Стержень для получения полых отливок
Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению полых отливок в металлических формах. Стержень содержит секции, между которыми размещены разовые прокладки, обечайку и противопригарное покрытие. Обечайка выполнена в виде металлической сетки с квадратными ячейками со стороной 2-6 мм из проволоки диаметром 1-3 мм. Обечайка содержит не более трех слоев сетки. После заливки жидкого металла в полость литейной формы обечайка расплавляется с образованием большого количества центров кристаллизации. Образующийся слой затвердевшего металла препятствует проникновению жидкого металла в зазоры между секциями стержня после сгорания прокладок. Под действием усадочных деформаций в затвердевшем слое металла секции перемещаются в радиальном направлении, обеспечивая свободную усадку отливок без образования усадочных трещин. Повышается качество отливок благодаря получению мелкозернистой структуры в металле со стороны стержня, а также надежность работы стержня. 2 ил.
Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению полых отливок в металлических формах.
Известен стержень для получения полых отливок, содержащий секции, расположенные с зазором одна относительно другой и установленные с возможностью перемещения в радиальном направлении, и упругие элементы, выполненные в виде пластин, размещенные внутри стержня и связанные с секциями, при этом пластины закреплены своими концами на соседних секциях и связаны между собой (Авт. св. СССР №1353569, кл. В 22 D 15/00, Бюл. №43, 1987).
Применение данного стержня для получения полых отливок приводит к образованию в них усадочных трещин из-за проникновения расплава в зазоры между секциями еще во время заполнения формы расплавом, так как огнеупорное покрытие стержня в зоне зазора не имеет подложки. Стержень из отливки не извлекается, сложная конструкция упругих элементов, искажение геометрии полости в отливки, ограниченное применение - только для тонкостенных, небольшой высоты отливок из легкоплавких сплавов.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является стержень для получения полых отливок, содержащий секции, установленные с возможностью перемещения в радиальном направлении, разовые прокладки, размещенные между секциями, выполненные из пенополистирола толщиной 0,012-0,06 диаметра стержня и противопригарное покрытие (Авт. св. СССР №1731418, кл. В 22 D 15/00, Бюл №17, 1992).
Применение данного стержня при изготовлении толстостенных полых отливок из высокотемпературных сплавов приводит к образованию в них усадочных трещин из-за проникновения расплава в зазоры между секциями еще во время заполнения формы расплавом, так как подложка из пенополистирола под противопригарным покрытием сгорает и расплав проникает в зазор, стержень из отливки не извлекается.
Задачей изобретения является повышение надежности работы стержня, исключение возможности поражения отливок усадочными трещинами, расширение области применения для получения полых отливок из высокотемпературных сплавов с различной толщиной стенки и повышение качества литого металла.
Техническим результатом изобретения является возможность использования металлических стержней, состоящих из отдельных секции для формирования в отливках полостей требуемой геометрической формы в поперечном сечении без усадочных трещин из различных, в том числе и высокотемпературных сплавов с различной толщиной стенки отливки и повышение качества литого металла.
Технический результат достигается тем, что стержень для получения полых отливок, содержащий секции, установленные с возможностью перемещения в радиальном направлении, разовые прокладки, размещенные между секциями, и противопригарное покрытие, дополнительно снабжен обечайкой, расположенной на его рабочей поверхности и выполненной в виде металлической сетки из проволоки диаметром 1-3 мм с квадратными ячейками, соответственно со стороной 2-6 мм, причем обечайка содержит не более трех слоев сеток.
Обечайка выполнена из сплава состава, аналогичного заливаемому в форму, и выполняет функцию внутреннего холодильника для поверхностного слоя металла на рабочей поверхности стержня. Расплавление обечайки происходит за счет теплоты, поступающей к поверхности стержня при охлаждении залитого в форму металла от температуры заливки до температуры начала кристаллизации. В поверхностном слое металла на рабочей поверхности стержня образуется большое количество центров кристаллизации, что способствует формированию затвердевшего и нерасплавляемого, при дальнейшем теплообмене, слоя металла на рабочей поверхности стержня, исключающего возможность проникновения металла в зазоры между секциями стержня, что повышает надежность работы стержня. Формирование в слое металла у рабочей поверхности стержня большого количества центров кристаллизации способствует измельчению литого зерна, что повышает качество литого металла со стороны стержня.
