RU2762692C1 - Method for casting ring blanks from aluminum or magnesium alloys - Google Patents

Method for casting ring blanks from aluminum or magnesium alloys Download PDF

Info

Publication number
RU2762692C1
RU2762692C1 RU2021107782A RU2021107782A RU2762692C1 RU 2762692 C1 RU2762692 C1 RU 2762692C1 RU 2021107782 A RU2021107782 A RU 2021107782A RU 2021107782 A RU2021107782 A RU 2021107782A RU 2762692 C1 RU2762692 C1 RU 2762692C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
melt
casting
mold
diameter
nozzles
Prior art date
Application number
RU2021107782A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Алексеевич Алпатов
Николай Дмитриевич Шанин
Виктор Иванович Тарарышкин
Сергей Георгиевич Бочвар
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН)
Priority to RU2021107782A priority Critical patent/RU2762692C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2762692C1 publication Critical patent/RU2762692C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/06Making articles shaped as bodies of revolution rings of restricted axial length
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/02Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis

Abstract

FIELD: foundry production.
SUBSTANCE: invention relates to the field of foundry production of aluminum and magnesium alloys, in particular to the production of castings by centrifugal casting, and can be used for the manufacture of large-sized ring castings, mainly thick-walled, in a mold with a vertical axis of rotation. A method for producing annular blanks from aluminum or magnesium alloys involves feeding the melt into a metal mold with a vertical axis of rotation through a distributor. The melt is fed through a distributor equipped with four nozzles symmetrically arranged in one horizontal plane, of which two nozzles have channels with a diameter of 10-25 mm and a length equal to 0.7-0.9 of the inner radius of the cast workpiece, and two nozzles have channels with a diameter of 1-3 mm and a length equal to 0.1-0.2 of the inner radius of the cast workpiece, while part of the melt in an amount of 5-10% is fed into nozzles with a length equal to 0.1-0.2 of the inner radius of the cast workpiece, for its dispersion into drops with a diameter of 1-3 mm and the formation of supercooled partially crystallized droplets when they move to the inner surface of the mold, followed by their mixing with the bulk of the melt supplied through nozzles with a length equal to 0.7-0.9 of the inner radius of the cast workpiece, and the initiation of crystallization centers in the specified bulk of the melt. The production of annular castings with an adjustable structure and a homogeneous, fine grain in cross-section is ensured.
EFFECT: low anisotropy of the mechanical properties of the semi-finished product after rolling is ensured, as well as an increase in the metal utilization factor by reducing the tolerances for machining.
4 cl, 2 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области литейного производства алюминиевых и магниевых сплавов, в частности к получению отливок способом центробежного литья, и может быть использовано в машиностроении, ракетостроении и самолетостроении для изготовления крупногабаритных кольцевых отливок, преимущественно толстостенных, в изложницу с вертикальной осью вращения.The invention relates to the field of foundry production of aluminum and magnesium alloys, in particular to the production of castings by the method of centrifugal casting, and can be used in mechanical engineering, rocketry and aircraft construction for the manufacture of large-sized annular castings, mainly thick-walled, into a mold with a vertical axis of rotation.

В научно-технической литературе (Евстигнеев А.И., Щекин А.В. и др. Расчет технологических параметров кокильного и центробежного литья. Комсомольск-на-Амуре: КНАГТУ, 1996, - 73 с.) изложены общие принципы центробежного литья сплавов.In the scientific and technical literature (Evstigneev AI, Shchekin AV and others. Calculation of technological parameters of chill and centrifugal casting. Komsomolsk-on-Amur: KNAGTU, 1996, - 73 p.) Set forth the general principles of centrifugal alloy casting.

Известен способ литья стального сплава на вращающийся элемент, который разбрызгивает металл, а последний охлаждается и затвердевает на внутренней поверхности вращающейся формы. Оси вращения элемента и формы не параллельны. Предусмотрено снижение средней скорости охлаждения, что способствует образованию дендритной фазы (Патент США № 6797081, В22Д, 13/10, 2004 г.).There is a known method of casting a steel alloy onto a rotating element, which sprays the metal, and the latter is cooled and solidified on the inner surface of the rotating mold. The rotation axes of the element and the shape are not parallel. A decrease in the average cooling rate is provided, which contributes to the formation of a dendritic phase (US Patent No. 6797081, V22D, 13/10, 2004).

