RU2052316C1 - Casting method with successively directed crystallization - Google Patents

Casting method with successively directed crystallization Download PDF

Info

Publication number
RU2052316C1
RU2052316C1 SU5045249A RU2052316C1 RU 2052316 C1 RU2052316 C1 RU 2052316C1 SU 5045249 A SU5045249 A SU 5045249A RU 2052316 C1 RU2052316 C1 RU 2052316C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mold
casting
cavity
alloy
cooling
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.Л. Фоминых
А.И. Мокиенко
Original Assignee
Акционерное общество "Камский автомобильный завод"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Камский автомобильный завод" filed Critical Акционерное общество "Камский автомобильный завод"
Priority to SU5045249 priority Critical patent/RU2052316C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2052316C1 publication Critical patent/RU2052316C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: casting production. SUBSTANCE: method comprise steps of casting an alloy to a chill mold from a batch furnace along a metal duct into a pouring cup, from which along through a cavity of a feeder the alloy is being fed to a cavity of a mold. At time moment, when the alloy covers a bottom of the cavity of the mold and closes a cavity of the feeder, a mechanism for lifting a casting plate ans system for cooling the chill mold are being simultaneously turned on. The casting plate, being moved upwards, cuts off feeders from the casting being still in a liquid state. Using of a cooling member, whose part is arranged in a bottom of the cavity of the mold and contacts with the alloy, provides intensive heat sink uniformly along the whole bottom area. EFFECT: enhanced quality of casting structure. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью в постоянные литейные формы кокили, и может найти широкое применение при изготовлении любых отливок, особенно крупногабаритных, у которых можно создать плоский фронт кристаллизации и наибольшую из сторон которых можно использовать для питания. Изобретение можно применить при изготовлении отливок из алюминиевых сплавов. The invention relates to foundry, in particular to permanent mold casting, and can be widely used in the manufacture of any castings, especially large ones, in which a flat crystallization front can be created and the largest of which can be used for power supply. The invention can be applied in the manufacture of castings from aluminum alloys.

Известен способ литья (Технология литейного производства. Цветное литье. Справочник. М. Машиностроение, 1989, с. 415-417), при котором литейную форму, нагретую выше температуры ликвидуса сплава, устанавливают на охлаждаемый поддон кристаллизатор и заливают перегретым сплавом. При заливке форма находится внутри нагревающего устройства (индуктора). После небольшой технологической выдержки форму опускают вниз из зоны нагрева с определенной скоростью вместе с поддоном кристаллизатором. В процессе затвердевания формируется направленная структура отливки. Однако этим способом получают литые слитки, а отливки деталей машин получить не представляется возможным. Способ пригоден только для индивидуального производства. A known method of casting (Foundry technology. Color casting. Handbook. M. Engineering, 1989, S. 415-417), in which the mold, heated above the liquidus temperature of the alloy, is placed on a cooled tray crystallizer and filled with superheated alloy. When pouring, the mold is inside the heating device (inductor). After a short technological exposure, the mold is lowered down from the heating zone at a certain speed together with the mold pan. During the solidification process, a directional structure of the casting is formed. However, cast ingots are obtained by this method, and it is not possible to obtain castings of machine parts. The method is suitable only for individual production.

Наиболее близким техническим решением является способ последовательно направленной кристаллизации. Сущность этого способа состоит в том, что жидкий сплав поступает в нижнюю часть литейной формы по металлической трубке. Форма относительно конца трубки медленно перемещается вниз, т.е. новые порции сплава поступают на частично затвердевшую часть сплава в форме, чем и обеспечивается последовательно направленная кристаллизация отливки. The closest technical solution is a method of sequentially directed crystallization. The essence of this method is that the liquid alloy enters the lower part of the mold by a metal tube. The shape relative to the end of the tube slowly moves downward, i.e. new portions of the alloy arrive at the partially hardened part of the alloy in the mold, which ensures a sequentially directed crystallization of the casting.

Однако известный способ имеет следующие недостатки: способ пригоден только для индивидуального литья, так как требуется большая подготовка формы. Это делает способ малопроизводительным; выход годного низок, так как имеются затраты жидкого металла на литниковую систему; литниковая система остается. However, the known method has the following disadvantages: the method is suitable only for individual casting, as it requires a large preparation of the mold. This makes the method inefficient; yield is low, since there are costs of liquid metal on the gating system; gating system remains.

