RU1782191C - Способ производства фасонных отливок и литейна форма дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени : способ производства фасонных отливок включает накапливание металла и шлака в плавильных емкост х и слив их в литейные формы, в котором в каждой литейной форме, состо щей из двух емкостей, сообщающихс  между собой, снёчал а полностью заполн ют перегретым шлаком первую емкость, затем в нее сливают металл до момента по л ного заполнени  шлаком второй емкости литейной формы, Литейна  форма состоит из двух емкостей, сообщающихс  между собой, причем втора  емкость размещена в верхней части первой емкости, а обьем второй емкости равен объему формирующей части первой емкости. На цилиндрическую наружную поверхность вту ки в верхней части посажена с зазорами дл  обеспечени  выхода шлака технологическа  вставка с рабочей поверхностью,хответной требуемой торцевой поверхности отливки. Стержень дл  получени  цилиндрической полости в отливке выполнен в виде разрезной в осевом направлении втулки с цилиндрической наружной поверхностью и конической внутренней , внутрь которой помещена коническа  ось. При этом поверхности разреза втулки, образующие одну из ее частей, выполнены параллельными между собой и параллельно осевой плоскости втулки, а все остальные плоскости разреза выполнены ра- диёльными. 2 с. п., 2 з. п. ф-лы,1 табл., 2 ил. сл С

Description

Изобретение относитс  к литейному производству и спецэлектрометаллургий и можетбыть использовано дл  производства качественных фасонных отливок из металлов различных способов выплавки, в том числе электрошлакового металла.

Известен способ, согласно которому металл накапливают в плавильной емкости электрошлаковым методом и сливают в литейные формы или заливку металла в литей- ные формы ведут вместе со шлаком,

использованным дл  получени  эл ектро- шлакового металла.

Этот способ позвол ет получать отливки относительно сложной конфигурации и высокого качества с использованием точных металлических форм - кокилей многократного использовани  без применени  каких- либо меропри тий по предотвращению пригара.

Металл отливки, полученный этим способом , не уступает и даже превосходит по качеству деформированный металл открытой выплавки. Однако, производительность такого способа крайне низка, поскольку ограничиваетс  тем, что в этом способе об зательна одновременна  заливка металла и шлака в форму, а значит обьем накопленного в одной плавильной емкости металла и шлака должен соответствовать объему заполнени  только одной формы. Дл  заполнени  другой формы необходимо повтор ть процесс накоплени  металла и шлака и т. д., т. е. в известном способе невозможна дозировка в определенных пропорци х металла и шлака в несколько форм.

Существующие схемы двух-и многоручьевой заливки, когда из одной емкости расплав заливаетс  в две или более форм, не получили широкого распространени  из- за относительно небольшого увеличени  производительности при существенном усложнении процесса разливки. Кроме того, недостатком указанного способа с применением известных дл  его осуществлени  литейных форм  вл етс  то, что верхн   часть отливки непосредственно над которой расположена шлакова  ванна,  вл етс  плоской, что ограничивает сферу применени  способа и увеличивает соотношение масс заготовки и готовой детали. Получаемые отверсти  имеют коническую форму по причине необходимости применени  конических металлических стержней, что увеличивает припуски на механическую обработку. Кроме того, удаление стержней из формы сопр жено с определенными затруднени ми , св занными с необходимостью относительно точного определени  момента выбивки в зависимости от режима заполнени  формы, температурного режима кристаллизации расплава и т. д. Применение стержней из неметаллических материалов не оправдываетс  по причине одноразовое™ их использовани .

Вместе с тем, указанный способ достаточно энергоемок, Удельный расход электроэнергии составл ет по различным источникам примерно 750-820 квт. ч/т. На практике расход электроэнергии чаще всего находитс  в пределах 1000-1200 квт. ч/т.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности при сохранении высокого качества отливок

Это достигаетс  тем, что перед сливом металла, накопленного в плавильной емкости , например, индукционной печи, в каждой лигейной форме, состо щей из двух емкостей, сообщающихс  между собой, сначала полностью1 заполн ют перегретым шлаком первую емкость затем в нее сливают металл до момента полного заполнени  шлаком второй емкости Можно вести заливку металла, накапливаемого в плавильной емкости электрошлаковым методом. В этом случае перед разливкой металла в формы из плавильной емкости сначала сливают

шлак, использованный дл  получени  электрошлакового металла, в отдельную емкость , где параллельно накапливают такой же-перегретый шлак.

Литейна  форма дл  осуществлени 

0 способа включает первую емкость дл  размещени  расплава и формировани  отливки и вторую емкость, служащую дл  слива избыточного шлака и сообщающуюс  с первой на уровне, обеспечивающем полное запол5 нение первой емкости до попадани  шлака во вторую. Объем второй емкости равен объему формирующей части первой емкости или объему отливки, В первую емкость помещена с зазорами дл  обеспечени  выхода

0 шлака технологическа  вставка с рабочей поверхностью, соответствующей требуемой торцовой поверхности отливки. Стержень дл  получени  цилиндрической полости в отливке выполнен в виде разрезной в осе5 вом направлении втулки с цилиндрической наружной поверхностью и конической внутренней , внутрь которой помещена коническа  ось.

