Способ центробежного литья отливок

.1 А И П И С А Н И"-ЕИЗОБРЕТЕНИЯ Союэ Советскмк Социалистнческнх РеспубликО ка 6 ф.6,.1,791447 К АВТРРСХРМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 0503,79 (21) 2732385/22-02 (5) М )(л с присоединением заявки йо. В 22 0 13/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийОпубликовано 30,1280 бюллетень Йо 48Дата опубликования описания Зц 1280(71) Заявитель Институт проблем литья АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ ОТЛИВОК изобретение относится к области литейного производства, в частности к изготовлению отливок центробежным способом.Известен способ центробежного литья, заключающийся в том, что металл заливают во вращающуюся форму и затем проводят последукщее снижение скорости вращения по мере затвердевания отливки. Скорость вращения форкы уменьшают до степени, соответствующей уменьшению гравитационного коэффициента на 20-30 на внешней поверхности отливки, а по достижении температуры солидус на внутренней поверхности отливки скорость вращения литейной формы уменьшают до степени, соответствующей дополнительному уменьшению гравитационного коэффициента еще на 25-35 на внешней поверхности. Это уменьшает влияние вибрации, способствует образованию горячих трещин в отливке 13.Недостатком этого способа является то, что при его использовании линейная скорость вращения Формы имеет большую величину и в результате этого развиваются большие центробеж" ные силы, которые приводят к образо.ванию пригара на наружной поверхнос" ти отливок, при использовании стержней из песчаноглинистых смесей ипреждевременному выходу из строя ме"таллических Форм.5 Кроме того, рассматриваемый способне обеспечивает повышение плотностивнутренних слоев металла отливок,всплывание на внутреннюю поверхностьнеметаллических включений, серы и О Фосфора, не позволяет снизить навнутренней поверхности отливок уровень остаточных напряжений или получить сжимающие напряжения.Целью изобретения является разработка способа центробежного литьяотливок, .обеспечивающего уменьшениепригара при использовании песчаныхформ, увеличение стойкости металлических изложниц, повышение плотности 20 внутренних слоев отливок, улучшениемикроструктуры металла и получениесжимающих напряжениЯ на внутреннеЯповерхности отливок.Поставленная цель достигается тем, 25 что заливку первой порции металла,соответствующей по весу 5-12 от общего веса отливки, проводят с секундной скоростью 0,6-8,0 кг/с вформу, вращающуюся с линеЯной ско ростью на внутренней ее поверхности2,2"4,6 м/с, а при заливке остальной части металла линейную скорость вращения формы увеличивают, например по линейному закону, до величины 5,2-9,1 м/с и заливку проводят с секундной скоростью больше первоначальной на 15-30.Известно, что при использовании песчаных форм благодаря наличию капиллярного давления жидкого металла в межзерновом пространстве Формы образуется металлиэированный пригар,Если песчаные формы используются для центробежного литья, то центробежные силы складываются с капилляр- ными и величина пригара увеличивается тем больше, чем больше скорость 1 вращения формы.При использовании металлических форм в зависимости от скорости вращения изменяется кинетика образования и расширения зазора между от- Щ ливкой и металлической формой. Чем раньше образуется зазор и чем быстрее он увеличивается, тем до более низкой температуры прогревается поверхность кокиля и тем больше уве- р 5 личивается его стойкость, Зазор образуется благодаря усадке охлаждаищейся отливки.Его образование наступает тем раньше, чем меньше скорость вращения формы. 