Литниковая система для внутриформенного модифицирования чугуна

 

ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВНУТРИФОРМЕННОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА, включающая стояк, реакционную камеру, расположенную в нижней тюлуформе, и шлакоуловитель, отличающаяся тем, что, с целью стабилизации процесса растворения модификатора при изготовлении крупных отливок, расположенных в двух полуформах, реакционная камера выполнена в виде параллелепипеда и перевернутой усеченной четырехгранной пирамиды , являющейся нижним продолжением параллелепипеда, при этом отношение объемов параллелепипеда и пирамиды составляет 1:

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) . (П) ЗСЮ В 22 С 9 03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3416258/22-02 (22) 06.04.82 (46) 30.11.83. Бюл. Р 44 (72) Ю.В.Мищенко, И.В. Хорошко, С.Н.Лехах, В.Ф.Дурандин, В.A.Ïèрог, Е.М.Офицеров и В.A.Ãoëüäøòåéí (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 621. 746. 4 (088.8) (56) 1. Патент Великобритании

В 1311093 кл. С 21 С 1/10, 1975.

2. Патент США 9 3746078, кл. В 22 С 9/08, 1977.

3. Патент Японии 9 50-17327s кл. С 21 С 1/10, 1977.

4. Патент ФРГ М 2518367, кл. С 21 С 1/10, 1976. (54) (57) ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ

ВНУТРИФОРМЕННОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ

ЧУГУНА, включающая стояк, реакционную камеру, расположенную в нижней полуформе, и шлакоуловитель, отличающаяся тем, что, с целью стабилизации процесса растворения модификатора при изготовлении крупных отливок, расположенных в двух полуформах, реакционная камера выполнена в виде параллелепипеда и перевернутой усеченной четырехгранной пирамиды, являющейся нижним продолжением параллелепипеда, при этом отношение объемов параллелепипеда и пирамиды составляет 1:(0,3-1), а площадей большего и малого оснований пирамиды — 1:(0,35-0,8).

1057167

Укаэанный недостаток исключает конструкция реакционной камеры по изобретению, которая благодаря уменьшающейся площади горизонтального сечения, снижает интенсивность

Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению отливок из высокопрочного чугуна, и может быть использовано при производстве крупных ответственных машиностроительных литых деталей 5 типа картеров и блоков цилиндров дизельных двигателей.

Известны литниковые системы для внутриформенного модифицирования чугуна в литейной форме, содер- 10 жащие стояк, реакционную камеру и шлакоуловитель, в которых реакционные камеры имеют различную форму fl-3) .

Недостатком указанных литниковых j5 систем является нестабильность процесса модифицирования при увеличении времени заливки расплава свыше 30-40 .с.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является литниковая система для внутриформенного модифицирования чугуна, включающая стояк, реакционную камеру, находящуюся в нижней полуформе. и шлакоуловитель.

Указанная литниковая система рекомендуется при массовом производстве машиностроительных отливок в литейных формах металлоемкостью.20100 кг. Время заливки одной формы в зависимости от металлоемкости составляет 10 — 30 с, ч".о характеризует быстротечность процессов, происходящих в реакционной камере, и.снижение влияния на них факторов, изменяющихся во времени. Несмотря на изменение массовой скорости заливки, при небольшой металлоемкости форм правильно рассчитанная 40 площадь реакционной камеры обеспечивает достаточно равномерное растворение модификатора и распределение модифицирующих элементов во всем объеме металла отливки f4) . 45

Недостатком указанной литниковой системы является неравномерность растворения модификатора в протекающем расплаве в случае увеличения времени заливки авыше 3040 с, имеющие место при изготовлении крупных отливок массой более

100 кг.

Цель изобретения — стабилизация процесса растворения модификатора при изготовлении крупных отливок, расположенных в двух полуформах.

Указанная цель достигается тем; что в литниковой системе для внутриформенного модифицирования чу- 60 гуна, включающей стояк, реакционную камеру, расположенную в нижней полуформе, и шлакоуловитель, реакционная камера выполнена в виде параллелепипеда и перевернутой 65 усеченной четырехгранной пирамиды, являющейся нижним продолжением параллелепипеда, при этом отношение объемов параллелепипеда и пирамиды составляет 1:(0,3-1), а площадей большого и малого основания пирамиды — 1:(0,35-0,8).

На чертеже представлена предлагаемая литниковая система.

Литниковая система содержит реакционную камеру, верхняя часть 1 которой представляет параллелепипед и обеспечивает постоянство > площади контакта расплава с модификатором в процессе заполнения нижней полуформы 2. Процесс заполнения характеризуется практически постоянной массовой скоростью заливки ввиду постоянства гидравлического напора, определяемого высотой Н уровня расплава в чаше над выходным сечением литниковой системы. При заполнении верхней полуформы 3 вследствие уменьшения гидравлического напора Н уменьшается массовая скорость заливки, и поэтому необходимо уменьшение площади контакта модификатора с расплавом, что обеспечивает нижняя часть ре- акционной камеры, имеющая форму перевернутой четырехгранной пирамиды 4, являющейся продолжением параллелепипеда, Литниковая система работает следующим образом.

