Способ литья массивных заготовок в литейной форме

 

Сетоз Советскна

Соцнаинстнческнл

Респ бпнм

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii>992117 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 29. 04.81 (2! ) 3281773/22-02 с присоединением заявки Jтт (23)Приоритет(51) М. Кл.

В 22 0 7/00, Гесудлрстеююыб кеюлтет

CCCt ло делаю лзаеретеллл л еткрытий

Опубликовано 30.01.83. Бюллетень М 4 (53) УДК 621.74. . 043,1(088. 8) Дата опубликования описания 30.01.83 (72) Авторы изобретения

Г.П. Анастасиади, В.Н. Ребонен, 0.0. Фед ов, Б,Г. Восходов и В.П. Золотов (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ЛИТЬЯ ИАССИВНЫХ ЗАГОТОВОК

В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к. произ вод" ству крупногабаритных, толстостенных отливок с внутренними полостями.

Известен способ получения отливок, включающий заливку в форму основного и легирующего расплавов, заключающийся в их раздельном приготовлении с последующим сливом в ковш и перемешивании до выравнивания состава (1).

Недостаток этого способа - невоз» можность влиять на эатвердевание отливок, поскольку заливка формы производится однородным по составу и температуре расплавом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо" му результату является способ легирования сплава при центробежной отливке заготовок, включающий одновременнуЮ заливку в изложницу основного и легирующего углеродсодержащего расплава (низкоуглеродистого и высокоуглеродистого), причем при заливке

2 первой трети основного расплава запи вают 1,2-1,6 легирующего расплава от массы основного, при заливке второй трети 0,7"0,93 и при заливке послед" ней трети 0,2-0,43 (2).

Недостатком этого способа являетвя одновременная заливка основного и легирующего расплавов, что не позволяет при различной температуре основноо го и легирующего расплавов создать градиент температуры и обеспечить последовательное эатвердевание, что необходимо для обеспечения плотности и герметичности отливок. Кроме того, 5 легирующий углеродсодержащий расплав, который имеет более низкую температуру и меньшую плотность, за счет центробежных сил оттесйяется к центру, что не способствует усилению направто ленности затвердевания за счет теплоотвода в изложницу.

Цель изобретения - создание усло-, вий направленного затвердевания и повышение герметичности отливки.

3 992

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу литья массивных заготовок в литейной форме, преимущественно из низколегированной углеродистой стали, включающему заливку низкоуглеродистого и высокоуглеродистого сплавов, вначале заливают низкоуглеродистый сплав, а высокоуглеродистый с температурой на 50-300 С ниже температуры солидус с плотностью на

0,03-0,1 ниже плотности низкоуглеродис того сплава, причем скорость заливки высокоуглеродистого сплава составляет 1,0-0,1 от скорости заливки низкоуглеродистого сплава, При этом высокоуглеродистый сплав, имеющий температуру ниже температуры солидус низко" углеродистого сплава, должен подаваться снизу (сифоном). В процессе заливки высокоуглеродистый сплав, поступая в нижнюю часть отливки, всплывает за счет разницы плотностей и перемешивается за счет конвективных потоков расплава вобъеме отливки,,его температура повышается, а теипература низкоуглеродистого сплава снижается, стремясь к некоторой средней температуре, Причем, в наибольшей степени происходит снижение температуры ме" талла на уровне подвода высокоугле" родистого сплава, на верхних уровнях охлаждающее влияние высокоуглеродистого сплава незначительно, поскольку он поступает уже нагретый.

Таким образом, возникает градиент температуры (снизу холодный металл, сверху в прибыли горячий металл), что создает условия для последовательно-. го затвердевания снизу вверх, улуч- " шает условия питания, повышает плотность и герметичность отливок. Выравнивание состава по углероду происхо" дит за счет конвекции и диффузии (процессов, происходящих во времени), поэтому способ применим с наибольшим эффектом к массивным толстостенным отливкам с продолжительным процессом затвердевания, При разности температур высоко" углеродистого и низкоуглеродистого расплавов меньше 50ОС его охлаждающий эффект незначителен, поскольку на уровне подвода металл имеет 6олее высокую температуру, чем в при6ыли, где происходит его охлаждение с зеркала во время заливки, поэтому эта раз" ность температур позволяет только выго

