RU2074785C1

RU2074785C1 - Closed atmospheric casting head

Info

Publication number: RU2074785C1
Application number: RU92003632A
Authority: RU
Inventors: И.И. Ярополов; Н.А. Савельев
Original assignee: Акционерное общество "Армалит"
Priority date: 1992-11-04
Filing date: 1992-11-04
Publication date: 1997-03-10

Abstract

FIELD: metallurgy, casting production. SUBSTANCE: closed casting head has ledge, generatrix of one of surfaces of which is located at angle of 90 - 95 deg to plane of split. Ledge in longitudinal direction is made rectilinear or shaped, corresponding to casting head contour. Height of ledge is locate at distance of 10 - 30 mm from top of casting head. Because ledge has big volume moulding mixture at beak of ledge is not sintered an smelt metal in casting head through pores in mixture has constant link with atmosphere, providing feeding of ingot. EFFECT: improved process. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к конфигурации прибылей, работающих под атмосферным давлением. The invention relates to foundry, in particular to a configuration of profits operating under atmospheric pressure.

Известны различные конфигурации прибылей: цилиндрическая, шаровая, прямоугольная, бочкообразная, конусообразная и др. Прибыли могут быть открытые и закрытые. Прибыли, работающие с использованием атмосферного давления, как открытые, так и закрытые. Various configurations of profits are known: cylindrical, spherical, rectangular, barrel-shaped, conical, etc. Profits can be open and closed. Profits operating using atmospheric pressure, both open and closed.

Прибыль должна затвердевать позже той части отливки, на которую она установлена. Процесс кристаллизации осуществляется последовательным затвердеванием отливки внизу до прибылей с обеспечением свободного поступления жидкого металла из прибылей в отливку для компенсации объемной усадки. The profit must harden later than the part of the casting on which it is installed. The crystallization process is carried out by successively hardening the casting from bottom to bottom to ensure free flow of molten metal from the bottom to the casting to compensate for volumetric shrinkage.

При наличии вокруг прибыли твердой корки затвердевшего металла процесс питания отливки затрудняется из-за образования вакуума в прибыли. Опускание жидкого сплава тормозится и центральная часть отливки будет поражена рыхлым сплавом. If there is a solid crust of solidified metal around the profit, the power supply process of the casting is hindered due to the formation of a vacuum in the profit. The lowering of the molten alloy is inhibited and the central part of the casting will be affected by the loose alloy.

Чтобы этого не произошло, в верхней части прибыли формовочной смесью выполняют технологическую выемку. Выемка предназначена для создания атмосферного давления над жидким сплавом в прибыли (А. А. Рыжиков. Улучшение качества отливок.-М. Машгиз. 1952, с. 14 20) [I]
После заполнения формы формовочная смесь в выемке будет окружена расплавом. Учитывая, что прибыль после заливки некоторое время не участвует в питании отливки, т.к. объемная усадка будет компенсироваться за счет стояка и литниковой воронки, прибыль начнет подпитывать отливку только после затвердевания питателей. За этот период времени на поверхности прибыли, кроме выемки, образуется корочка затвердевшего металла. Если не произошло спекания смеси в выемке, то после начала работы прибыли жидкий металл отрывается от выемки и прибыль до полного затвердевания будет работать под атмосферным давлением, т. к. поверхность опускающегося жидкого сплава в прибыли будет соединена с атмосферой через поры формовочной смеси, находящейся в выемке. Если смесь в выемке спеклась, то связь с атмосферой прекращается и работа прибыли резко ухудшается.To avoid this, in the upper part of the profit molding mixture perform technological excavation. The recess is designed to create atmospheric pressure over the liquid alloy in profit (A. A. Ryzhikov. Improving the quality of castings. - M. Mashgiz. 1952, p. 14 20) [I]
After filling the mold, the moldable mixture in the recess will be surrounded by a melt. Given that the profit after pouring for some time does not participate in the power of the casting, because volumetric shrinkage will be compensated by the riser and the gate funnel, the profit will begin to feed the casting only after the feeders harden. During this period of time, on the surface of the profit, in addition to the recess, a crust of hardened metal is formed. If the mixture did not sinter in the recess, then after the profit has started, the liquid metal is torn from the recess and the profit will work until atmospheric pressure hardens completely, since the surface of the falling liquid alloy will be connected to the atmosphere through the pores of the molding mixture located in notch. If the mixture in the recess has caked, then the connection with the atmosphere ceases and the work of profit deteriorates sharply.