Известно устройство для получения кольцевых отливок из магниевых сплавов методом центробежного литья в среде инертного газа (Патент РФ № 2520249, В22Д, 13/04, 2006 г.).A device for producing ring castings from magnesium alloys by the method of centrifugal casting in an inert gas medium is known (RF Patent No. 2520249, V22D, 13/04, 2006).

Известен способ получения конструкционного материала из сплавов на основе алюминия с содержанием магния 10-15%, заключающийся в проведении кристаллизации во вращающемся кристаллизаторе при коэффициенте гравитации 180-250 единиц, с временем жизни расплава 12-15 с/кг при скорости охлаждения расплава ≤5°С/с; далее полученный слиток прокатывается (Патент РФ № 2380453, В22Д, 2010 г.).A known method of producing a structural material from aluminum-based alloys with a magnesium content of 10-15%, which consists in carrying out crystallization in a rotating crystallizer with a gravity coefficient of 180-250 units, with a melt life time of 12-15 s / kg at a melt cooling rate of ≤5 ° C / s; then the resulting ingot is rolled (RF Patent No. 2380453, V22D, 2010).

Недостатком этого способа является то, что при малой скорости охлаждения сплава (≤5°С/с), отливка имеет крайне неоднородную и грубую структуру, а также сильную ликвацию. К тому же, установленного понятия «время жизни расплава» в научно-технической литературе в настоящее время не существует.The disadvantage of this method is that at a low cooling rate of the alloy (≤5 ° C / s), the casting has an extremely heterogeneous and rough structure, as well as strong liquation. In addition, the established concept of "melt lifetime" does not currently exist in the scientific and technical literature.

Известен способ получения металлического порошка извлечением из расплава: в расплав извне вводят частицы твердой фазы размером 0,5-100 мкм в количестве 0,1-5,0% масс, а фазу выбирают так, чтобы она по своим свойствам резко отличалась от остального материала (АС СССР № 1135555, B22F 9/10, 1985 г.).There is a known method of producing metal powder by extracting from the melt: solid phase particles 0.5-100 microns in size are introduced into the melt from the outside in an amount of 0.1-5.0% by weight, and the phase is chosen so that its properties differ sharply from the rest of the material (AS USSR No. 1135555, B22F 9/10, 1985).

Близок к заявляемому предложению способ получения отливок типа стакан: в струю расплава подают тугоплавкие твердые частицы иного химического состава плотностью более 8000 кг/м3. После заливки 50% расплава прекращают подачу частиц, форму приводят во вращение после затвердевания донной части и до полного затвердевания (Патент РФ № 2557854, В22Д 13/04).Close to the claimed proposal is a method for producing glass-type castings: refractory solid particles of a different chemical composition with a density of more than 8000 kg / m 3 are fed into the melt stream. After pouring 50% of the melt, the supply of particles is stopped, the mold is brought into rotation after the bottom part has solidified and until complete solidification (RF Patent No. 2557854, V22D 13/04).

Однако данный способ применим только для получения порошка из стальных жаропрочных сплавов: затвердевший сплав с хрупкими частицами введенной фазы легко размалывается. Общим с заявляемым изобретением является только сам принцип введения в расплав твердых частиц.However, this method is applicable only to obtain a powder from high-temperature steel alloys: the hardened alloy with brittle particles of the introduced phase is easily milled. Common to the claimed invention is only the principle of introducing solid particles into the melt.

В качестве прототипа выбран способ получения крупногабаритных кольцевых полуфабрикатов из деформируемых алюминиевых сплавов способом центробежного литья в среде инертного газа, отличающийся тем, что расплав подают в изложницу с максимально возможным секундным расходом, равным 1-4% в секунду в начале литья и 0,02-0,08% в секунду в конце литья от общей массы отливки при постепенном снижении расхода обратно пропорционально времени литья, а скорость вращения изложницы плавно увеличивают на 0,4-6,0% в минуту от начальной скорости, с последующей деформационной обработкой отливки путем раскатки (Патент РФ № 2487776, В22д 13/02, 2013 г.).As a prototype, a method for producing large-sized annular semifinished products from deformable aluminum alloys by the method of centrifugal casting in an inert gas environment was chosen, characterized in that the melt is fed into the mold with the maximum possible second flow rate equal to 1-4% per second at the beginning of casting and 0.02- 0.08% per second at the end of casting of the total mass of the casting with a gradual decrease in consumption inversely proportional to the casting time, and the rotational speed of the mold is smoothly increased by 0.4-6.0% per minute of the initial speed, followed by deformation processing of the casting by rolling (RF patent No. 2487776, V22d 13/02, 2013).

