. Техноло ги чески обоснованная (опти мал ьная) скорость вращения изложницы(формы) обеспечивает при этом равномерное распределение жидкого чугу-,на по сечению формы и таким образомдостигается получение равной толщины стенки трубы и исключается дождевание (падение) вовлеченного во вращение расплава. Расчетная скоростьЮ 2 оопределяется по формуле игде и - количества оборотов из 0 л"ожницы, об/мин; 3 - плотность металла,гс/см , г - радиус свободной поверхности отливки (1 ,(ритическая скорость вращения формы меньше расчетной, при ней металлнаходится в неустойчивом вращающемсядвижении и, возможно при этом дождевание капель металла вниз формы. Этаскорость расчитывается по формуле где д - внутренний диаметр потока;О - наружный диаметр потока; 9ускорение 1 2 1,9088 1 4цу до оборотов выше критических: впервом случае - после заливки расплава в форму, а во втором - до заливкирасплава.Увеличение длительности одногоцикла особенно существенно прИ литьетонкостенных чугунных труб, напримерканализационных (внутренний диаметр50- 150, длина 2000 мм), так как в этомслучае время отвода теплоты перегрева и кристаллизации соизмеримы (одного Порядка) с временами заливки иразгона формы до расцетной скорости.При этом требуется поддержание температуры заливаемого жидкого чугунав заданном узком интервале или недолива этого конца. Поэтому центробежные литейные машины, в которых реализован безжелобный способ заливки,оборудуются печами- копильниками сподогревом жидкого чугуна.Известен способ центробежноголитья, согласно которому предусматривается регулирование скорости вращения горизонтально расположеннойизложницы с обеспечением пото;а расплава внутри изложницы в течениевсего времени его затвердевания.При этом вся масса расплава заливается в неподвижную форму или в товремя, когда форма вращается с постоянной скоростью, недостаточной дляравномерного вращения расплава вместе с ней. Предусмотрен также вариантзаливки части порции расплава в неподвижную форму, а остатка - привращении формы со скоростью, недостаточной для равномерного распределения в ней металла по сечению формы, т,е, значительно ниже расчетнойскорости вращения Формы 1 ч 1,Таким образом, этим способом предусмотрено получение отливки без доведения скорости вращения формы довеличины, при которой расплав равномерно распределяется на ее стенке,т,е. до расчетной. Получение тонкостенной чугунной трубы этим способомисключается, так как время формирования трубы соизмеримо с временемзаливки.Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ центробежного литья,в клю чающий порц ионную з али в ку мет алла во вращаемую форму и измерениескорости вращения фбрмы 5.Недостаток известного способасостоит в низкой производительностии низком качестве отливок. Применение длинного желоба способствует окислению заливаемого чугуна,. образованию спаев и других дефектов в теле трубы. На операцию заливки при этом затрачивается значительное время, что снижает производительность центробежных машин, средняя производительность которых составляет 65 труб/ц.Беэжелобный способ литья чугунных канализационных труб позволяет получить более качественные изделия при повышенной производительности оборудования.Известны две разновидности метода безжелобной заливки тонкостенных чугуннь 1 х труб: первая, при которой заливка всей порции расплава осуществляется при скорости вращения формы, исключающей вовлечение расплава в круговое двинение (в несколько раэ меньшей критической скорости вращения Формы), и вторая, при которой заливка ведется при скорости вращения формы, равной критической или больше ее так, что заливаемый металл сразу же вовлекается в круговое движение. 10 15 25 20 В обоих случаях имеет место эффект увеличения скорости продольного дви 30 жения жидкого металла во вращающейся форме. Этот эффект в первом случае объясняется тем, что расплав течетизложенные узким потоком, как в ;"елобе, по всей длине формы, не подхва"ывается вращающейся изложницей и не томоэится ею в своем продольном движении. Во втором случае этот эфФект обусловле наличием центробежного напора, причем продольное тече 40 ние происходит по всему сечению форнеравномерно с периодическим ускорением и замедлением: пульсации продольной скорости течения 1 3 ки для достижения равномерного распределения расплава по длине изложницы. в противном случае получается утонение стенки трубы или недолив трубы со стороны заливки, Снижение скорости заливки ведет к увеличению времени заливки, цто удлиняет цикл изготовления одного изделия. Кроме того,55 как в первом, так и во втором случаях заливки цикл изготовления одного изделия дополнительно удлиняется, так как необходимо разогнуть изложни 45 Налицие этого эффекта приводит к необходимости снижения скорости заливЦелью изобретерия является повыше- до значения рас ец тного (1000 об/мин) .