25 зо

4О

55 ровнять температуру. на уровне подвода и в прибыли, но не позволяет обеспечивать последовательное затвердева- ние. При разности температур больше

300вС возникает опасность переохлаждения металла в месте подвода, его затвердевания и аварийного прекращения заливки, так как тепловой эЭтокт затвердевания стали составляет — 300 С, 4 0 где .4 = 240 кДж/кг - теплота кристал лизации, С = 0,8 кДж/кг С - .теплоемкость.При относительной разности плотностей низкоуглеродистого и высокоуглеродистого расплавов менее 0,03 выталкивающая сила мала и высокоуглеродистый расплав переносится только конвективными потоками, что приводит к неоднородному распределению углерода по линиям тока. Относительную разность плотностей углеродистых расплавов железа более 0,10 можно получить только при повышении температуры высокоуглеродистого расплава выше 1600 С, что недопустимо, поскольку температура его должна быть на

50-300 С ниже температуры солидус низкоуглеродистого железа, которая ниже

1500 С.

Введение свободного углерода для снижения плотности высокоуглеродистого расплава недопустимо в связи с бол ьшой вероятно ст ью образо вания графитных включений в стали.

Скорость разливки высокоуглеродистого расплава определяется из условия, что время его разливки должно быть равно времени разливки низкоуглеродистого расплава, только в этом случае тепловое воздействие высокоуглеродистого расплава, реализуется полностью и создаются условия для последовательного зат верде вания . С корост ь разливки высокоу глеродистого распла" ва более 1,0 от скорости разливки низкоуглеродистого расплава невозможна, так как наибольшая масса высокоуглеродистого расплава (содержание углерода на верхнем пределе по марочному составу) равна массе низкоуглеродистого расплава 1 содержание углерода на нижнем пределе по марочному составу), следовательнЬ скорости разливки равны. Применение высокоу глеродистого расплава в количестве менее 0,1 от массы низкоуглеродистого расплава (.скорость разливки менее О,1) не целесообразно из-за снижения теплового эФфект а .

5 992

Предлагаеи и способ опробован при производстве модельных заготовок и при отливке заготовки детали "корпус превентора" из стали 35ХМ с преимущественной толщиной стенки 250-200 мм,g масса заготовки 1500 кг. Вначале производили заливку низкоуглеродистой стали 05ХМ, имеющей температуру ликвидус 1520 С и температуру солидус

1500 С. Затем добавляли высокоуглеро- 10 дистый расплав, содержащий те же коли. чества легирующих элементов и углерод 0,5-4,03. Температура высокоугле" родистого расплава составляла 14501190оС. Плотность низкоуглеродистого и

7,158 г/см, а плотность высокоуглеродистого расплава составляла от

6,990 для расплава с 0,53 углерода до

6,436 для расплава с 4,03 углерода, относительная разность плотностей со- ю ставляет 0,02-0,10.

Исследование макрошлифов модельных отливок и натуральных заготовок показало существенное снижение пористости и снижение брака по негерметич- у ности.

Применение предлагаемого способа литья деталей позволяет достигнуть

I17 6 снижения расхода металла и снизить брак отливок по негерметичности.

Формула изобретения

Способ литья массивных заготовок в литейной Форме, преимущественно из низколегированной углеродистой стали, включающий заливку низкоуглеродис" того и высокоуглеродистого сплавов, отличающийся тем, что, с целью создания условий направленного затвердевания и повышения герметичности заготовок, вначале заливают низкоуглеродистый сплав, а -высокоуглеродистый вводят с температурой на 50-300 С ниже температуры солидус и плотностью на 0,03-0,! ниже плотности низкоуглеродистого сплава, причем скорость заливки высокоуглеродистого сплава составляет 1,0-0,1 от скорости заливки низкоуглеродистого сплава.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 505506, кл. В 22 0 7/12, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР и 3699 76, кл. В 22 0 13/00, 1970.

3 л а л х 6

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель В. Гуркин

Редактор А. Мотыль Техред Т. Фанта Корректор 1. Пономаренко

Заказ 195/О Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

035 Москва Ж-35 Ра шская наб . 4/5