На фиг. 1 и 2 изображена литейна  фор0 ма, разрез.

Перва  емкость образована днищем Т и кольцевой обечайкой 2. Втора  емкость образована кольцевой обечайкой 2 и деталью 3. В отверстие днища 1 помещена разрез5 на  в осевом направлении втулка с цилиндрической наружной поверхностью и конической в нижней части, состо ща  из частей 4, 5, 6, 7 с зазорами между ними. Причем, поверхности разреза втулки, раз0 дел ющие части 4, 5 и 7 выполнены параллельными между собой и параллельно осевой плоскости втулки, а плоскости разреза , раздел ющие части 5, 6, 7 выполнены радиальными.

5 В верхней части разрезна  втулка выполнена конусной по внутренней поверхности на небольшой длине и цилиндрической по наружной. На коническую внутреннюю поверхность посажена втулка 8,. ограничивающа  радиальное перемещение частей

втулки внутрь. На цилиндрическую наружную поверхность в верхней части разрезной втулки посажена технологическа  вставка, состо ща  из двух частей 9, 10, которые фиксируютс  кольцом 11. Внутрь разрезной

0 втулки помещена ось 12 с конической поверхностью в нижней части, котора  служит дл  разжима составных частей втулки в радиальном направлении

Ось 12 в верхней части имеет пр моугольный вырез с уклоном на одной стороне , в который вставлен клин 13. Детали, 10 технологической вставки выполнены в нижних част х с 4-м  вырезами 14, служащими дл  облегчени  протекани  расплава, а в верхних част х имеют 4 равнорасположен- ных окна 15, предназначенных дл  выхода воздуха из внутренней полости вставки при подъеме уровн  шлака в ней вследствие вытеснени  последнего поступающим металлом .

Объем второй полости V2 равен объему заливаемого металла VL

Способ и литейна  форма работают следующим образом.

Перегретый шлак, накопленный в плавильной емкости сливаетс  в первую емкость формы до полного ее заполнени , Затем из другой плавильной емкости сливаетс  металл, который проход  через шлак, дополнительно рафинируетс , поступает в нижнюю часть первой емкости и вытесн ет шлак объемом, равным объему заливаемого металла, во вторую емкость, куда он переливаетс  через кра  первой емкости, Заливку металла производ т до момента полного заполнени  шлаком второй емкости. Таким образом, визуально ограничиваетс  объем заливаемого металла. После полного заполнени  шлаком второй емкости, заливку металла прекращают и цикл повтор етс  с другой формой и т. д., которые могут быть установлены на конвейере. На стенках первой емкости и стержне в результате быстрой заливки сначала шлака, а затем металла образуетс , как при известном способе электрошлакового кокильного лить , тонкий шлаковый гарнисаж, который исключает взаимодействие металла отливки с литейной формой и возможность образовани  пригара. Вытесненна  в верхнюю часть литейной формы шлакова  ванна образует своего рода тепловую надставку, способствующую направленному затвердеванию отливки , исключа  образование в отливке усадочной рыхлости, т, е. процесс кристаллизации аналогичен известному способу электрошлакового кокильного лить .

В отличие от этого способа стержень дл  получени  полости в отливке не выбивают сразу после заливки расплава. После затвердевани  металла и шлака удал ют клин 13, поддерживающий коническую ось 12 и выталкивают ее из разрезной втулки. Снимают кольцо 11, фиксирующее детали 9, 10 технологической вставки и втулку 8. Затем переворачивают литейную форму и удал ют закристаллизовавшуюс  заготовку вместе со шлаковой ванной, разрезной втулкой и

детал ми 9, 10 технологической вставки. В этом положении части 4, 5, 6, 7 разрезной втулки легко удал ютс  из отверсти  в отливке и шлаковой надстааке после смеще- 5 ни  части 4 внутрь разрезной втулки. Затем по разъему рассоедин ют части 9,10 технологической вставки и из них удал етс  застывший шлак. При перевороте литейной формы удал етс  шлак из второй емкости.

0 Опытные плавки проводились на Белорусском автомобильном заводе.

При проведении опытных плавок металл химического состава, соответствующего марке стали 18Х2Н4ВА, получали в

5 индукционной печи с последующей обработкой синтетическим шлаком. Дл  приготовлени  шлака, примен емого при электрошлаковом процессе, использовали флюс марки АНФ-29, который получали в

0 отдельном агрегате с керамическим тиглем и графитовым нерасходуемым электродом. С целью обезуглероживани  шлака в процессе его плавлени  в тигле вводили окись никел  в виде агломерата в количестве 0,7%

5 от веса шлака. Шлак в конце плавлени  перегревали до температуры на 100-200°С больше температуры плавлени  металла. Металлическа  форма устанавливалась горизонтально . С одной стороны к ней пода0 валась емкость с перегретым шлаком, с другой - емкость с жидким металлом. Сначала в форму сливалась порци  шлака. Сразу же по заполнении шлаком полностью первой емкости формы с другой стороны