ние производитетельности с одновремен- Благодаря соблюд уб ю ению казанных параным улучшением качества тонкостенных метров процессао есса на этой первой стадиизаливки достигаешься поступление необчугунных труб,Поставленная цель достигается тем, 5 ходимой части рци по ии жидкого чугуначто согласно способу центробежного до раструба Ф р Руа о мы, Вто ю стадию залитья, включающему порционную залив- ливки осуще рествляют при постоянных)ку металла во аращаемую форму и из- расчетных обор ф ро о отах формы (1000 об/мин,менение скорости вращения формы, пер- Параме, ры втор " дт то ой ста ии обеспечиваютвую половину порции металла начинают распределе е д уоление жи кого чугуна от расзаливать в форму при скорости ее вра- труба и сер д ф ра и се е ины Формы до ее хвостощения, равной 0,2-0,25 расчетной, с вой части, После формирования и криса иза ии т убу извлекают при 800 дальнейшим увеличением скорости вра- таллизац ру ущения формы до расчетного значения 900 С,В соответствии с поедложенным спов течение половины общего временизаливки, аовторую половину порциизаливают при достигнутой скорости ло 4 тысш .)о 4 тыс,шт.1 с сокращенным до 3вращения формы, причем скорость за- циклом изготовлеом изготовления каждой трубы.ливки и общее время заливки порции При том удэтом алось стабилизировать поо чение и ааильнь 1 х по геометрии трубметалла выдерживают в пределах 4, 5-лучение р6,1 кг/с и 4,0-5,0 с соответственно. (без недоливов и утонений).УказаннаяПри соблюдении указанных парамет- партия трубои т б была отлита на центробежй становке мод. А 81. Интервал межров процесса на первой стадии залив- нои устано кми оче е ных порций цугунаки металл доходит до раструба формы, ду заливка р дт авно составлял 25-28 с, что соответствована второй стадии происходит равноановки А 81ло производительности установкимерное распределение металла по всей125-140 труб,форме,Способ осуществляется следующим Общее вреьее в емя заливки по этому спообразом. собу тесно связано с весом порциижидкого чугуна на одну трубу залиИспользУется жидкий чугун с содер ваемого в Форму. для получения пражанием 4: С 3,4-3,6 51 25 2 ф 8 вильной геометрии трубы по длинеМп О, 4-0,7; Р до О, 1," 5 до О, 12. Из- (равностенной трубы) соотношение межложница (Форма) подогРевается до 200- ду весом заливаемой порции чугуна и250 С а затем окрашивается тепло- з 5 временем заливки должно находитьсяизолирующей краской. В Раструбную а сравнительно узком интервале отчасть трубы устанавливается Раструб 4 5:до 6: 1, где первое соотношеный стержень, В залиаочный мерныйние получено делением веса порцииковш набирается порция чугуна ве кг (минимального веса) на максисом 22-24,5 кг. Изложнице сообщае о мальное время заливки (5 с), а атося вращение и при скорости ее враще- рое соотношение получено делениемния 190-250 об/мин, начинают заливкУ максимального веса порции чугунапорции жидкого чугуна с хвостовой (24,5 кг) на минимальное время заливцасти фоРмы, ТемпеРатУРа заливаемого и (4 с). При выходе соотношения изчугуна составляет 1280- 1360 С, а тем 15 казнного интервала невозможно полУпература изложницы пеРед заливкои 5 цение трубы, так как заливаемыи ме"250 С, Для правильного распределния талл уйдет в сторону раструба форзаливаемого чугуна по длине Формымь 1, либо наоборот, не дойдет до расти полуцения полномерной и раанотолруба формы, Указанные соотношенияЩинной тРУбы эалиакУ осУЩествлЯют 50 представляют собой оптимальную скоао время разгона изложницы, т,е, за- рость заливки, равную 4 5 6, 1 кг/с,ливку нацинают при вращении ФоРмы со В таблице указано состояние отличскоростью, равной 0,2-0,25 Расцетнои той трубы в зависимости от отношения(190-250 об/мин), а затем скорост ьвеса заливаемой порции чугуна к вревращения формы увеличивают Р 55 мени заливки.первую половину порции (11 - 12 кг) за 4: сП и соотношении от 2: 1 до : сливают за половину общего времени за- рнаибольшим временем заливки, когдаливки (т.е. за 2-2,5 с), после цегоают, заливаемая струя имеет недостаточныйскорость вращения формы увеличивают, 904881динамический напор (удельная скорость заливки при этом тоже имеет минимальное значение), жидкий металл не дохо, дит до раструба формы. При этом формируется только середина трубы и хвостовая ее часть (со стороны заливки),При соотношении от 6,5:1 до 7,5:1с минимальным сременем заливки, когда заливаемая струя имеет самый большой динамический .