Реализация способа литья по прототипу проводилась в опытном варианте на одном из предприятий в следующих условиях:The implementation of the prototype casting method was carried out in a pilot version at one of the enterprises under the following conditions:

- сплав Амг6, размер кольцевой отливки: 1200×700 мм, высота 250 мм;- Amg6 alloy, ring casting size: 1200 × 700 mm, height 250 mm;

- масса отливки 400 кг;- casting weight 400 kg;

- изложница стальная без наружного охлаждения;- steel mold without external cooling;

- температура литья 760°С;- casting temperature 760 ° С;

- струя направлялась на чашу в центре вращающейся формы;- the jet was directed to the bowl in the center of the rotating mold;

- скорость литья (расход металла секундный): в начале литья 8 кг/с и в конце затвердевания отливки 3,5-4,0 кг/с;- casting speed (metal consumption per second): at the beginning of casting 8 kg / s and at the end of solidification of the casting 3.5-4.0 kg / s;

- время затвердевания отливки: 10-15 мин;- casting solidification time: 10-15 min;

- начальная скорость вращения формы: 300 об/мин с постепенным увеличением до ~ 450 об/мин в течение 8 мин.- initial speed of rotation of the mold: 300 rpm with a gradual increase to ~ 450 rpm for 8 minutes.

Регулировка скорости литья осуществлялась с помощью дозатора со стопором.The casting speed was controlled using a dispenser with a stopper.

Недостатками такого способа являются крайне неоднородная получаемая структура отливки и большие припуски на механическую обработку (обточку) заготовки. К тому же, при подаче расплава в изложницу струей она разрывается на вращающейся подложке на хаотичные сгустки и капли.The disadvantages of this method are the extremely heterogeneous resulting structure of the casting and large allowances for machining (turning) the workpiece. In addition, when the melt is fed into the mold by a jet, it breaks up on a rotating substrate into chaotic bunches and drops.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа получения кольцевых отливок, в том числе крупногабаритных, с регулируемой структурой и достаточно однородным и мелким зерном в поперечном сечении, вследствие чего достигаются низкая анизотропия механических свойств полуфабриката после раскатки, а также повышение коэффициента использования металла за счет уменьшения допусков на механическую обработку.The technical objective of the present invention is to develop a method for producing annular castings, including large-sized ones, with an adjustable structure and a sufficiently uniform and fine grain in cross-section, as a result of which a low anisotropy of the mechanical properties of a semi-finished product after rolling is achieved, as well as an increase in the metal utilization rate by reducing tolerances for mechanical processing.

Отличительными признаками заявляемого способа является следующее:The distinctive features of the proposed method are as follows:

- часть расплава, подающаяся в литейную форму, формируется в виде мелких переохлажденных капель для инициирования центров кристаллизации в отливке за счет специального распределителя и патрубков;- a part of the melt supplied to the casting mold is formed in the form of small supercooled drops to initiate crystallization centers in the casting due to a special distributor and branch pipes;

- в начале литья производят вращение формы с пониженной скоростью, равной 40-60% от расчетной, а последняя ограничена допустимым пределом прочности материала формы;- at the beginning of casting, the mold is rotated at a reduced speed equal to 40-60% of the calculated one, and the latter is limited by the permissible ultimate strength of the mold material;

- в конце литья, определяемом как конец затвердевания отливки, скорость литья резко увеличивают для подпитки усадки последнего слоя отливки;- at the end of casting, defined as the end of solidification of the casting, the casting speed is sharply increased to replenish the shrinkage of the last casting layer;

- конструкция распределителя позволяет сформировать струи расплава, максимально приблизить их к внутренней поверхности будущей отливки и управлять процессом кристаллизации сплава.- the design of the distributor makes it possible to form melt jets, bring them as close as possible to the inner surface of the future casting and control the alloy crystallization process.

Время литья в форму определенной массы расплава должно быть меньше времени затвердевания отливки, которое определяется экспериментально.The time of casting into a mold of a certain mass of the melt should be less than the solidification time of the casting, which is determined experimentally.

