Устройство для получения монокристаллических отливок из жаропрочных сплавов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А 1 9) 01) 4 51)5 В 22 П НИЕ ИЗ ЕНИЯ ЛЬСТВ ВТОРСКОМУавиационныйтП.В. Лебед н ев др. Направле опрочных спла тво, 1984,ная ов. 739835,1973.:др, Разработка тех актов манокристаллиПовышение качеститых изделий, с. 99-106,МОНО- ЖАРОПРОЧЛЯ ПОЛУЧ ЛИВОК И литей-.е к прого назйатносится конкретнспециальн ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретениеному производствизводству отливо чения. Целью изобретения является повышения выхода годных отливок, В нагретую до температуры ликвидуса сплава форму 1 устройства, установленнуюна холодильник 2 и закрепленную зажимами .3, через питатель 10 литниковойсистемы заливают жидкий металл, устройство перед. заливкой переводят внаклонное положение, Форма 1 имеетрабочую 11 и затравочную 9 полостй,последняя выполнена в форме прямойпризмы с основанием в виде равнобедренного треугольника, соединенноговершиной с литниковой системой, приэтом высота призмы равна высоте равнобедренного треугольника, а затравочное отверстие расположено на высотеравнобедренного треугольника верхнегооснования затравочной полости 9. Выполнение устройства по изобретениюобеспечивает увеличение выхода год-,ных отливок за счет создания условий, обеспечивающих монокристалличность их. 2 ил 2 табл.1299016 1 О лость 9 и одновременно в рабочую поУстройство работает следующим образом.форму 1 перед заливкой устанавли-. вают в нагревательную печь и нагревают до температуры ликвидуса сплава с целью предотвращения зарождения и развития на поверхности формы центров кристаллизации во время процесса затвердевания. Расплав в тигле плавильной печи перегревают для дезактивации примесей и перед заполнением формы снижают температуру расплава до температуры заливки. Подводят к дну формы холодильник 2, устанавливают и закрепляют на него форму зажимами 3. Перед началом заливки форму 1 и холодильник 2 отклоняют от их первоначального вертикального полоожения на угол 20-30 в сторону литниковой системы. В результате такого 55 Изобретение относится к литейному производству, конкретнее к производству отливок специального назначения,Целью изобретения является повышение выхода годных отливок.На фиг. 1 изображено устройство для получения монокристаллических отливок в исходном вертикальном полоЖении; на фиг. 2 - устройство в положении заполнения формы расплавом.устройство (фиг, 1) содержит форму 1, установленную на холодильник 2 и закрепленную при помощи зажимов 3, холодильник, соединенный со штоком 4, на котором расположен механизм наклона холодильника 5, шток соединен с механизмом подъема и опускания 6. Устройство помещено в нагревательную печь, которая содержит графитовый муфель 7 и индуктор 8. Затравочная полость 9 формы 1 выполнена в виде прямой призмы, в сечение которой равнобедренный треугольник, Такая форма эатравочной полости обеспечивает укрупнение в поперечном размере кристаллов, растущих вдоль холодильника. Питатель 10 литниковой системы формы расположен в веРшине треугольника, лежащего в верхнем основании призмы, что обеспечивает подачу расплава по ребру точно в вершину треугольника, лежащего в нижнем основании прнзмы, поверхность которого оформлена холодильником. Рабочая полость формы 11. отделена от затравочной полости 9 перегородкой 12 с отверстием для отвода единственного кристалла. наклона поверхность холодильника,которая оформляет дно эатравочной полости формы, оказывается под углом 20-30 к горизонту и место в областиоконтакта формы и холодильника, кудаподают первые порции заливаемого в форму расплава, оказывается на.самом низком уровнеРасплав заливают через питатель 1 О в затравочную полость формы 11. Кристаллы, которыеобразовались в месте контакта с холодильником при заливке в форму первыхпорций расплава, растут вдоль холодильника при постоянном, по мере течения расплава по холодильнику, увеличении поперечного размера холодильника. Если форма затравочной полоси имеет прямоугольное сечение, тогдакристаллы, растущие вдоль холодильника, укрупнялись бы только за счетконкурирующего роста. Чем больше расширяется поперечный размер затравочной полости по мере течения расплававдоль поверхности холодильника, тембольше в поперечном размере будутрастущие вдоль холодильника зерна.Однако слишком большой угол при вершине равностороннего треугольника,лежащего в основании затравочной полости, ведет к неоправданному увеличению размеров затравочной полости.