Устройство для получения монокристаллических отливок из жаропрочных сплавов

 

Изобретение относится к литейному производству, конкретнее к производству отливок специального назначения . Целью изобретения является повышения выхода годных отливок. В нагретую до температуры ликвидуса сплава форму 1 устройства, установленную на холодильник 2 и закрепленную зажимами 3, через питатель 10 литниковой системы заливают жидкий металл, устройство перед, заливкой переводят в наклоннсэе положение. Форма 1 нмеет рабочую 11 и затравочную 9 полости, .последняя выполнен-а в форме прямой призмы с основанием в виде равнобедренного треугольника, соединенного вершиной с литниковой системой, при этом высота призмы равна высоте равнобедренного треугольни1 а, а затравочное отверстие расположено на высоте равнобедренного треугольника верхнего основания затравочной полости 9. Выполнение устройства по изобретению обеспечивает увеличение выхода год-, ных отливок за счет создания условий , обеспечивающих монокристаллиЧ- ность их. 2; ил 2 табл. ю сл 05

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

SU 129901 (51) 5 В 22 D 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOlVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 15. 1.2. 92. Бюл. У 46 (21) 3806391/02 (22) 20.11.84 (71) Андроповский авиационный технологический институт (72) A,В. Лапшин и П.В. Лебедев (56) Кишкин С.Т. и др. Направленная кристаллизация жаропрочных сплавов.

Литейное производство, 1984, В 4, с. 17-19.

Патент США К- 3739835, кл. В 22 С 9/04, 1973.:

Лебедев П.В. и др. Разработка технологических вариантов монокристаллического литья./Сб. Повышение качества и надежности литых изделий, Ярославль, 1976, с. 99-106. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОТЛИВОК ИЗ ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВОВ (57) Изобретение относится к литей-. ному производству, конкретнее к производству отливок специального назйачения. Целью изобретения является повышения выхода годных отливок. В нагретую до температуры ликвидуса сплава форму 1 устройства, установленную на холодильник 2 и закрепленную зажимами .3, через питатель t0 литниковой системы заливают жидкий металл, устройство перед. заливкой переводят в наклонное положение. Форма 1 имеет рабочую 11 и затравочную 9 полостй, последняя выполнена в форме прямой призмы с основанием в виде равнобедренного треугольника, соединенного вершиной с литниковой системой, при этом высота призмы равна высоте равнобедренного треугольника, а затравочное отверстие расположено на высоте равнобедренного треугольника верхнеro основания затравочной полости 9. Выполнение устройства по изобретению обеспечивает увеличение выхода год-, ных отливок за счет создания условий, обеспечивающих монокристалличность их. 2 ил 2 табл.

1299016 т0 лость 9 и одновременно в рабочую поt5

Устройство 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 B 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 полоо жения на угол 20-30 в сторону литниковой системы. В результате такого

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 расттлавом.

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 призмы, поверхность которого оформлена холодильником. Рабочая полость формы 11. отделена от затравочной полости 9 перегородкой 12 с отверстием для отвода единствен.ного кристалла. наклона поверхность хо.щцтпльника, которая оформляет дно эатравочной полости формы, оказывается под углом

20-30 к горизонту и место в области о контакта формы и холодильника, куда подают первые порции заливаемого в форму расплава, оказывается на.самом низком уровне ° Расплав заливают через питатель 10 в затравочную полость формы 11. Кристаллы, которые образовались в месте контакта с холодильником при заливке в форму первых порций расплава, растут вдоль холодильника при постоянн6м, по мере течения расплава по холодильнику, увеличении поперечного размера холодильника. Если форма затравочной полос и имеет прямоугольное сечение, тогда кристаллы, растущие вдоль холодильника, укрупнялись бы только за счет конкурирующего роста. Чем больше расширяется поперечный размер затравочной полости по мере течения расплава вдоль поверхности холодильника, тем больше в поперечном размере будут растущие 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 иметь

30-45 . Высота затравочной полости о

35 назначается такой., чтобы при наклоне перед заливкой, горизонталь "а-а", проведенная из самой верхней точки на поверхности холодильника, которая оформляет дно затравочной похтости, нигде не пересекала верхнюю поверхHocTb затравочной полости (фиг. 3).

Если часть верхней поверхности затравочной полости будет расположена .45 при наклоне формы перед запивкой ниже такой горизонтали, то перемещение расплава вдоль своей свободной поверхности и обновление головной части нарушится, после того, как уровень

50 расплава окажется выше верхней поверхности затравочной полости. В этом случае головная .часть потока будет течь не обновляясь, пока не затвердеет. В результате нарушится рост кристаллов вдоль поверхности холодильника. Иэ геометрических соотношений (фиг. 3) определяется необходимая высота эатравочной полости треугольника АВС, угол ABC которого па3 12990 вен углу накяонл формы и холодильника перед заливкой, так как это углы со взаимно перпендикулярными сторонами, Тогда АС=t.g(f ВС, где АС вЂ” высо- .. та затравочной,полости,. ВС вЂ” длина высоты равнобедренного треугольника, лежащего в нижней части основания затравочной полости и оформляемом хо- . лодильником. При обозначении АС:=h и

BC=2 необходимая высота затравочной fg полости h выражается через длину высоты равнобедренного треугольника, .лежащего. в. нижнем основании затравочной полости (и угол наклона формы и холодильника от вертикали перед за-. .f5 ливкой ц следующей формулой:

h= tgq f

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 эатравочной 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 в 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 gg сечении 4х30 длиной 200 мм из сплава

ЖСб-К, угол при вершине затравочной полости, в которую подавался первоначально расплав — 45 о

В качестве материала для форм использовали электрокорунд со свя« зующим на основе гидролиэованнбго этилсиликата ° Использовались водоохлаждаемые медный и стальной холодильники, В ряде. заливок на поверхность холодильников была нанесена краска толщиной 0,2-0,4 мм, наполнительпылевидный злектрокорунд, связующеегидролизованный зтилсиликат. Заливали формы при температурах заливки

1450, 1500, 1550 С.