К недостаткам конструкции прибыли источник [1] относятся: осыпание смеси в форму вследствие выгорания смеси, ненадежность работы из-за спекания смеси в выемке, высокая трудоемкость изготовления модели прибыли при разъеме формы по оси прибыли, повышенный расход металлана прибыли. The disadvantages of the source profit design [1] include: shedding of the mixture into the mold due to burnout of the mixture, unreliability of work due to sintering of the mixture in the recess, high laboriousness of manufacturing the profit model when the mold is split along the profit axis, increased consumption of profit metal.

Целью изобретения является обеспечение надежности работы прибыли, сокращение трудозатрат при изготовлении моделей прибылей, повышение качества, снижение расхода металла на прибыли. The aim of the invention is to ensure the reliability of profit, reduce labor costs in the manufacture of profit models, improve quality, reduce metal consumption for profit.

Прибыль содержит уступ, образующая одной из поверхностей которого расположена под углом 90 95^o к плоскости разъема. Уступ в продольном сечении выполнен прямолинейны или фигурным, соответствующим контуру прибыли, высота уступа расположена на расстоянии 10 30 мм от верха прибыли.The profit contains a ledge, forming one of the surfaces of which is located at an angle of 90 95 ^o to the plane of the connector. The step in the longitudinal section is made rectilinear or shaped, corresponding to the contour of the profit, the height of the step is located at a distance of 10 30 mm from the top of the profit.

На фиг. 1 показана прибыль 1, у которой плоскость разъема прибыли и формы совпадают, прибыль установлена на отливке 2, имеет уступ 3 с образующей 4 прямолинейной формы. In FIG. 1 shows profit 1, for which the plane of the split of the profit and the shapes coincide, the profit is set on the casting 2, has a ledge 3 with a generatrix 4 of a rectilinear shape.

Заливка формы осуществляется вертикально. The mold is filled vertically.

На фиг. 2 показана прибыль 1, отливка 2. Разъем формы с прибылью горизонтальный в основании прибыли. Прибыль имеет уступ 3 с фигурной по контуру прибыли образующей 4 на уступе 3. Высота уступа 10 30 мм определена расчетным путем и проверена опытами. После заполнения формы расплавленный металл с двух сторон нагревает формовочную смесь уступа. В то время, когда вокруг прибыли образуется твердая корка, у носика уступа прибыли сохраняется расплавленный металл. В процессе кристаллизации уровень металла будет понижаться без образования твердой корки затвердевшего металла у носика выступа. Через образовавшееся отверстие расплавленный металл будет связан с атмосферой. В связи с тем, что уступ у прибыли имеет значительный объем, спекания смеси у носика уступа не происходит и жидкий металл в прибыли надежно соединяется через поры формовочной смеси с атмосферой. In FIG. 2 shows profit 1, casting 2. The connector of the form with profit is horizontal at the bottom of the profit. The profit has a ledge 3 with a figure 4 along the profit path forming 4 on the ledge 3. The height of the ledge 10 30 mm is determined by calculation and verified by experiments. After filling the mold, the molten metal on both sides heats the step molding mixture. When a solid crust forms around the profit, molten metal is retained at the nose of the profit ledge. During crystallization, the metal level will decrease without the formation of a solid crust of hardened metal at the nose of the protrusion. Through the hole formed, molten metal will be bound to the atmosphere. Due to the fact that the profit margin has a considerable volume, sintering of the mixture at the nose of the ledge does not occur and the liquid metal in the profit is reliably connected through the pores of the molding sand with the atmosphere.

Процесс питания отливки разделяется на две стадии. Питание отливки и прибыли за счет металла, находящегося в стояке и литниковой воронке, т.к. металл имеет самую высокую температуру в конце заливки и наибольший металлостатистический напор. Время питания отливки за счет литниковой воронки и стояка равно времени, в течение которого питатель затвердевает. The power supply process of the casting is divided into two stages. The power of the casting and profit due to the metal in the riser and the gate funnel, because metal has the highest temperature at the end of casting and the highest metallostatistical pressure. The casting feed time due to the gate funnel and riser is equal to the time during which the feeder hardens.

Во второй стадии питание отливки будет осуществляться за счет металла, находящегося в прибыли. In the second stage, the casting will be powered by the metal in profit.

При подводе металла к отливке через прибыль самый горячий металл будет в прибыли, а при подводе металла к отливке в верхней части прибыли металл будет наиболее охлажденным. Размер уступа может быть определен из расчета процесса затвердевания. Время затвердевания питателя (Б.Б. Гуляев. Литейные процессы.-М. Машгиз, 1960, с. 287) [2] может быть определено из уравнения

R=V/F приведенная толщина отливки;
V объем отливки;
F охлаждающая поверхность отливки;
Для плоского питателя: R=δ/2
δ толщина питателя;
Для круглого питателя:R=d/4
d диаметр питателя;
K коэффициент затвердевания.When supplying metal to casting through profit, the hottest metal will be in profit, and when supplying metal to casting at the top of the profit, the metal will be the most cooled. The size of the step can be determined from the calculation of the solidification process. The solidification time of the feeder (B. B. Gulyaev. Foundry processes.-M. Mashgiz, 1960, p. 287) [2] can be determined from the equation

R = V / F is the cast thickness;
V volume of the casting;
F cooling surface of the casting;
For flat feeder: R = δ / 2
δ feeder thickness;
For round feeder: R = d / 4
d diameter of the feeder;
K solidification coefficient.

