RU2424871C2

RU2424871C2 - Method of casting

Info

Publication number: RU2424871C2
Application number: RU2008115722/02A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Поляков (UA); Владимир Иванович Поляков
Original assignee: Владимир Иванович Поляков
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2011-07-27
Also published as: RU2008115722A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to centrifugal casting. Metal is fed into metal mould revolving about axis O to fill cast cavities via gate runners under action of centrifugal forces. Fine-grained structure metal gets crystallised in cast surface layers. Extra rotary moment is applied to metal mould to generate angular acceleration. Metal in metal mould cavities starts rotating about cast axes to prevent formation of larger crystals.

EFFECT: fine-grained structure metal, hence, higher quality of castings.

1 dwg

Description

Изобретение предназначено для применения в металлургии при использовании технологии центробежного литья для получения отливок, имеющих ось вращения. Ближайшим аналогом заявленного способа получения отливок является способ Ерыкалова Е.А. (RU 2026140 C1, 09.01.1995).The invention is intended for use in metallurgy using centrifugal casting technology to produce castings having an axis of rotation. The closest analogue of the claimed method for producing castings is the method of Erykalova EA (RU 2026140 C1, 01/09/1995).

Способ литья предназначен как для одно-, так и для многопозиционных кокилей.The casting method is designed for both single and multi-position chill molds.

На чертеже представлено сечение многопозиционного кокиля для производства шарообразных отливок. Кокиль вращается по часовой стрелке вокруг оси вращения О, перпендикулярной плоскости чертежа, с угловой скоростью ω₀. Металл заливаем в приемную камеру 1 (см. чертеж) и под действием центробежной силы по литникам 3 он заполняет полости отливок 2. После заполнения кокиль с жидким металлом вращается, имея угловую скорость ω₀. Теперь прикладываем к кокилю дополнительный вращающий момент. В результате кокиль начнет вращаться с угловым ускорением α. Вследствие этого появится сила, заставляющая вращаться жидкий металл в полости отливки, причем оси вторичного вращения металла в отливках параллельны оси вращения всего кокиля (перпендикулярны плоскости чертежа). По мере остывания граница между жидкой и твердой фазой перемещается к центру отливки, но при этом жидкий металл перемешивается. Что приводит в конечном итоге к созданию мелкозернистой структуры металла в отливках и как следствие - к повышенной износостойкости и ударопрочности мелющих тел.The drawing shows a cross section of a multi-position chill mold for the production of spherical castings. The chill mold rotates clockwise around the axis of rotation O, perpendicular to the plane of the drawing, with an angular velocity ω ₀ . The metal is poured into the receiving chamber 1 (see the drawing) and under the action of centrifugal force along the sprues 3 it fills the cavities of the castings 2. After filling, the chill mold with liquid metal rotates with an angular velocity ω ₀ . Now apply additional torque to the chill mold. As a result, the chill mold begins to rotate with angular acceleration α. As a result of this, a force will appear that forces the liquid metal to rotate in the cavity of the casting, and the axes of the secondary rotation of the metal in the castings are parallel to the axis of rotation of the entire mold (perpendicular to the plane of the drawing). As the cooling cools, the boundary between the liquid and solid phases moves to the center of the casting, but the liquid metal is mixed. Which ultimately leads to the creation of a fine-grained metal structure in castings and, as a result, to increased wear resistance and impact resistance of grinding media.

В случае достаточной интенсивности вторичного вращения все газовые примеси «всплывают» к геометрическому центру отливки, а не собираются под литником.In the case of sufficient intensity of the secondary rotation, all gas impurities “float” to the geometric center of the casting, and are not collected under the gate.

На практике установлено: эффект вторичного вращения металла в кокиле для чугуна при перегреве 80°С появляется уже при ускорении α=0,3 рад/сек², а при α>1 рад/сек² газовые включения, неизбежно присутствующие в металле, «всплывают» к центру шара и не влияют на износостойкость шара.In practice, it has been established: the effect of the secondary rotation of the metal in the chill mold for cast iron upon overheating of 80 ° C appears already at acceleration α = 0.3 rad / sec ² , and for α> 1 rad / sec ² gas inclusions that are inevitably present in the metal “float” »To the center of the ball and do not affect the wear resistance of the ball.

Предлагаемый способ литья позволяет создавать мелкозернистую структуру металла по всему объему отливки. Мелющее тело для шаровых мельниц получается с однородной мелкозернистой структурой по всему объему и полноценно «работает», постепенно изнашиваясь, до конца сохраняя шаровидную форму и поверхностную твердость.The proposed casting method allows you to create a fine-grained metal structure throughout the entire casting volume. The grinding body for ball mills is obtained with a homogeneous fine-grained structure throughout the entire volume and fully "works", gradually wearing out, completely retaining spherical shape and surface hardness.

Заливка во вращающийся кокиль дает ряд технологических преимуществ:Pouring into a rotating chill mold gives a number of technological advantages:

1. Позволяет увеличить скорость заполнения полостей кокиля.1. Allows you to increase the speed of filling the chill cavities.

2. Из чертежа видно, что литники имеют наклон (направлены вдоль вектора кориолисовой силы) и металл врывается в полость по касательной к поверхности шара и от этого приобретет дополнительный импульс вращения еще до воздействия углового ускорения.2. It can be seen from the drawing that the sprues have a slope (directed along the Coriolis force vector) and the metal breaks into the cavity tangentially to the surface of the ball and this will acquire an additional rotation impulse even before the effect of angular acceleration.

3. Позволяет изменить угол наклона оси вращения кокиля относительно вертикали вплоть до 90°, что в свою очередь дает дополнительные возможности оптимизации технологического процесса.3. Allows you to change the angle of inclination of the axis of rotation of the chill mold relative to the vertical up to 90 °, which in turn provides additional opportunities for optimizing the process.

Следует отметить, что угловое ускорение может быть как положительным, так и отрицательным, относительно направления вращения кокиля. На чертеже показано направление вторичного вращения при α<0 (торможение). Торможение может быть вплоть до реверса, т.к. заливка при воздействии центробежной силы позволяет уменьшить сечение литника и он быстро «перемерзает» и металл не выливается из полости даже при горизонтальной оси вращения кокиля.It should be noted that angular acceleration can be both positive and negative, relative to the direction of rotation of the chill mold. The drawing shows the direction of secondary rotation at α <0 (braking). Braking can be up to reverse, because pouring under the influence of centrifugal force allows to reduce the sprue section and it quickly “freezes” and the metal does not pour out of the cavity even with the horizontal axis of rotation of the mold.

На практике достигнуто: при диаметре шара 60 мм пощади сечения литника ~80 мм², 16-позиционном чугунном кокиле, рабочая температура кокиля ~200°С, время заливки и заполнения полостей ~8 сек, а весь цикл ускорений (вместе с заливкой) до полной остановки кокиля длится ~55 сек.In practice, it has been achieved: with a ball diameter of 60 mm, the sprue cross section is ~ 80 mm ² , the 16-position cast iron chill mold, the working temperature of the chill mold is ~ 200 ° С, the filling and filling time of the cavities is ~ 8 sec, and the entire acceleration cycle (together with the casting) up to a complete stop of the chill mold lasts ~ 55 sec.

Claims

A method of producing castings having an axis of rotation by metal by centrifugal casting in a chill mold, characterized in that the metal is poured into a rotating chill mold and the casting cavities are filled through gates, and after casting, the chill mold is rotated with angular acceleration, which creates metal rotation in the casting cavities around its own axes.