Способ предварительной подготовки графитовой формы

 

1. СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ ГРАФИТОВОЙ ФОРМЫ для изготовления тонкостенных отливок из химически активных металлов, включающий последовательное нанесение на рабочую поверхность графитовой формы слоев покрытия из металла подгруппы меди и металла более тугоплавкого, чем металл отливки, отличающийс я тем, что, с целью улучшения заполняемости графитовой формы, на слой покрытия из металла более тугоплавкого чем металл отливки, наносят дополнительный слой из металла, менее тугоплавкого, чем металл отливки. 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что третий слой покрытия наносят из никеля.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЦН

РЕСПУБЛИК..SU„„.1093384 А

В 22 С 3/00; В 22 D 21/06

1 с Й ° .(, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 11

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ГНРЫТЗФ (21) 3573972/22-02

I (22) 24. 12. 82 (46) 23.05.84. Бюл.№19 (72) В.В. Назаренко, В.Д. Довбня, M.È. Носалевич, В.П. Шариков и В.М. Симановский (71) Институт проблем литья АН Украинской ССР и Институт общей и неорганической химии АН Украинской ССР (53) 621 744.527.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР №- 367954, кл. В 22 С 3/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 221228, кл. В 22 С 3/00, 1967. (54)(57) 1 ° СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ

ПОДГОТОВКИ ГРАФИТОВОЙ ФОРМЫ для изготовления тонкостенных отливок из химически активных металлов, включающий . последовательное нанесение на рабочую поверхность графитовой формы слоев покрытия из металла подгруппы меди и металла более тугоплавкого, чем ме" талл отливки, о т л и ч а ю щ и и " с я тем, что, с целью улучшения заполняемости графитовой формы, на слой покрытия из металла более тугоплавкого чем металл отливки, наносят дополнительный слой из металла, менее тугоплавкого, чем металл отливки.

2 ° Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что третий слой покрытия наносят из никеля. И

1093384

Изобретение относится к литейному производству, преимущественно для вакуумного литья тугоплавких и химически активных металлов.

При литье тугоплавких металлов наиболее приемлемым материалом литейной формы является графит. Однако в результате высокотемпературного взаимодействия . металла отливки с материалом формы на поверхности отливки образуется науглероженный слой.

Известны способы получения отливок из тугоплавких металлов, при которых на поверхность графитовой 15 форэм наносят защитные покрытия на основе более тугоплавких металлов и соединений, чем материал отливки 1 3.

Однако в этом случае защита от 20 науглероживания является частичной, так как эти металлы являются карбидообразующими, а соединения этик металлов с углеродом (карбиды) свариваются с металлом отливки, clio собствуют твердофаэной диффузии . углербда из формы в отливку, что приводит к свариванию покрытия с отливкой.

Наиболее близким по технической ЗО сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения отливок из тугоплавких и химически активных металлов, при котором поверхность углеродистой формы покрывают защитным покрытием металла подгруппы меди, которые термохимически инертны к тугоплавким металлам и к углероду формы, с последующим покры- тием слоя меди слоем тугоплавкого > металла 2

Однако возможности получения литых тонкостенных деталей иэ этих металлов ограничены иэ-эа низкой заполняемости тонких сечений, так как металл отливки не проливается в тонкие полости и не заполняет их. В то же время потребности техники вызывают необходимость получения все более и более тонкостенных изделий из этих металлов.

Целью изобретения является улучшение заполняемости графитовой формы.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу предварительной подготовки графитовой формы для изготовления тонкостенных отливок из химически активных металлов, включающему последовательное нанесение на рабочую поверхность графитовой формы слоев покрытия из металла подгруппы меди н металла более тугоплавкого, чем металл отливки, на слой покрытия из металла более тугоплавкого, чем металл отливки, наносят дополнительный слой иэ металла, менее тугоплавкого, чем металл отливки.

В качестве третьего слоя покрытия может быть использован никель.

