Способ охлаждения отливок

 

О П И А" и -И-K

ЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскнк

Сеа4налнстнческнк

Реслублнк (ii)778927

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 221277. (21) 2557719/22-02 (51)М. КЛ.

В 22 0 29/00 с присоединением заявки Ио (23) Приоритет

Госукарстаеиимй комитет

СССР ио аелаи изобретеиий и открытий

Опубликовано 15.1180. Бюллетень NP 42

Дата опубликования описания 18.1180 (5З) УДК 6 1. 747. .51(088.8) Э.С. Зальцман, A.Â. Демидов, Г.A. Кузнецов, A.Á. Мостовой и Ю.И. Чернов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТЛИВОК

Изобретение относится к области литейного производства, в частности, к выбивке литейных форм.

Известен способ ускоренного охлаждения отливок, изложниц из.чугуна путем снятия верхней опоки и извлечения отливки из нижней опоки после достижения отливкой 760-780 С 1

Недостаток данного способа — не- 0 возможность регулирования скорости охлаждения отливок.

Известен способ охлаждения, включающий выбивку всей отливки из формы при, 600 -1000оС с использованием экранированного тепла отливок для со . кращения времени термообработки (2).

Однако температура выбивки здесь значительно ниже температуры оконча-ъ ния ватвердевания.

Цйль изобретения — повышение ка чества отливок и сокращение продолжительности технологического цикла путем регулирования условий теплоотвода. 25

Поставленная цель достигается тем, что, снятие верхней опоки Осуществляют непосредственно после затвердева- ния отливки, а экран устанавливают на расстоянии 40-100 мм.

На фиг. 1 изображена литейная форма после„ заливки металлом, разрезу на фиг. 2 — литейная форма со снятой верхней спокой, разрез.

Форма в сборе содержит верхнюю опоку 1 и нижнюю опоку 2, над которой устанавливают экран 3 на специальных подставках 4.

Способ охлаждения отливок заключается в следующем. Ф

Непосредственно после затвердевания отливки снимают верхнюю опоку и на расстоянии 40-100 мм от поверхности отливки устанавливают экран. При этом между экраном и поверхностью отливки создаются условия для циркуляции воздушного потока, а расстояние выбирают, исходя из условия создания необходимой циркуляции воздушного потока для обеспечения свободной конвенции и отсутствия застойных зон в области циркуляции..

Расстояние ст между экраном и поверхностью литейной формы выбирается . по формуле

Cr Pr > 1000 (t) 778927

1 66,w <а Х3.1,1 ° 0 б

12,13

8)3,63 1О м

ПРИ

Расчеты показывают, что свобод30 ная конвекция в условиях теплообмена отливки и формы, возникает, если величина больше 40 мм. Расчет получен для условий, когда поверхность отливки представляет плоскость без выступбв и впадин. В производственных условиях часто поверхность отливки углублена относительно поверхности формы. При этом полость образуется с помощью выступа формы из верхней опоки или подвешенного стержня. При.снятии верхней опоки между поверхностью отливки и поверхностью разъема формы образуется полость, в которой может возникнуть застойная циркуляционная эона. Экспериментальная проверка показала, что для уверенного обеспечения свободной конвекции в этих условйях необходимо, чтобы расстояние между. экраном и поверхностью разъема в нижней опоке составляло до 100 мм.

В прбиэводстаенных свободных услови" ях для уверенного обеспечения беспре пятственной свободной конвенции целесообразно устанавливать экран на расстоянии 100 мм над поверхностью опоки.

Таким образом, освобождая одну из поверхностей отливки от контакта с лйтейной формой, можно интенсифицировать теплоотдачу от этой поверхности.

В то же время теплоотвод от осталь ных поверхностей отливки по-прежнему осуществляется в песчаную форму и будет определяться теплопроводностью формы.

Теплоотдача от освобожденной поверхности отливки будет осуществлять ся, в основном, с помощью лучистого и конвективного теплообмена.

Эффективный коэффициент теплоотдачи d,можно определить по формуле о = «-„ 4.к где о. и д — коэффициейты теплоотда; ( чи лучеиспусканием и

Ь конвекцией.

Обе составляющие коэффициента теплоотдачи,при рассматриваемом способе принудительного охлаждения можно регулировать.