Цель изобретения повышение производительности за счет использования предложенного способа на карусельных многопозиционных кокильных машинах с применением многоместной кокильной оснастки, увеличение выхода годного (90% и выше) за счет отсутствия литниковой системы, которая отсекается подвижной литниковой плитой еще в жидком состоянии сплава. Отсутствие же литниковой системы дает возможность полностью устранить очень трудоемкие операции, такие как обрубка и обломка литниковой системы. The purpose of the invention is to increase productivity through the use of the proposed method on rotary multi-position chill machines using multi-seat chill tooling, increase yield (90% and higher) due to the lack of a gate system, which is cut off by a movable gate plate even in the liquid state of the alloy. The absence of the gate system makes it possible to completely eliminate very labor-intensive operations such as chipping and debris of the gate system.

На фиг. 1 изображена схема для осуществления способа; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 нижняя часть подвижной литниковой плиты. In FIG. 1 shows a diagram for implementing the method; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 1; in FIG. 4 lower part of the movable sprue plate.

Схема для осуществления способа состоит из задней половины 1 кокиля, передней половины 2 кокиля, центральной неподвижной части 3 кокиля, в которую установлена подвижная литниковая плита 4, состоящая из верхней части 5 плиты 4, нижней части 6 плиты 4 и изоляционного слоя 7. В верхней части 5 плиты 4 выполнены полость 8 стояка, полость 9 питателя и литниковый канал 10. В задней половине 1 кокиля и передней половине 2 кокиля выполнены полость 11 прибыли и полость 12 формы, в дно которой выходят радиаторы холодильники 13, связанные с каналом 14 охлаждения, с другой стороны упирающиеся в прижимную плиту 15 через уплотнительную прокладку 16. Механизм подъема и опускания (не показано) плиты 4 содержит устройство 17 включения и шток 18. В литниковой чаше 19 выполнено окно 20. The scheme for implementing the method consists of the back half 1 of the chill mold, the front half 2 of the chill mold, the central stationary part 3 of the chill mold, in which the movable sprue plate 4 is installed, consisting of the upper part 5 of the plate 4, the lower part 6 of the plate 4 and the insulating layer 7. In the upper parts 5 of the plate 4 have a cavity 8 of the riser, a cavity 9 of the feeder and the sprue channel 10. In the rear half 1 of the chill mold and the front half 2 of the chill mold there is a cavity 11 of profit and a cavity 12 of the form, into the bottom of which radiators of refrigerators 13 are connected with the cooling channel 14, Happy Birthday from the other side abutting against the pressure plate 15 through the gasket 16. The mechanism for raising and lowering (not shown) the plate 4 includes a switching device 17 and a rod 18. A window 20 is made in the sprue bowl 19.

Заливка сплава в кокиль производится из печи-дозатора по металлопроводу (не показано) в литниковую чашу 19, из которой через окно 20 поступает в полость 8 стояка, а затем через литниковый канал 10 в полость 9 питателя и далее в полость 12 формы. Нижняя часть стояка изготовлена так, что кинетическая энергия струи сплава гасится и сплав спокойно, ламинарно входит в полость 12 формы. В момент, когда сплав заполнит дно полости 12 формы и перекроет полость 9 питателя, одновременно включают механизм (не показано) подъема и опускания плиты 4 и охлаждение кокиля. Плита 4 поднимается вверх и при этом отсекает питатели от отливки еще в жидком состоянии. Охлаждающая среда циркулирует по каналу охлаждения 14, смывая радиаторы холодильники 13, контактирующие со сплавом. Радиаторы холодильники 13 выполнены из материала с большой теплопроводностью, что дает возможность быстро захолодить залитый сплав, создав плоский фронт кристаллизации. The alloy is poured into the chill mold from the metering furnace through a metal wire (not shown) to the gating bowl 19, from which through the window 20 it enters the riser cavity 8, and then through the gating channel 10 to the feeder cavity 9 and then to the mold cavity 12. The lower part of the riser is made so that the kinetic energy of the alloy stream is extinguished and the alloy calmly, laminarly enters the cavity 12 of the form. At the moment when the alloy fills the bottom of the cavity 12 of the mold and overlaps the cavity 9 of the feeder, at the same time, a mechanism (not shown) for raising and lowering the plate 4 and cooling the chill mold are turned on. Plate 4 rises up and at the same time cuts off the feeders from the casting even in a liquid state. The cooling medium circulates through the cooling channel 14, washing away the radiators of the coolers 13 in contact with the alloy. Refrigerator radiators 13 are made of a material with high thermal conductivity, which makes it possible to quickly cool the cast alloy, creating a flat crystallization front.