Критерием ограничения скорости вращения формы является максимально допустимая скорость (n), которая рассчитывается из допустимого предела прочности материала формы по формуле:The criterion for limiting the speed of rotation of the mold is the maximum allowable speed (n), which is calculated from the allowable ultimate strength of the mold material by the formula:

Figure 00000001
где
Figure 00000001
where

k=0,2-0,8 – коэффициент запаса прочности;k = 0.2-0.8 - safety factor;

Figure 00000002
– допустимое напряжение материала формы;
Figure 00000002
- allowable stress of the mold material;

D – внутренний диаметр формы.D is the inner diameter of the mold.

Если в начальный момент литья скорость вращения формы высокая, то первая порция расплава «размывается» на вертикальной поверхности формы тонким слоем, который так быстро затвердевает, что последующие порции расплава с ним не свариваются и образуется кольцевая несплошность, которую затем необходимо механически удалять.If at the initial moment of casting the mold rotation speed is high, then the first portion of the melt is "washed out" on the vertical surface of the mold with a thin layer, which solidifies so quickly that subsequent portions of the melt do not weld with it and an annular discontinuity is formed, which must then be mechanically removed.

Предлагается начинать литье на небольшой (40-60% от расчетной) скорости вращения, когда в изложнице начинает образовываться параболоид вращения, поднимающийся на небольшую высоту. В дальнейшем, при плавном увеличении скорости вращения, расплав поднимается по стенке формы на высоту формы, исключая возможность размазывания тонким слоем.It is proposed to start casting at a low (40-60% of the design) rotation speed, when a paraboloid of rotation begins to form in the mold, rising to a small height. Subsequently, with a smooth increase in the rotation speed, the melt rises along the wall of the mold to the height of the mold, eliminating the possibility of smearing with a thin layer.

В конце литья центробежная сила практически близка к нулю и не компенсирует объемную усадку отливки, к тому же и нет достаточно жидкого расплава. В результате, приходится увеличивать припуск на механическую обработку внутренней части отливки, чтобы снять рыхлый слой.At the end of the casting, the centrifugal force is practically close to zero and does not compensate for the volumetric shrinkage of the casting; moreover, there is not enough liquid melt. As a result, it is necessary to increase the machining allowance for the inner part of the casting in order to remove the loose layer.

Для уменьшения приведенных негативных явлений предлагается увеличить расход металла в конце литья примерно в течение 20-50 сек.To reduce the above negative phenomena, it is proposed to increase the metal consumption at the end of casting for about 20-50 seconds.

Присущей особенностью способа центробежного литья является неоднородность структуры отливки: огрубление зерна от наружной поверхности к внутренней, т.к. теплоотвод идет через стенку изложницы. Чтобы уменьшить неоднородность, необходимо создать в затвердевающем расплаве множество центров зарождения кристаллов α-фазы и, как следствие, увеличить скорость охлаждения отливки. Для этого часть массы подаваемого металла (от 5 до 15%) диспергируют на капли диаметром 1-3 мм.An inherent feature of the centrifugal casting method is the inhomogeneity of the structure of the casting: coarsening of the grain from the outer surface to the inner, because the heat sink goes through the wall of the mold. To reduce the inhomogeneity, it is necessary to create in the solidifying melt many centers of nucleation of crystals of the α-phase and, as a consequence, to increase the cooling rate of the casting. For this, part of the mass of the supplied metal (from 5 to 15%) is dispersed into drops with a diameter of 1-3 mm.

В аналогах и в прототипе жидкий металл подают на подложку, с которой он рваными, бесформенными струями отбрасывается на внутреннюю поверхность формы.In analogs and in the prototype, liquid metal is fed onto a substrate, from which it is thrown onto the inner surface of the mold in ragged, shapeless jets.

