Способ получения отливок с направленной кристаллизацией
Способ относится к литейному производству, может быть использован при получении отливок на медной основе в кокиле. Заливку сплава ведут при равномерном заполнении формы по всему зеркалу заливаемого сплава. Для отвода тепла используют дополнительно теплоаккумулирующий легкоплавкий сплав. Сплав располагают под основанием кокиля и охлаждают циркулирующей водой при 50-60oС. Температура плавления легкоплавкого сплава на 20-30oС ниже рабочей температуры кристаллизатора. Способ обеспечивает повышение качества отливок за счет уменьшения микрорыхлот, трещин и др.дефектов. 1 табл.
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к способу получения отливок на медной основе в кокиль.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения отливок, включающий подогрев кокиля, заливку сплава через литниковую систему в виде воронки со стояком на медный кристаллизатор, являющийся основанием, и последующее охлаждение сплава путем отвода тепла от формы с использованием циркулирующего хладагента, например, воды при t=8-14oC. Однако этот способ не позволяет получить заготовки объемных отливок без микрорыхлот, надрывов и других дефектов литья, поскольку: - используемая литниковая система не обеспечивает плавного и равномерного заполнения кокиля жидким сплавом по всему зеркалу заливаемой поверхности: - кристаллизатор не создает равномерного температурного поля по рабочей поверхности, что может привести к образованию многоэтажных "мостов" из дендритов и, как следствие, образованию зон микрорыхлот; - циркулирующая в кристаллизаторе вода при t=8-14oC не исключает возникновения и роста столбчатой зоны кристаллизации в центре дна кокиля из-за относительно низкой теплопроводности воды. Технический результат, который может быть достигнут от использования данного технического решения, заключается в повышении качества отливок из сплава, преимущественно на медной основе, путем уменьшения микрорыхлоты, ликвидации трещин и др. дефектов. Указанный технический результат достигается за счет того, что в способе получения отливок с направленной кристаллизацией, включающем нагрев кокиля, заливку в него сплава через литниковую систему и последующее охлаждение кокиля с отливкой путем отвода тепла от кокиля с использованием циркулирующего хладагента, заливку ведут с возможностью равномерного заполнения кокиля по всему зеркалу заливаемого сплава, для отвода тепла от донной части дополнительно используют теплоаккумулирующий элемент, например, легкоплавкий сплав с температурой плавления, превышающей на 20-30oC температуру нагрева кокиля, а охлаждение ведут водой, имеющей температуру 50-60oC. Получение отливок с направленной кристаллизацией осуществляется следующим образом. Кокиль устанавливают на медный кристаллизатор, служащий кокилю основанием, в котором для обеспечения равномерного фронта кристаллизации отливки предусмотрены расположенные последовательно одна под другой две камеры, верхняя из которых заполнена теплоаккумулирующим легкоплавким сплавом, а нижняя предназначена для циркуляции воды. Для получения отливок из сплавов на основе меди температура плавления теплоаккумулирующего сплава должна находиться в пределах 490-550oC, поскольку при использовании легкоплавкого сплава с температурой плавления ниже 490oC происходит увеличение его объема и, как следствие, увеличение затрат на производство, а при использовании легкоплавкого сплава с температурой плавления выше 550oC снижается эффект по созданию равномерного фронта кристаллизации. Кокиль и кристаллизатор подогревают до температуры на 20-30oC ниже температуры плавления теплоаккумулирующего легкоплавкого сплава. Иначе теплопоглощение легкоплавким теплоакумулирующим сплавом в полном объеме не реализуется, т. к. наибольшее поглощение тепла происходит при плавлении теполоаккумулирующего легкоплавкого сплава. После нагрева кокиля осуществляют заливку в него жидкого сплава на основе меди через перемещающийся стояк с воронкой, который на конце имеет насадку, обеспечивающую равномерное и спокойное (без разбрызгивания) заполнение сплава по всей площади жидкого металла в кокиле. Одновременно с момента начала заливки сплава осуществляют подачу воды в кристаллизатор, которая имеет температуру 50-60oС, так как при этой температуре вода обладает наибольшей теплопроводностью, что позволяет обеспечить в сочетании с плавящимся легкоплавким сплавом наиболее интенсивный отвод тепла от донной части кокиля. Благодаря этому кристаллизация жидкого сплава со стороны донной части происходит с большей скоростью, чем со стороны боковых стенок кокиля, образуя при этом равномерный последовательный рост кристаллов как со стороны донной части, так и боковых стенок кокиля, что исключает возникновение "мостов" из столбчатых дендритов и, тем самым, возможность возникновения микрорыхлот и других литейных дефектов в отливках. Пример конкретного выполнения Для получения отливок с размерами d=140 мм и l=150 мм была использована оловянисто-свинцовая бронза Бр010С2Н3 с высокими требованиями по плотности, а в качестве теплоаккумулирующего элемента был использован легкоплавкий сплав с температурой плавления 490oC и объемной энергоемкостью 805-840 кал/см3, следующего состава, вес.%: медь - 15 - 30 цинк - 20 - 25 кремний - 5 - 12 никель - - 2 железо - 0,03 - 1,5алюминий - остальное