По окончании заливки плиту 4 при помощи механизма (не показано) подъема и опускания возвращают в исходное положение. Параметры плиты 4 подбирают расчетным путем в зависимости от поперечного сечения отливки и литейной скорости кристаллизации данной отливки. По мере подъема плиты 4 сплав как бы слоями заполняет вышележащие слои, подпитывая нижележащие, обеспечивая последовательно направленную кристаллизацию отливки, одновременно вытесняя последовательно образующиеся газы (например, от песчаных стержней в момент заполнения формы горячим сплавом). Upon completion of pouring, the plate 4 is returned to its original position by means of a mechanism (not shown) for raising and lowering. The parameters of the plate 4 are selected by calculation, depending on the cross section of the casting and the casting rate of crystallization of the casting. As the plate 4 rises, the alloy fills the overlying layers, as it were, by layers, feeding the underlying layers, providing sequentially directed crystallization of the casting, while simultaneously displacing sequentially generated gases (for example, from sand rods at the time the mold is filled with hot alloy).

Скорость подъема литниковой плиты определяют из условия неразрывности потока жидкого металла;
vп=

Figure 00000001
где Vn скорость подъема литниковой плиты, м/с;
μ- коэффициент расхода (зависит от сечения питателя);
Sпит площадь поперечного сечения питателя, м2;
n число питателей;
g ускорение свободного падения, м2/с;
Но высота отливки, м;
Sф площадь поперечного сечения отливки, м2.The rate of rise of the sprue plate is determined from the condition of continuity of the flow of liquid metal;
v p =
Figure 00000001
where V n the speed of the gating plate, m / s;
μ - flow coefficient (depending on the cross section of the feeder);
S pit the cross-sectional area of the feeder, m 2 ;
n number of feeders;
g acceleration of gravity, m 2 / s;
N about the height of the casting, m;
S f the cross-sectional area of the casting, m 2 .

Размеры поперечного сечения питателя определяют из условия материального баланса в зоне затвердевания:
Sпит•vм•n S

Figure 00000002
k где Vм линейная скорость истечения металла из питателя, м/с;
Sпит=
Figure 00000003
Sф где τв- время заполнения формы сплавом, с;
Учитывая, что Ho= k
Figure 00000004
, то Sпит=
Figure 00000005
где k коэффициент затвердевания, м/с1/2.The dimensions of the cross section of the feeder are determined from the condition of material balance in the solidification zone:
S pit • v m • n S
Figure 00000002
k where V m the linear velocity of the flow of metal from the feeder, m / s;
S pit =
Figure 00000003
S f where τ in is the time of filling the form with the alloy, s;
Given that H o = k
Figure 00000004
, then S pit =
Figure 00000005
where k is the coefficient of solidification, m / s 1/2 .

Необходимо отметить, что плоский фронт кристаллизации устойчив при отсутствии концентрационного переохлаждения, что определяется условием:

Figure 00000006
≥ -ωл
Figure 00000007
где Тж градиент температуры в жидкой фазе, оС/м;
Vв скорость затвердевания, м/с;
ωл тангенс угла наклона линии ликвидус сплава;
Ст относительная концентрация второго компонента сплава в твердой фазе;
kp коэффициент распределения компонента, равный
kp=
Figure 00000008
, где Сж относительная концентрация второго компонента в жидкой фазе;
Дж коэффициент диффузии второго компонента в жидкой фазе;
Максимальная скорость затвердевания из условия теплового баланса на фронте затвердевания в предположении Тж _→ 0 равна
vмакс=
Figure 00000009
где λт коэффициент теплопроводности твердого металла, Вт/м оС;
Тт градиент температуры в твердой фазе, оС/м;
ρт плотность твердой фазы, кг/м3;
L удельная теплота кристаллизации, кДж/кг.It should be noted that the flat crystallization front is stable in the absence of concentration supercooling, which is determined by the condition:
Figure 00000006
≥ -ω l
Figure 00000007
where T W the temperature gradient in the liquid phase, about C / m;
V in the speed of solidification, m / s;
ω l the tangent of the slope of the liquidus line of the alloy;
C t is the relative concentration of the second alloy component in the solid phase;
k p component distribution coefficient equal to
k p =
Figure 00000008
where C w the relative concentration of the second component in the liquid phase;
Well diffusion coefficient D of the second component in liquid phase;
The maximum rate of solidification from the condition of the heat balance at the solidification front under the assumption T W _ → 0 is
v max =
Figure 00000009
where λ t the coefficient of thermal conductivity of the solid metal, W / m about ;
T t the temperature gradient in the solid phase, about C / m;
ρ t the density of the solid phase, kg / m 3 ;
L is the specific heat of crystallization, kJ / kg.