Первый слой на углеродистой форме - слой металла подгруппы меди eosдает диффузионный барьер на поверхнос. ти формы. Слой тугоплавкого металла (второй слой), нанесенный поверх пер-, вого слоя, предохраняет его от смывания заливаемым тугоплавким металлом.

Слой металла с температурой плавления ниже температуры плавления эаливаемого металла (третий слой) расплавляется и создает жидкую легкоплавкую прослойку при заполнении литейной формы, что облегчает процесс ее заполнения. Тугоплавкие и химически активные металлы (МЬ, Та, Мо, Ф, Re) являются переходными ,:d-металлами с незаполненной 4 -обо-. лочкой. При взаимодействии между собой эти металлы образуют широкие области твердых растворов, беэ боль ших искажений кристаллической решетки. Если в качестве покрытий вы/ бирать также 0 -металлы, т.е. металлы 1У-У111 групп периодической системы, то влияние растворения покрытия в поверхностном слое отливки на ее свойства становится минимальным. В то же время другие элементы периодической системы даже в количестве долей процента могут отрицательно повлиять на свойства отливки из тугоплавких металлов. Поэтому в качестве покрытий (третий слой) для улучшения заполняемости литейной формы тугоплавкими металлами (МЬ, Та, Мо, %, Ре ) следует выбирать только металлы 1У-У111 групп периодической системы, такие как

Т1, 2r,Hf,Mn, t=e,CO, Ю.

В момент кристаллизации заливаемого металла внутреннее трение образующихся кристаллов останавливает движущийся поток металла, При наличии на поверхности формы легкоплавкой прослойки течение потока заливаемого металла облегчается, движение образующихся кристаллов не тормозится о стенки формы, что обеспечивает лучшее заполнение формы.

1093384

Толщина покрытия

Толщина залитой кромки клина, мм (в среднем по 5

Количест" во углерода в поверхностном слое отливкам отливки, вес.Е

Форма без по-. — . крытия

1,35

2,0

Медь 10-15

Вольфрам 8- 10 1 05

0.3

Медь 10-15

Вольфрам 8-10 0,52

Никель 8-10

0,3

Составитель Т. Королева

Редактор В. Иванова Техред С.Мигунова КорректорА. Ильин

Заказ 3342/6 Тираж 775

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

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

Производят заливку клиновидных отливок из ниобия в углеродистые формы, изготовленные прессованием. Вес отливки 5,2 кг. Широкая сторона клина 20 мм, малая сторона клина 0,3 им, высота клина 100 мм.

Контрольную форму покрывают слоем меди толщиной 10-15 мкм (первый слой).

На слой меди наносят слой вольфрама толщиной 8-10 мкм (второй слой).

Заливают также углеродистую форму без покрытия. Покрытие опытной формы следующее: первый слой - медь толщиной 10-15 мкм, второй слой - вольфрам толщиной 8-10 мкм, третий слой — 1э никель толщиной 8-10 мкм.

При увеличении толщины покрытия первого слоя более 15 мкм наблюдаются газовые поры s поверхностном слое отливки из-за испарения меди.

По этой же причине толщина покрытия третьего слоя также не должна превышать 15 мкм.

Покрытия наносят на углеродистую форму испарением покрывающего металла 2 в электронно-лучевой установке s saкууме 10 bm рт.ст. и осаждением его на углеродистую форму.

Температура нагрева формы, на которую наносят покрытия, составляет

400-500 С.

Заполняемость формы контролируют по толщине кромки клина, образованной заливаемым металлом.

Контролируют также науглерожнвание поверхностного слоя (толщиной 0,3 ми), Данные приведены в таблице.

Данные таблицы показывают, что эаполняемость углеродистой формы при . применении предлагаемого трехслойного покрытия улучшается в 2,0 раза (проливается сечение 0,52 мм) . Степень науглероживания поверхностного слоя отливки остается на низком уров-! не.

Использование предлагаемого способа позволит получать литьем более тонкостенные детали, которые до этого получали механической обработкой.