5 формы в ту же емкость сливались порци  металла до момента полного заполнени  шлаком второй емкости, куда он переливалс  через кра  первой емкости, вытесн емый мзталл ом. Слив металла производитс  че0 рез воронку на сливном отверстии емкости с металлом, в которую подавалс  под давлением аргон. После заливки металла литейна  форма удал лась с места заливки, подавалась друга  форма илроцесс повто5 р лс . Весь процесс заполнени  шлаком и металлом литейной формы, рассчитанной дл  получени  отливок зубчатых колес массой 4,6 кг, занимал 17-25 сек, При величине емкости с металлом 50 кг и емкости тигл  со

0 шлаком 70 кг и конвейерной подаче литейных форм, получение 10 отливок занимает примерно 5 мин. При использовании предлагаемого способа производительность лимитируетс  уже не проблемой дозировки

5 расплава, как при электрошлаковом кокильном литье, а процессом извлечени  отливок и очистки литейных форм, который по вре- ( мени занимает до 1 мин, на примен емую в данном случае форму, что обеспечивает ее конструкци , Поэтому при соответствующей организации производства, заключающейс  в использовании нескольких емкостей с металлом и шлаком большого объема, конвейерной подачи литейных форм в крли- честве 30-50 шт , производительность может быть 450-500 высококачественных заготовок в смену при 8-ми часовом рабочем дне (масса отливки 4,6 кг), что вполне удовлетвор ет услови м не только серийного, но и массового производства и недостижимо при электрошлаковом кокильном литье.

Механические свойства металла отливок , полученных предложенным способом, определ лись на радиальных образцах и приведены в таблице в сравнении с металлом из заготовок других способов производства , в т. ч. электрошлакового кокильного лить , проката открытой выплавки и требований ТУ на кованый металл, Образцы изготавливались из заготовок квадратного сечени  со стороной квадрата 15 мм. Заготовки подвергались термической обработке по режиму: 1-  закалка с 950°С, воздух 2-  закалка с 860°С, воздух, отпуск при 200°С, воздух.

Приведенные результаты свидетельствуют , что металл отливок, полученных пред- ложенным способом, по своим механическим свойствам не уступает деформированному металлу открытой выплавки , металлу, получаемому электрошлаковым кокильным литьем, и существенно превосходит по таким показател м, как относительное удлинение, сужение и ударна  в зкость, металл открытой выплавки, получаемый обычным литьем без шлака и со шлаком в кокили.

Использование предложенного способа производства фасонных отливок и литейной формы дл  производства фасонных отливок имеет значительные преимущества по сравнению с известными:

-позвол ет осуществл ть конвейерную разливку, что многократно повышает производительность , при сохранении высокого качества отливок;

-позвол ет использовать металл, приготавливаемый в индукционных печах, что уменьшает расход электрической энергии;

-существенно упрощаетс  состав шлака;

-позвол ет получать полости в отливках цилиндрического сечени , что уменьшает припуски на механическую обработку;

-позвол ет получать фасонные торцовые поверхности верхней части отливки;

-существенно упрощаетс  извлечение металлических стержней дл  формировани 

внутренних полостей;

-обеспечивает достаточно точную дозировку количества шлака и металла дл  получени  отливок заданных размеров, что также уменьшает припуски на механическую обработку и увеличивает выход годного лить .

В то же врем  способ и литейна  форма достаточно просты, что позвол ет успешно реализовывать его в любых современных машиностроительных, ремонтных и литейных производствах.

Claims (4)

1.Способ производства фасонных отливок , включающий накапливание металла и

шлака в плавильных емкост х и слив их в литейные формы, отличающийс  тем, что в каждой литейной форме, состо щей из двух емкостей, сообщающихс  между собой , сначала полностью заполн ют перегретым шлаком первую емкость, затем в нее сливают металл до момента полного заполнени  шлаком второй емкости.

2.Литейна  форма дл  производства фасонных отливок, состо ща  из емкости

дл  металла и шлака и технологического стержн , отличающа с  тем, что емкость дл  металла и шлака выполнена из двух емкостей, сообщающихс  между собой , причем втора  емкость размещена в

верхней части первой емкости, а ее объем равен объему формирующей части первой емкости.

3.Литейна  форма по п. 2, о т л и ч а ю- щ а   с   тем, что стержень выполнен в виде

разрезной в осевом направлении втулки с цилиндрической наружной поверхностью и конической внутренней, в которой установлены коническа  ось, при этом поверхности разреза втулки, образующие одну из ее частей , выполнены параллельными между собой и осевой плоскости втулки, а все остальные плоскости разреза выполнены радиальными.

4.Литейна  форма по пп. 2 и 3, о т л и- чающа с  тем, что на цилиндрическую

наружную поверхность втулки в верхней части посажена с зазором технологическа  вставка, рабоча  поверхность которой соответствует торцовой поверхности отливки.

Средние значени  механических свойств стали 18Х2Н4ВА, полученной различными методами

А-А

V

/J

Фиг. 1

7 /

Фиг. 2