Использование предлагаемого способа с последовательно направленной кристаллизацией отливок по сравнению с существующими способами имеет следующие преимущества:
увеличение производительности в несколько раз в связи с применением его на существующем высокопроизводительном оборудовании (например, на карусельных многопозиционных кокильных машинах с многоместными кокилями);
увеличение выхода годного (до 90% и более) за счет отсутствия литниковой системы;
возможность получения оливок из композиционных сплавов за счет создания фронта кристаллизации.
Using the proposed method with sequentially directed crystallization of castings in comparison with existing methods has the following advantages:
several times increase in productivity due to its use on existing high-performance equipment (for example, on rotary multi-position chill machines with multi-seat chill molds);
increase in yield (up to 90% or more) due to the lack of a sprue system;
the possibility of obtaining olives from composite alloys by creating a crystallization front.

Claims (2)

1. СПОСОБ ЛИТЬЯ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ, включающий послойную заливку расплава в литейную форму через литниковую систему, которую с начала заливки начинают перемещать относительно литейной формы, и охлаждение со стороны ее дна в процессе кристаллизации, отличающийся тем, что литниковую систему, имеющую питатели, выполняют в подвижной литниковой плите, с начала заливки расплава ее начинают перемещать вверх, отсекая при этом питатели от отливки в жидком состоянии. 1. METHOD FOR CASTING WITH SEQUENTIALLY DIRECTED CRYSTALLIZATION, comprising layer-by-layer pouring of the melt into the mold through the gate system, which from the beginning of pouring begins to move relative to the mold, and cooling from its bottom during crystallization, characterized in that the gate system having feeders They are carried out in a movable gate plate, from the beginning of pouring the melt, they begin to move it upward, cutting off the feeders from the casting in a liquid state. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение ведут с использованием одного или нескольких охлаждающих элементов, равномерно размещенных верхним торцом заподлицо с дном рабочей полости литейной формы и контактирующих с расплавом для более интенсивного теплоотвода от нижней части литейной формы. 2. The method according to claim 1, characterized in that the cooling is carried out using one or more cooling elements evenly placed with the upper end flush with the bottom of the working cavity of the mold and in contact with the melt for more intense heat removal from the bottom of the mold.
SU5045249 1992-02-24 1992-02-24 Casting method with successively directed crystallization RU2052316C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5045249 RU2052316C1 (en) 1992-02-24 1992-02-24 Casting method with successively directed crystallization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5045249 RU2052316C1 (en) 1992-02-24 1992-02-24 Casting method with successively directed crystallization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2052316C1 true RU2052316C1 (en) 1996-01-20

Family

ID=21605743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5045249 RU2052316C1 (en) 1992-02-24 1992-02-24 Casting method with successively directed crystallization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2052316C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Белоусов Н.Н. Плавка и разливка сплавов. Биб-ка литейщика, вып.10. Л.: Машиностроение, 1981, с.65 - 67. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3690367A (en) Apparatus for the restructuring of metals
US3538981A (en) Apparatus for casting directionally solidified articles
JP3068185B2 (en) Metal casting
RU2460607C2 (en) Device and method for subsequent casting of metals having equal or similar shrinkage factors
JPH0126796B2 (en)
US3752221A (en) Mold apparatus for casting with downward unidirectional solidification
CN111922322A (en) Directional solidification device and casting method
US3421569A (en) Continuous casting
JPS5845338A (en) Alloy remelting method
RU2052316C1 (en) Casting method with successively directed crystallization
US4270594A (en) Method and apparatus for producing directionally solidifying cast pieces
US3608617A (en) Art of making precision castings
US3749149A (en) Method and an electro-beam furnace for ingot production
US3333625A (en) Method of casting fusible materials
US2546517A (en) Metal casting
RU2744601C2 (en) Cooling furnace for directional solidification and cooling method using such furnace
JPH07155897A (en) Mold structure and casting method
GB1216776A (en) Metal casting and solidification
JPH0234262B2 (en)
US3543284A (en) Process for casting single crystal shapes
RU2623941C2 (en) Method of obtaining large-dimensional castings from heat-resistant alloys by directed crystalization
US4487247A (en) Chill casting methods
US3587710A (en) A method of continuously casting metals
RU2040362C1 (en) Method of guided cast hardening
RU2081719C1 (en) Method of ingots production