Процесс заливки форм, в -которых, отливки или их части располагаются в верхней полуформе, характеризуют" ся изменяющимся массовым расходом жидкого металла. Вследствие уменьшения гидравлического напора разности уровней металла в стояке и отливке уменьшается массовый расход жидкого металла, определяющий ско-. рость перемещения последнего в литниковой системе. При заполнении частей отливки, расположенных выше плоскости разъема, вследствие уменьшения масового расхода и практически постоянной скорости растворения модификатора, отнесенной к единице его поверхности в реакционной камере, имеет место неравномерность поступления сфероидизатора в расплав. В результате часть расплава будет перемодифицирована (пересыщена модифицирующими элементами), тогда как другая недомодифицирована из-эа отсутствия модификатора в реакционной камере, выз,ванного интенсивным растворением его в предыдущий период.

1057167

Структура чугуна, Ъ

ШГ

Образец

Mg ост.

Литниковая система

dg н/мм 2

6,8

520

0,035

0,054

0,028

Известная

100

8,5

555

1 5

430

7,8

525

0,039

0,046

Предлагаемая

100

8,2

540

0,036

7,3

520 взаимодействйя модификатора с pac" плавом в конечной стадии процесса заливки формы и тем самым обеспечивает равномерный и оптимальный уровень модифицирования металла.

На основе экспериментальных данных получено, что отношение объемов частей реакционной камеры параллелепипеда и пирамиды должны находиться в пределах 1:(0,3-1), а площадей. большего и меньшего оснований пирамиды 1:(0,35-0,8) . Объем пирамиды с одной стороны (0,3 объема параллелепипеда) ограничен целесообразностью использования, так как, если масса части отливки в верхней полуформе менее 0,3 массы части отливки в нижней полуформе, реакционная камера обычной формы (параллелепипеда) достаточно эффективна, а с другой стороны равен объему параллелепипеда, так как масса отливки в верхней полуформе обычно не превышает 0,5 общей массы отливки.

Отношение площадей большего и меньшего оснований пирамиды объясняется следующим.

Площадь меньшего основания пирамиды ограничена с одной стороны (0,35 площади большего основания), тем, что высота спок при массовом выпуске машиностроительных отливок не превышает 1 м, а с другойстороны (0,8 площади большего основания) - целесообразностью исполь.зования, так как, если высота части отливки в верхней полуформе не" значительна эйли меньше 0,2 высоты верхней полуформы), достаточно эффективна реакционная камера обычной формы.

Пример Для получения сравнительных результатов используют модельную оснастку, позволяющую изготавливать корпусную отливку с прибылью общей массой 200 кг из высокопрочного чугуна методом модифицирования в литейной форме. Высота опок 500 мм. Высота отливки с прибылью 600 мм, причем часть ее высотой 150 мм формируют в нижней 0 полуформе, а 350 мм — в верхней.

Масса части отливки, располагавшейся в нижней полуформе, составляет 80, а верхней 120 кг. Литниковая система обеспечивает запол 5 нение формы расплавом в течение

35-40 с, т.е. со средней массовой скоростью заливки 5 кг/с.

Для модифицирования железокремнемагниевая лигатура (7Ъ М), имеgp ющая фактор растворимости модификатора равный 0,045 кг/с см в количестве 1,0Ъ от металлаемкости формы, что составляет 2,0 кг при объеме 400 см .

Заливку формы осуществляют расплавом чугуна, имеющим следующий химический состав, Ъ: углерод 3,52; кремний 1,93; марганец 0,56 и сера 0,021.

Температура расплава при заливке составляет 1420+10 С. Из полученных отливок разрезают три образца (1- из нижней части отливки, 2— из верхней части отливки, 3 — из области разъема полуформ). Исследуют структуру чугуна, содержание магния и механические свойства.

Результаты испытаний представле4() ны в таблице.

Механические свойства

1057167

Составитель Ю.Яковлев

Редактор М.Янович Техред Т;Маточка Корректор О. Тигор

Заказ 9441/12 Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)130.35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Полученные результаты свидетель= ствуют о неравномерности структуры и свойств металла отливки, получаемой при использовании известной литниковой системы. Несмотря на имеющее место перемешивание жидкого металла в полости отливки и некоторое усреднение химического состава, можно отметить неравномерностью распределения остаточного магния и, как следствие, неравномерность структуры — свойств металла отливки, что может привести к поломке детали при эксплуатации.

Ожидаемый экономический эффект составляет 50 000 руб. в год.