напор (удельная скоО рость заливки при этом имеет наибольшее значением, жидкий чугун быстро достигает раструба формы. При этихсоотношениях все гда формируется раструб, а хвостовая часть не формирует- зся ввиду ухода жидкого чугуна в раструбную часть и в середину формы.При соблюдении основных оптимальных технологических параметров технических процессов в заданных преде- що лах (химического состава жидкого чугуна, температуры заливаемого, чугуна,скорости заливки и времени заливки,температуры изложницы веса порциичугуна) определяющим при безжелобной 25заливке является отношение веса порции заливаемого чугуна ко временизаливки, т.е. это отношение эффективно влияет на распределение жидкогоу .уна по всей длине формы. Это отношение эффективно влияет на толщину формируемой трубы по ее длине и н . то, получится ли ее раструб илих .:говая часть, Скорость заливки:, одом) ра,. и 100 мм, и длинойичтак как при этом обеспечива-ся получение равнотолщинной (рав",-.тенной" и олномернои трубы во;:-,е" ее длине.Иа;зртеже изображен график фактич;,.кой скорости вращения Формы устан.,эки мод. 181 и времени заливки поржидкого чугуна. Широкой заштрих.;,а:-ой гривой линией показано из, менение скорости вращения Формы (ееразгон) до постоянных расчетных обо 50ротов полученное записью самопишущими приборами на множестве разгоновформы, 1(ак видно иэ графика, согласно предлагаемому способу, заливка порции жидкого чугуна начинаетсн на малых оборотах вращения формы в интервале 190-250 об/мин, что соответствует 0,2-0,25 расчетных оборотов и заканчивается при постоянных расчетных оборотах равных 1000 об/мин. Среднее значение начала заливки согласно графика соответствует вращению формы со скоростью около 220 об/мин. Общее время заливки порции чугуна равна чс и накладывается на вращение формы в интервале 190 1000 об/мин (в среднем от 220 до 1000 об/мин). Как видно из графика, первая половина времени заливка (2-2,5 с) приходится на вращение формы со скоростью от 190-250 об/мин до постоянной, равной 1000 об/мин, Смещение начала заливки по отношению к скорости вращения формы в сторону упреждения от предлагаемой и равной 0,2-0,25 расчетному способствует быстрому .перемещению расплава к раструбу и затрудняет формирование хвостовой части трубы либо приводит к утонению стенок в этой части трубы. Смещение начала заливки в сторону опаздывания тормозит перемещение металла к раструбу и затрудняет формирование этой части трубы.При использовании предлагаемого способа получается двойной выигрыш во времени - от сокращения времени и от совмещения заливки с разгоном в Форме до расчетной скорости.Преимущества предлагаемого способа заключаются в увеличении производительности за счет совмещения за 1 ивки на малых и больших оборотах ,в период разгона формы), что сокращает цикл изготовления одной трубы а 203, также в повышении качества руб за счет безжелобной заливки, )езко снижающей окисление заливаемого металла (при желобном способе заливки труба Формируется путем винтообразного наматывания жидкой .ленты на форму при перемещении желоба, причем на границах винтов образуется множество спаев, которые в большей степени дают течь при гидроиспытаниях труб).О 904881 Состояние отлитой трубы в зависимости от отношениявеса заливаемой порции к времени заливки Часть трубы 4: 1 4 5: 1 5: 1 5 5: 1 6: 1 6 5: 1 7:2,1 2,5:1 3:1 3,5:1 7,5:1 РаструбСередина + Хвостовая цасть + П р и м е ц а н и я.Ы- указанная часть трубы несформировалась, "+" - указанная часть трубы сформировалась. достигнутой скорости вращения формы, причем скорость заливки и общее время заливки порции металла выдерживают в пределах 4,5-6, 1 кг/с и 4,0-5,0 с соответственно. Формула изобретения 20Способ центробежного литья, преиму. щественно тонкостенных канализационных труб, включающий порционную заливку металла во вращаемую формуи изменение скорости вращения формы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества, первую половину порции металла начинают заливать в форму при скорости ее вращения, 30 равной 0,2-0,25 расчетной, с дальнейшим увеличением скорости вращения Фор. мы до расчетного значения в течение .половины общего времени заливки, а вторую половину порции заливают при з Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Юдин С.Б. и др, Центробежноелитье. М "Машиностроение", 1972,с 752. Там же. с,273. Там же, с,30-31Патент фРГ8753931кл, В 22 О 13/02, 1949.5. Авторское свидетельство СССРИ 478677, кл. В 22 0 13/04, 1974,904881 оставитель А.Минаевехред А,Бабинец Корректор Л.Бокшан кт ор С . Ти мохи н Подписно аказ 221 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 18 ВНИИПИ Госу по делам 1130 35, Москомитета СС открытийушская наб.