30Если учесть, что в процессе образования пригара участвует только поверхностный слой металла, получаемый в результате заливки первой порции в форму, то становится ясным, что заливку первой порции металла необходимо проводить в форму, вращающуюся с оптимальной скоростью.Вес металла первой порции должен находиться в пределах 5-12 от общего веса отливки. Обычно это соот ветствует припуску металла на наружной поверхности отливок на механическую обработку.Если вес первой горции металла меньше 5,0, то на поверхности формы 45 не образуется сплошной слой металла, поэтому влияние скорости вращения на процесс образования пригара или на стойкость металлических форм оказывается не полным, В то же время, если вес первой порции металла больше 12,0 Ъ, то толщина слоя металла оказывается такой, что дальнейщее ее повышение ие оказывает влияния на процесс проникновения металЛа в межзерновое пространство, т.е. на процесс образования пригара.Исследования показывают, что оптимальная секундная, скорость заливки первой порции металла в форму находится в пределах 0,6-8,0 кг/с. При 60 заливке ее со скоростью, превышающей 8,0 кг/с, наблюдается разбрызгивание металла, и могут образовываться корольки, а при уменьшении скорости заливки меньше 0,6 кг/с могут обра зоваться неслитины и полосчатая структура металла по сечению стенок отливок.Большое влияние на процесс образования пригара, кинетику образованиязазора между формой и отливкой ирастяжение наружных слоев затвердевающего металла оказывает скоростьвращения форьы, Если линейная скорость вращения формы на внутреннейее поверхности меньше 2,2 м/с, тона внутренней поверхности отливкипоявляется дождевание, которое приводит в большинстве случаев к бракуотливок. При увеличении линейнойскорости вращения до величин, больших4,6 м/с, сила центробежного давления на жидкий металл оказываетсядостаточной для продавливания металла в межзерновое пространство,и наступает образование пригара,Для повышения плотности внутренних слоев отливок, улучшения микросТруктуры металла и получения сжимающих напряжений на внутренней поверхности отливки необходимо увеличитьлинейную скорость вращения формы исекундную скорость заливки формыметаллом.Увеличение линейной скорости вращения Форм в процессе их заливкидо 5,2-9,1 м/с, например по линейному закону, позволяет в значительной степени удалить на внутреннююповерхность отливки серу и Фосфор,при этом часть отливки, обогащеннаяэтими элементами, входит в припускна механическую обработку.Прн заливке форм, вращающихся вконечный момент с линейной скоростьюменьше 5,2 м/с, второй порцией металла, подаваемой в форму с секундной скоростью, меньшей 0,72 кг/сулучшения микроструктуры металла посечению стенок отливок не наблюдается. В то же время при увеличениилинейной скорости вращения форм довеличин, превышающих 9,1 м/с,происходит значительное растяжениепод действием давления жидкого металла наружных затвердевших слоевотливки, и после окончательного затвердевания внутренние слои отливкиимеют растягивающие напряжения. При увеличении скорости заливки до величин, превышающих 9,6 кг/с, в процессе заливки наблюдаются выбросы металла из формы, что недопустимо по технике безопасности.Проверку предложенного способа центробежного литья отливок проводили на отливках гильз, кокилей и других заготовок, изготовляемых центробежным способом в,песчаные стержни и в металлические формы с теплоизоляционным покрытием. Параметрытехнологического процесса изготовления отливок центробежным спо 791447собом, используемые в проводииах исследованиях, приведены в таблице.