Кокиль и кристаллизатор, предварительно покрашенные в холодном состоянии коллоидным графитом, перед заливкой были нагреты до температуры 460oC. После нагрева кокиля в кристаллизатор была подведена вода с температурой 55oC и одновременно произведена заливка в кокиль жидкой бронзы при температуре 1170oC через подогретый перемещающийся стояк с воронкой, оканчивающийся керамической "дождевой" насадкой, обтянутой стеклотканью, обеспечивающей равномерное заполнение объема кокиля по всему зеркалу сплава. Закристаллизовавшаяся отливка была извлечена из кокиля, охлаждена и подвергнута полному металлургическому исследованию. Исследование показало, что отливка по всему объему имеет плотную структуру без наличия литейных дефектов и удовлетворяет техническим требованиям чертежа. Полученные данные свидетельствуют (см. сравнительную таблицу) о том, что заявленное техническое решение обеспечивает получение качественного литья при соблюдении пределов технологического процесса. Сопоставительный анализ результатов исследования отливок из бронзы (Бр010С2Н3), отлитых известным и предложенным способами, показал, что предложенный способ обеспечивает высокое качество по плотности объемных отливок за счет исключения зон с микрорыхлотами и другими литейными дефектами в толще отливки.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Способ получения монокристаллических отливок // 2118230
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении отливок с направленной и монокристаллической структурой
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при литье крупногабаритных лопаток с направленной и монокристаллической структурой, имеющих развитые бандажные и замковые полки
Способ отливки слитков // 2105631
Изобретение относится к производству стальных слитков, предназначенных для последующей прокатки
Способ получения литых металлических изделий // 2101129
Изобретение относится к области металлургии, в частности к литейному производству, и может быть использовано для повышения структурной и концентрационной однородности литых металлических заготовок, получаемых, в том числе, методом непрерывного литья
Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью охлаждаемых лопаток газотурбинного двигателя с монокристаллической структурой из жаропрочных и интерметаллидных сплавов
Составной керамический стержень // 2094163
Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью охлаждаемых лопаток газотурбинного двигателя из жаропрочных сплавов с монокристальной структурой методом направленной кристаллизации с использованием керамических стержней сложной конструкции
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при литье крупногабаритных монокристаллических лопаток газотурбинных установок различного назначения
Изобретение относится к области литейного производства и предназначено для получения литых охлаждаемых лопаток высокотемпературных газовых турбин методом направленной кристаллизации
Способ литья точных заготовок деталей // 2083323
Изобретение относится к изготовлению точных заготовок литьем по выплавляемым моделям с формированием структуры методом высокоскоростной направленной кристаллизации
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при литье крупногабаритных лопаток газотурбинных установок различного назначения
Изобретение относится к литейному производству, преимущественно к получению отливок направленной кристаллизацией в вакууме
Изобретение относится к литью с направленным затвердеванием, в частности, турбинных лопаток
Изобретение относится к литейному производству
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении отливок с направленной и монокристаллической структурой, в частности лопаток ГТД и ГТУ
Изобретение относится к литейному производству
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении отливок с направленной и монокристаллической структурой из никелевых сплавов, в частности рабочих и сопловых лопаток ГТД и ГТУ
Изобретение относится к области металлургии, а именно к области получения многофазных отливок способом, способствующим проведению рафинирования первичной фазы, образующейся из расплава в двухфазной области эвтектической системы
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления высококачественных отливок из чугуна