Устройство для изготовления отливок из тугоплавких и легкоокисляющихся металлов и сплавов

Полезная модель относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении отливок из титана и его сплавов, жаропрочных сплавов на никелевой основе, молибдена, вольфрама, хрома, тантала, ниобия, циркония и сплавов на их основе. В устройстве, содержащем вакуумируемую камеру с плавильной печью и заливочным агрегатом, качестве заливочного агрегата установлено устройство для литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащее литейную форму с заливочным отверстием в нижней ее части, помещенную в герметезируемый контейнер, снабженный газопроводом для подачи в него газового давления при затвердевании отливки, размещенную под литейной формой облицованную огнеупором камеру выжимания, силовой механизм встречного перемещения формы и камеры для выжимания расплава из камеры в форму и отрыва пресс-остатка от отливки после выжимания. Использование полезной модели позволяет сократить расход дорогостоящего металла на получение отливок и снизить себестоимость их изготовления, повысить механические свойства металла отливок и снизить их вес за счет уменьшения толщин стенок.

Полезная модель относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении отливок из титана и его сплавов, жаропрочных сплавов на никелевой основе, молибдена, вольфрама, хрома, тантала, ниобия, циркония и сплавов на их основе.

Известна установка для изготовления отливок из титана и сплавов на его основе - ДВЛ-250, состоящая из вакуумированной камеры, в которой размещены плавильная печь с тиглем емкостью 400 кг. и две центробежные заливочные машины (Технология литейного производства. Специальные способы литья. Справочник. Изд. Москва «Машиностроение», 1991, стр 241).

Недостатками данного устройства является:

- низкий выход годного (менее 0,5)

- низкие механические свойства получаемых отливок по сравнению с поковками, штамповками и прокатом.

Например литейный сплав ВТЗ-1Л имеет: _в=932 МПа, =4%, =8%, а поковка из сплава ВТЗ-1 имеет: _в=950-1200 МПа, =10-16%, =25-40%.

Целью предлагаемой полезной модели, является устранение отмеченных недостатков, а именно - повышение выхода годного и механических свойств металлоотливок. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем вакуумируемую камеру с плавильной печью и заливочным агрегатом, в качестве заливочного агрегата установлено устройство для литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащее литейную форму с заливочным отверстием в нижней ее части, помещенную в герметезируемый контейнер, снабженный газопроводом для подачи в него газового давления при затвердевании отливки, размещенную под литейной формой облицованную огнеупором камеру выжимания, силовой механизм встречного перемещения формы и камеры для выжимания расплава из камеры в форму и отрыва пресс-остатка от отливки после выжимания.

Это позволяет повысить выход годного до 0,7 и более, а механические сваойства металлоотливок - до уровня поковок и проката, что достигается выжиманием металла в формы в интервале кристаллизации и затвердевания отливки в форме под газовым давлением в пределах 5 атм.

На фиг.1 приведен общий вид предлагаемого устройство, на фиг.2 - общий вид устройства ЛВКД.

Устройство для изготовления отливок из тугоплавких и легкоокисляющихся металлов и сплавов состоит из вакуумируемой камеры 1, плавильной печи 2, расходуемого электрода 3, электрододержателя 4, устройства ЛВКД 5, состоящего из станины 6, с верхней 7 и нижней 8 плитами, герметизируемого контейнера 9 с литейными керамическими формами 10 прикрепленного к верхней плите 7. Донная часть контейнера 9 и литниковый ход 11 облицованы слоем 12 огнеупорного материала. При заливке расплава одновременно в несколько литейных форм

имеется стержень 13 с литниковыми ходами 14. Для сокращения расхода металла в литник 15 формы 10 установлен разовый стержень 16 с продольными каналами - питателями 17. Контейнер 9 прикреплен к плите 7 через герметизирующую прокладку 18 зажимами 19, а в донной его части, вокруг литникового хода 11, имеется кольцевая канавка 20. Контейнер 9 с формами 10 заполнен сыпучим огнеупорным материалом 21 и связан газопроводом 22 с системой сжатого нейтрального газа. Камера выжимания 23, облицованная слоем 24 огнеупорного материала, например графитом, установлена соосно под контейнером 9 на подвижном столе 25, связанном через шток 26 с гидроагрегатом 27 (фиг.1), расположенным вне вакуумируемой камеры 1. Камера выжимания 23 для заливки в нее расплава из печи 2 связана со штоком 28 силового гидроцилиндра (на чертеже не показан) для перемещения ее в горизонтальном направлении.

Работа устройства.

Готовый расплав металла 29 (сплав ВТЗ-1Л) из печи 2 заливается в камеру выжимания 23 и при температуре 1600°С (температурный интервал кристаллизации сплава 1560-1620°С) выжимается при перемещении стола 25 вверх под действием гидроцилиндра 27 со скоростью 10 мм/сек. через литники 19, 17, 14 в рабочие полости форм 10 и в канавку 20 герметизируя контейнер снизу. В этот момент в камере 1 снимается вакуум и подается аргон под давлением не более 1 атм. а в контейнер 9 подается через газопровод 22 аргон под давлением 5 атм. и производится полное заполнение расплавом форм 10.

Т.к. выжимаемый расплав находится в жидко-твердом состоянии сразу после заполнения происходит объемное затвердевание его под газовым давлением 5 атм., сопровождающееся следующими процессами:

- микропластической деформацией,

- смыканием зерен (кластеров) без образования усадочных пустот и образование металлической связи в местах контакта,

- развитием диффузионных процессов.

Получаемый металл отливок имеет мелкое первичное зерно за счет литья в интервале кристаллизации, химическую однородность и не имеет микропор, т.е. эквивалентен кованому металлу.

После заполнения формы 10 производится выдержка 30 сек. под давлением аргона 5 атм., после чего камера выжимания 23 перемещается вниз на столе 25 для отрыва пресс-остатка. В контейнере 9 сбрасывается газовое давление, он извлекается из камеры 1 и процесс повторяется. За счет уменьшения литниковой - питающей системы выход годного составляет более 0,7.

Использование полезной модели позволяет сократить расход дорогостоящего металла на получение отливок и снизить себестоимость их изготовления, повысить механические свойства металла отливок и снизить их вес за счет уменьшения толщин стенок.

Устройство для изготовления отливок из тугоплавких и легкоокисляющихся металлов и сплавов, включающее вакуумируемую камеру, в которой размещены плавильная печь и заливочный агрегат, отличающееся тем, что в качестве заливочного агрегата в камеру установлено устройство литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащее литейную форму с заливочным отверстием в нижней ее части, помещенную в герметизируемый контейнер, снабженный газопроводом для подачи в него газового давления при затвердевании отливки, размещенную под литейной формой облицованную огнеупором камеру выжимания, силовой механизм встречного перемещения формы и камеры для выжимания расплава из камеры в форму и отрыва пресс-остатка от отливки после выжимания.