В таблице приведены данные полученные при изготовлении чугунных заготовок размером Ъщр365 ья, Эън300 мм н380 ьи. Химичаский состав чугуна.был следующий, вес. : 3,26-3,41 углерода, 1,97-2,06 кремния, 0,86-0,88 марганца, 0,16 фосфора и 0,05 серы, Температура заливаемого чугуна находилась в пределах 1360-1375 С.Кз таблицы видно, что отливки, изготовленные по технологии с обоз- . начением 1 и Е 1, соответствуют способу центробежного изготовления отливок, взятому в качестве прототипа, по технологии с обозначением 1 П первая порция металла заливается в форму, вращающуюся с меньшей линейной скоростью, чем в предлагаемом способе, и вторая порция металла заливается с большей секундной скоростью. По технологии с обозначением М первая порция металла заливается с большей секундной скоростъю, и вторая порция металла заливается в форму; вращакщуюся с болъшей линейной скоростью, чем предусмотрено предлагаемым способом литъя.По технологии с обозначениемЬЧ-ЕМ все параметры литья соответствуют предлагаемому способу.Полученные данные показывают,чтопредложенный способ центробежного литья отливок позволяет уменьшить пригар при использовании песчаных форм, увеличить стойкость металлических изложниц с 2600 до 4350 эали вов, повысить плотность внутреннихзслоев отливки с 6,82 до 6,93 г/см, улучшить микроструктуру металла, получить сжимающие напряжения на внутренней поверхности отливок и зО повысить антифрикцнонные свойства металла.791447 1 ж Д 11 ХОЗ 1 иооиехй ц х 1" ,х а 1 Х д1 х О Е ххоохе эох х жнхЕн о окйз цххжа ОР эжэ э Е ожцажц ээ нэЕ ам ц эюэ не Е О о м а о Юха х а а ео И И Фо ав ц х од 1хОЕ 1;жоожээйх х жнх:1 н о ок 2 ;с ц х ц х а 1 Х джой циооие хэях х нх 1 Зн О ОжЗЗцццжа 1м жаэЭ Р 3н эО д 111"01 ЕЯхэхяайжнх,"1 хыео оххохмцц 1:охн опо дн хнхц 1 хахцмоаанемщеоэццэххЗх Ю чЧ Л ооиоаооухоФацаанцФхжаОФЭОФж 1;цавяхх1 чр 1 с ю) с с с 1 с 1 РЪ сЧ РЪ 4 тсс ьфсм а сЗф1 СЧ ом сЕ сД н о И х х х Ф Ц о о х э о о о С о Ю х 3 Ф о О о 1 б Х о И Фхдэ щХХОХ а 1 О юоэщэ ххобахфнХ 5 ОДВИ 4;ЕЦ о ыдодхэа хнх ю рохахБ :ада дай о холод эыеноэц цофдиХх О 1 1 4х д о но33Ы ф В 4," фЭД 1 Фэе ох хддоох Фююихф хЙх ххХ ВД 4 дэ о э н жиххдо й3 МН 1 аЭомцхнод 8 н 1 х додэххфЭхН 1 мФ ео в м Н СЧ Д ЬСЧ ЭН Х 1щоРйъО СЧ Я СОФ в о Ч СЧ 6 х НЭ мМ СЧ С. СЧ 1 о с фЮ О (ЧГ 1:ФФфьиюфч мЮаФФ йй 3 щ 1 а ыхоах ХоХЭ 1 Р мммю Д, Я Я ф 791447 6й ЦЭсм с М ЕюйР Ф хоо йх 1 1М ЭН Х 1 мц хчП 3 Э "ч 3а йо 1 1Ф ЭНХ 1ц хмФ ЭОи О1Ф 6ц хЮ 6 фО Ф 1 1Х 1 ХО 4эооызфихюцхеэнахфох кц хаоо цацы одою13 791447 формула изобретения Составитель В. Васехин Техред С.Мигунова Корректор О. Ковинская Редактор Д. Павлова Тираж 889 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 9177/9 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Способ центробежного литья отливок, включающий порционную заливку жидкого металла во вращающуюся форму, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения пригара песчаных форм, увеличения стойкости изложниц, повышения плотности внутренних слоев металла, улучшения микроструктуры металла и получения сжимающих напряжений на внутренней поверхности отливки, заливку первой порции металла (5-12 от общего веса отливки) производят со скоро" стью 0,6-8,0 кг/с в форму, вращаемую с линейной скоростью на внутренней ее поверхности 2,2-4,б м/с,а при заливке остальной части металла линейную скорость вращенияформы увеличивают по линейномузакону до величины 5,2-9,1 м/с изаливку производят с секунднойскоростью на 15-30 больше первоначальной. 0 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР В 421424, В 22 0 13/00, 1972.