Коэффициент затвердевания определяется из уравнения (В. М. Голод, "Теория линейных процессов". Учебное пособие, Л.1983, Политехн. институт им. М. И. Калинина, с. 25) [3]

b_ф тепловая активность формы;
V_кр температура кристаллизации металла;
V_кр t_кр t_н

t_л температура ликвидуса;
t_c температура солидуса;
L скрытая температура кристаллизации;
ρ_м плотность металла;
μ_конф, μ_пер•μ_инт коэффициенты; μ_заз

Δt_пер поправка на перегрев, вызывающий перегрев формы до начала затвердевания;
C_м удельная теплоемкость для отливок в песчаные формы;
μ_конф; μ_инт; μ_заз=1
После определения времени затвердевания питателя ε_з определяются толщина затвердевшей корочки металла в прибыли:

тогда размер уступа будет равен:
h 1,2 1,5a;
h высота уступа;
1,2 1,5 коэффициент запаса, связанный с колебаниями температуры заливки, температуры формы и др. факторов, > 10 <30 мм.The solidification coefficient is determined from the equation (V. M. Golod, "Theory of linear processes." Textbook, L.1983, Polytechnic Institute. M. I. Kalinin, p. 25) [3]

b _f thermal activity of the form;
V _cr the crystallization temperature of the metal;
V _cr t _cr t _n

t _l liquidus temperature;
t _c solidus temperature;
L latent crystallization temperature;
ρ _m metal density;
μ _conf , μ _per • μ _int coefficients; μ _zaz

Δt _per correction for overheating, causing the form to overheat before hardening begins;
C _m specific heat for sand castings;
μ _conf ; μ _int ; μ _zaz = 1
After determining the solidification time of the feeder ε _s , the thickness of the hardened metal crust in profit is determined:

then the step size will be equal to:
h 1.2 1.5a;
h step height;
1.2 1.5 safety factor associated with fluctuations in pouring temperature, mold temperature, and other factors,> 10 <30 mm.

Для примера рассчитаем величину уступа прибыли диаметром 100 мм из углеродистой стали. Отливка изготавливается в песчаную форму. For example, we calculate the value of the ledge of profit with a diameter of 100 mm from carbon steel. The casting is made in sand form.

Принимаем худший вариант: металл в прибыль поступает без перегрева. Диаметр литника 30 мм. Заливка отливок производилась с перегревом 74 К. Тогда

Время затвердевания питателя диаметром 30 мм будет:
t_з.пит=t_з•μ_пер.=92,5•1,00076=92,6 сек.
Толщина затвердевшей корочки металла в прибыли будет равна:

Размер уступа будет равен:
h=(1,2-1,5) a=1,5•7,5=11,25 мм.We accept the worst case scenario: metal comes into profit without overheating. The sprue diameter is 30 mm. Castings were cast with overheating of 74 K. Then

The solidification time of the feeder with a diameter of 30 mm will be:
t _s.pit = t _s • μ _per. = 92.5 • 1,00076 = 92.6 sec.
The thickness of the hardened metal crust in profit will be equal to:

The step size will be equal to:
h = (1.2-1.5) a = 1.5 • 7.5 = 11.25 mm.

Экономическая эффективность от внедрения в производство прибылей с уступом h 10 м при диаметре 100 мм только на одну прибыль составит:
Определяем объем сэкономленного металла и его вес:

Вес:
P=V•ρ_м=39,2•7,5=293 гоThe economic efficiency from the introduction of profits with a step of h 10 m with a diameter of 100 mm for only one profit will be:
We determine the amount of metal saved and its weight:

Weight:
P = V • ρ _m = 39.2 • 7.5 = 293

Claims

1. Closed profits, having in the upper part a technological recess for creating atmospheric pressure in profits, characterized in that the recess is made in the form of a step, forming one of the surfaces of which is located at an angle of 90 95 ^o to the plane of the connector.

2. Profit according to claim 1, characterized in that the step in the longitudinal section is made rectilinear.

3. Profit according to claim 1, characterized in that the step in the longitudinal section is made curly, corresponding to the contour of profit.

4. Profit according to claim 1, characterized in that the height of the step is located at a distance of 10 30 mm from the top of the profit.