Рационально угол при вершине иметь30-45 . Высота эатравочной полостио35 назначается такой., чтобы при наклоне перед заливкой, горизонталь "а-а",проведенная из самой верхней точкина поверхности холодильника, котораяоформляет дно эатравочной полости,нигде не пересекала верхнюю поверхность затравочной полости (фиг. 3).Если часть верхней поверхности затравочной полости будет расположена .45при наклоне формы перед запивкой нижетакой горизонтали, то перемещениерасплава вдоль своей свободной поверхности и обновление головной части нарушится, после того, как уровень50расплава окажется выше верхней поверхности затравочной полости. В этом случае головная часть потока будеттечь не обновляясь, пока не затвердеет. В результате нарушится росткристаллов вдоль поверхности холодильника. Иэ геометрических соотношений (фиг. 3) определяется необходимая высота эатравочной полости треугольника АВС, угол АВС которого рд3 12990 нен углу ндкяонд формы и холодильника перед здливкой, так как это углы со взаимно перпендикулярными сторонами, Тогда АС=.яу ВС, где АС - высо- ., та затраночной,полости,. ВС - длина высоты равнобедренного треугольника, лежащего в нижней части основания затравочной полости и оформляемом хо- . лодильником. При обозначении АС:=Ь и ВС= необходимая высота затраночной 10 полости Ь выражается через длину высоты равнобедренного треугольника, .лежащего. в нижнем основании затравочной полостии угол наклона формы и холодильника от вертикали перед за-. 15 ливкой ц следующей формулой: Устройство для получения монокристаллических отливок иэ жаропрочных сплавов, содержащее керамическую форму с литниковой системой и с рабочей и затравочной полостями, разделенными перегородкой с затравочным отверстием, холодильник, оформляющий дно затравочной полости, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения выхода годных отливок, оно снабжено механизмом поворота, а затравочная полость выполнена н виде прямой призмы с равнобедренным треугольником в основании,. соединенным вершиной с литниковой системой, при этом высота призмы равна высоте равнобедренного треуголвника. П р н м е р. Заливали образцы в 2 Осечении 4 х 30 длиной 200 мм из сплаваЖСб"К, угол при вершине затравочнойполости, в которую подавался первоначально расплав - 45о25В качестве материала для формиспользовали электрокорунд со связующим на основе гидролиэованнбгоэтилсиликатаИспользовались водоохлаждаемые медный и стальной холодильники,В ряде, заливок на поверхность холодильников была нанесена краскатолщиной 0,2-0,4 мм, наполнительпылевидный электрокорунд, связующеегидролизованный зтилсиликат. Залива- З 5ли формы при температурах заливки1450, 1500, 1550 С,Скорости движения головной частирасплава вдоль поверхности холодильника при различных углах наклона формы и холодильника перед заливкой дпри которых удалось получить направленный рост кристаллов вдоль поверхности холодильника во время заливки+ - есть краска на поверхности холодильника;-- нет краски на поверхности холодильника; 16 4Ц - угол ндклонд формы н холодильника перед здлин; кой в сторону лптниконойсистемы;Ч в .скорость подъема уровняЯ 1расплава н форме, прикоторой наблюдается росткристаллов вдоль Холодильника;Чэ - скорость движения вдольповерхности холодильникаголовной части натекающего на него потока рас"плана.На отливках, полученных при условиях заливки, когда кристаллы, зародившиеся при попадании на холодильник первых порций расплава, росли вдоль поверхности холодильника по мере нсей последующей заливки, было подсчитано количество зерен н направ" ленин, перпендикулярном росту на поверхности отливки, которая оформлялась холодильником. Замеры проводились, в направлении роста кристаллов через 5 мм от вершины основания затравочной полости, куда попадает н первую очередь. расплав при заливке формы.Результаты представлены в табл.2, где Г - расстояние от вершины по вы" соте треугольника оснонания призмы. Формула изобретения+ 30 1500 Медь 2,5 1550 30 2,5 СТ 45 30 1 э 5 30 0,8 1,5 115 1550 СТ 45 ЭО 0,3 0,5 0,5 Материалхолодильника Медь Медь 1450 СТ 45 1500 СТ 45 СТ 45 Медь Медь Медь 1500 СТ 45 Наличие краски Заливка 1/10-1/3 расстояния до эатравочного отверс"тия 6Таблица 1 Заливка до заполнения поверхностихолодильника 7,510 8,55Ев сч в О д О ф О Ое ф Ф вее аВ Л Л Л Л Ф,в ев ев е Ев ее ч е О О ф а О Оч еч еЧ ечфО а 1О ф фл а л 1 1 О О Ом 1е- ее О1 11 11 1 111111 1 1 1111: 11 1 1111 1111 1, 1о фл фФ ей. 10 еьфь е М 3, уе ем Оф е, ф. юВф Ь о а л е Ф о еев е е овТирааНИИПИ Государственногпо делам изобретений 3035, Москва, Ж, Ра писн комитета СС и открытийская наб.,/5 венно-полиграфическое предприятие, г, Уагоро Произ ектная, 4