Теплоотдача лучеиспусканием может быть увеличена почти вдвое, если экран убрать на требуемое по расчету время, и излучение от поверхности отливки в атмосферу цеха будет происходить беспрепятственно. продолжительность технологического цикла изготовления отливок. Для пояс15 нения ниже приводится конкретнйй пример выполнения способа. . Для реализации способа может быть использована песчано-глинистая или комбинированная (верхняя опока выполняется постоянной или полупостоянной) литейная форма.

На фиг. 1 изображена форма в сборе, на фиг. 2 — форма с экраном.

"Э

После затвердевания отливки снимают верхнюю опоку 1. Отливка остается в нижней опоке 2. Затем, на специальных подставках 3 устанавливают экран 4.

Заливают опытную отливку бруса сечением 150х150 мм и длиной 2000 мм из серого чугуна. Исследуют три различных случая охлаждевия. Естественное охлаждение отливки без снятия верхней опоки. Продолжительность охлаждения до 400 С составляет

9 ч 50 мин. Средняя скорость охлаждения непосредственно перед перлитным превращением — 1,3 град/мин, а.при переходе металла в область упругопластического состояния чугуна, в ко4Q торой формируются- остаточные напряжения, средняя скорость составляет около 0,8 град/мин.

Во втором случае через 7 мин сни- мают верхнюю опоку и устанавливают

4 экран над отливкой на расстоянии

100 мм. Продолжительность охлаждения до 400 С составляет 8 ч 05 мин. Средняя скорость охлаждения непосредственно перед перлитным .превращением в этом случае составляет 2,8 град/мин, а в области упруго-пластического состояния чугуна средняя скоросты

1,6 град/мин.

В третьем случае через 7 мин снимают верхнюю опоку и охлаждение отливки продолжается без установки экрана. Продолжительность охлаждения до 400 C составляет 4 ч 40 мин. Средняя скорость охлаждения перед перлитным превращением увеличивается до д) 4,2 град/мин, а в области упругопластического сбстояния чугуна средняя скорость увеличивается до

2,2 град/мин.

Как иЗвестно, повышение скорости охлаждения после затаердевания спогде Cr Pr критерий Грасгофа и

Прандтля. а (3-ф . аТ

Теплоотдача конвекцией может быть увеличена при замене свободной конвекции, вынужденной в результате поддува воздуха в щель между экраном и поверхностью отливки, или в результате движения опоки со снятым верхом в охладительной галлерее конвейера.

При этом величина может возрастать с

4-5 до 60 Вт/(м . К).

Регулируемое охлаждение позволяет получить необходимую структуру отливки, снизить остаточные напряжения в отливке. Все .это способствует ïîâûшению качества отливок, сокращает

778927

Формула изобретения

4Ью1 фиФ.l

Составитель В. Сазонов

Редактор П. Макаревич Техред М.Петко КорректорА. Гриценко

Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7902/11

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 собствует повышению содержания перлита э сером чугуне и увеличению .твердости металла отливки.

Содефкание перлита в опытной отливке указанного бруса увеличивается с увеличением скорости охлаждения соответственно с 5-7% до 15-20% и до

30-35%, а твердость повышается с 8890 НВ до 98-100 HB и до 110-112 HB соответственно.

В промышленных условиях предложенный способ был использован при изго товлении поддона весом 6100 кг из серого чугуна. Через 2 ч после заливки была снята верхняя опока и íà расстоянии 100 мм от поверхности отлив ки был установлен экран. Это позволило сократить продолжительность охлаждения отливки поддона в 2,5 раза, уменьшить коробление до 5 мм против

15-20 мм при обычном охлаждении в песчаной форме и повысить твердость 29 охлаждаемой поверхности на 15-20 единиц НВ.

Способ охлаждения отливок, изготовленных в песчаных или комбинированных формах, включающий снятие верхней опоки и установку над отливкой экрана, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отливок и сокращения продолжительности технологического цикла путем регулирования условий теплоотвода, снятие верхней опоки осуществляют непосредственно после затвердевания отливки, а экран устанавливают на о расстоянии 40-100 мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сокращение технологического цикла изготовления изложниц. Сталь, Р 4, 1975, с. 322-324.

2. Авторское свидетельство СССР

М 139674., кл. В 22 0 47/00, 1955.