Скорости движения головной части расплава вдоль поверхности холодильника при различных углах наклона формы и холодильника перед заливкой q при которых удалось получить направленный рост кристаллов вдоль поверхности холодильника во время заливки . затравочной полости, представлены в .табл. 1. где Т о„ - температура заливавшегося в форму расплава;.

+ — есть краска на поверхности холодильника; — — нет краски на поверхности холодильника;

16 4

Ц вЂ” угол наклона формы í холодильника перед залив; кой в с горону лптниковой системы;

V --скорость подъема уровня

gp расплава в форме, при которой наблюдается рост кристаллов вдоль Холодильника;

Vö„ — скорость движения вдоль поверхности холодильника головной части натекающего на него потока расплава.

На отливках, полученных при условиях заливки, когда кристаллы, зародившиеся при попадании на холодильник первых порций расплава, росли вдоль поверхности холодильника по мере всей последующей заливки, было подсчитано количество зерен в направлении, перпендикулярном росту на поверхности отливки, которая оформлялась холодильником. Замеры проводились. в направлении роста кристаллов через 5 мм от вершины основания затравочной полости, куда попадает в первую очередь. расплав при заливке формы.

Результаты представлены в табл.2, где f — расстояние от вершины по высоте треугольника основания призмы.

Формула изобретения

1299016

Ъал ч„р мм/с мм/с мм/с мм/с

Медь

17,5

35

1450

1500 14

28

Медь

2,5

7,5

15 20

Медь

СТ45

3,5

1450

10

8,5

СТ45!

500

10

СТ45

3,4

1,7

1550

1,7

1450

3,4

20. 5

Медь

1500

2,8

20

2,5

1,8 I 550

0 5

1,0

0,4

1550

0,5

0,2

17,5

1450

35

28

14

1500

Медь

7,5

1550

3,8

Медь

1450

СТ45

10

СТ45

1 5.00

4,3

8,5

СТ45

2,5 1500

10

1450

1О

+ 30

1500

Медь

2 5

1550

1,3

2,5

1450

СТ45

1,5

0 ° 8

1,5

1550

СТ45

ЭО

0 ° 3

0,5

0,5

Материал холодильника

Медь

Медь

1450 СТ45

1500 СТ45

СТ45

Медь

Медь

Медь

1 500 . CT45

Наличие краски

Заливка 1 /10-1/3 расстояния до эатравочного отверс" тия

Таблица 1

Заливка до заполнения поверхности холодильника

7,5

8,5

12990! 6

С Ъ е

Ю

° I 1 1

Ф

1 I I

М

1 1 l

1 1 1 Ф

1 1 1 I а0

° I I

Ю л ф 1 1 I

Ф»Ъ л 1 1 1 1 ф

1 I 1 1

I I е1 1 1

I 1 1 l

1 I I

° ec еч с»е

1 1 1

1 I I 1

1 1 I t 1 ф ф ф ф е л ф

4Уф Ch

Itl

I а 1

ОЪ

У»1 е4 иЪ

О! I I

«Ъ Ссе л а л

О О О ффф аЪ

О О

1 1 1 1 а

Ф»»Ъ О

1 1 1

CO е 1 f f I I . О

»»Ъ 4 О

О O е Ф

ctl 4 ° »»

Vl и еЪ е л л

1 ЕЪ е е»

Ю аЪ

° а

1 а л Ф

И)

I ф л м

1 1 1

М О О

ОЪ Ф

° а м е4 О ф л CV М

Ь ф М 4 Ф еЪ cte

° е 1

1 ф

О аЪ а

° О Ф ф N М ю

Ф Ъ

° Ф чф л e4, м . 1

O еЪ л а

e4 о Чф

Ф М е»

Ctl с4

@ъ се» м О cti Ф cte

O O e4»Ce C»l ф ф Л е4 е4»»»» е» ф»Ъ Ф М е" е» Ю е Ф.

М л.

ЧЪ

° °.Ю с4 мЪ са е» ее сА Ь е,1 л O

I 1 1 i I i I 1 i 1 I л 1 1 l I i

О О

I i 1 1 1 I 1 1 1 1 1 1 1 t 1 I иЪ ctC CtI сес а а

Ccl М»ee Ь Cel Ф»Ф Cte О е- O 4 ее ee О

° » е е» е

° te cei а °

O О. 4 g 4 ф Л аъ О О О ф О Ф ф л ceI ctl «Ф ф эс е»» 4e. ф ее е4 с4 4Ч е ° ° » е» е» ° ° а ч аъ Р О ав cti О о Ф ь Ф cti аэ л ei e ei Ф, е4 С4 И И е- ° ° е ° е е» а» ю ее е

f299016

II 1 1

) 1 !

1 ) I

I 1 1 ! 1 1

1 1

»

f 1: 1 ! 1 I

t 1

1 1 I

I I.

1 I

° О

О .1 1 1 е м м) Мф

» Ф у 1 е )) О - 0 A Ф

Ь ф а

) 2990l.6

fS

Г

Фиг. 3! 2990! б

1г у 1

Составитель Ю. Яковлев

Редактор Л. Лашкова Техред Л.Сердюкова Корректор О. Луговая

564 Тираа- Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4