При выполнении сеток обечайки из проволоки диаметром более 3 мм, ячеек со стороной менее 2 мм и при количестве сеток в обечайке более трех не произойдет ее полное растворение, и структура поверхностного слоя отливки или слитка со стороны стержня будет неоднородна. При выполнении сеток обечайки из проволоки диаметром менее 1 мм и ячеек со стороной более 6 мм повышается вероятность ее растворения при температуре металла у рабочей поверхности стержня выше температуры начала кристаллизации, что уменьшает возможность формирования в слое металла у рабочей поверхности стержня большого количества центров кристаллизации.
Все параметры металлической сетки и количество ее слоев в обечайке стержня зависят от толщины стенки отливки, и определяют их расчетным путем из условия полного растворения обечайки при охлаждении металла в форме от температуры заливки до температуры начала кристаллизации и окончательно корректируют при доводке технологического процесса.
Толщина секций стержня выбирается из условий одинаковой скорости перемещения фронта кристаллизации по толщине стенки отливки со стороны металлической формы и со стороны металлического стержня.
Уменьшение диаметра стержня под действием усадочных деформаций в затвердевшем вокруг стержня слое металла происходит путем перемещения секций в радиальном направлении за счет уменьшения ширины продольных зазоров после выгорания пенополистироловых прокладок между секциями стержня.
На фиг.1 изображен стержень для получения полых отливок, продольный разрез, на фиг.2 - то же, поперечный разрез.
Стержень состоит из секций 1, установленных с возможностью перемещения в радиальном направлении, разовые прокладки 2, размещенные между секциями, выполненные из пенополистирола, противопригарного покрытия 3, при этом стержень снабжен обечайкой 4, расположенной на его рабочей поверхности и выполненной в виде металлической сетки 5 из проволоки диаметром 1-3 мм с квадратными ячейками, соответственно со стороной 2-6 мм, причем обечайка содержит не более трех слоев сеток, позицией 6 обозначено основание литейной формы (кокиля, изложницы) (фиг.1, 2).
Обечайка 4 выполняет функцию внутреннего холодильника в поверхностном слое отливки или слитка со стороны стержня. Расположение обечайки на рабочей поверхности стержня способствует формированию затвердевшего и нерасплавляемого при дальнейшем теплообмене слоя металла на рабочей поверхности стержня, исключающего возможность проникновения жидкого металла в зазоры между секциями стержня, что повышает надежность работы стержня.
Выполнение обечайки 4 в виде сетки из проволоки диаметром 1-3 мм с квадратными ячейками, соответственно со стороной 2-6 мм, при количестве слоев сеток в обечайке не более трех, в зависимости от толщины стенки отливки, способствует формированию мелкозернистой структуры в слое металла со стороны рабочей поверхности стержня, что повышает качество литого металла.
Стержень работает следующим образом.
После заливки жидкого металла в полость литейной формы на рабочей поверхности стержня за счет расплавления обечайки 4 и образования большого количества центров кристаллизации формируется слой затвердевшего металла, препятствующего проникновению жидкого металла в зазоры между секциями стержня, образовавшиеся после сгорания прокладок 2. Под действием усадочных деформаций в затвердевшем вокруг стержня слое металла секции 1 стержня перемещаются в радиальном направлении за счет уменьшения зазора между секциями 1 стержня, обеспечивая свободную усадку в отливках без образования усадочных трещин.
Применение данного стержня для получения полых отливок позволяет получать в них полости требуемой геометрической формы без усадочных трещин и повысить качество литого металла.
Стержень для получения полых отливок, содержащий секции, установленные с возможностью перемещения в радиальном направлении, разовые прокладки, размещенные между секциями, и противопригарное покрытие, отличающийся тем, что стержень снабжен обечайкой, расположенной на его рабочей поверхности и выполненной в виде металлической сетки из проволоки диаметром 1-3 мм с квадратными ячейками соответственно со стороной 2-6 мм, причем обечайка содержит не более трех слоев сетки.