В предлагаемом варианте путь свободного полета расплава металла довольно большой: например, для кольцевой отливки размером: 1500×900 мм он составит от 750 мм (начало литья) до 450 мм (конец литья). На Фиг. 1 показана установка для реализации способа получения кольцевых отливок из легких сплавов. Струя металла 1 поступает из стакан-дозатора 2 по металлоприемнику в распределитель 3 и далее в насадки 4. На Фиг. 2 показан распределитель 1 с насадками 2. Распределитель, выполненный в форме стакана, служит устранению излишней раздробленности струи расплава. К распределителю, в одной горизонтальной плоскости, крепятся сменные насадки 2. Насадки, представляют собой патрубки, футерованные изнутри трубками с калиброванными отверстиями (каналами). Длина насадок максимально (от оси вращения) приближена к внутреннему радиусу (поверхности) готовой отливки. Патрубки крепятся к распределителю с помощью накидных гаек 3. При необходимости, дополнительно применяют очень короткие насадки 4, в футеровке которых в торцевой части имеются отверстия (каналы) диаметром 1-5 мм для диспергирования расплава на капли. Пролетая указанные выше расстояния, капли охлаждаются, частично кристаллизуются при повышенной скорости охлаждения. Попадая на внутреннюю поверхность формы, они смешиваются с основной массой расплава, способствуя получению мелкого зерна и уменьшая разнозеренность отливки по радиальному сечению. При этом более 10% массы таких частиц иметь не рекомендуется, так как снизится жидкотекучесть сплава, что приведет к рассеянной пористости в отливке.In the proposed version, the free flight path of the metal melt is quite large: for example, for an annular casting with dimensions: 1500 × 900 mm, it will range from 750 mm (start of casting) to 450 mm (end of casting). FIG. 1 shows an installation for implementing a method for producing ring castings from light alloys. The stream of metal 1 comes from the nozzle 2 through the metal receiver into the distributor 3 and further into the nozzles 4. In Fig. 2 shows the distributor 1 with nozzles 2. The distributor, made in the form of a cup, serves to eliminate excessive fragmentation of the melt stream. Replaceable nozzles 2 are attached to the distributor in one horizontal plane. The nozzles are pipes lined from the inside with tubes with calibrated holes (channels). The maximum length of the nozzles (from the axis of rotation) is close to the inner radius (surface) of the finished casting. The branch pipes are attached to the distributor by means of union nuts 3. If necessary, additionally, very short nozzles 4 are used, in the lining of which there are holes (channels) with a diameter of 1-5 mm in the end part for dispersing the melt into drops. Flying the above distances, the droplets cool, partially crystallize at an increased cooling rate. Getting on the inner surface of the mold, they mix with the main mass of the melt, contributing to the production of fine grains and reducing the irregularity of the casting along the radial section. At the same time, it is not recommended to have more than 10% of the mass of such particles, since the fluidity of the alloy will decrease, which will lead to scattered porosity in the casting.

В зависимости от высоты отливки патрубки могут быть расположены в 2-х и более рядов по высоте. Кроме того, весь узел распределителя может перемещаться вертикально. Это позволяет сохранить жидкотекучесть расплава и отлить заготовку нужной высоты без увеличения температуры литья, т.к. последняя снижает теплоотвод от изложницы и огрубляет структуру отливки. Патрубки крепятся на стакане с помощью накидных гаек.Depending on the height of the casting, the branch pipes can be located in 2 or more rows in height. In addition, the entire valve assembly can be moved vertically. This allows you to maintain the fluidity of the melt and cast a billet of the required height without increasing the casting temperature, because the latter reduces heat removal from the mold and coarsens the structure of the casting. The branch pipes are attached to the glass using union nuts.

Наилучший режим литья - когда скорость литья формирует постоянной толщины слой расплава над постоянно утолщающимся слоем затвердевающего сплава. Скорость затвердевания должна быть немного меньше скорости наращивания сплава. Таким образом поддерживается жидкий слой при литье с уменьшением текущего значения внутреннего радиуса отливки. Скорость литья нужно непрерывно снижать, тем самым поддерживая нужное соотношение двух важных параметров - скорости затвердевания и скорости литья.The best casting mode is when the casting speed forms a constant thickness of the melt layer over the constantly thickening layer of the solidifying alloy. The solidification rate should be slightly less than the alloy build-up rate. Thus, the liquid layer is maintained during casting with a decrease in the current value of the inner radius of the casting. The casting speed must be continuously reduced, thereby maintaining the desired ratio of two important parameters - the speed of solidification and the casting speed.

Пример 1 литья по предлагаемым режимамExample 1 of casting according to the proposed modes

Предельно допустимая расчетная скорость вращения формы:Maximum permissible design speed of rotation of the mold:

Figure 00000003
где
Figure 00000003
where

k – коэффициент запаса прочности (принимаем равным=0,8);k - safety factor (taken equal to = 0.8);

Figure 00000002
– допустимое напряжение материала формы (для машиностроительной углеродистой стали 40 кг/мм2);
Figure 00000002
- permissible stress of the material of the form (for machine-building carbon steel 40 kg / mm 2 );

D – внутренний диаметр формы (1,2 м).D is the inner diameter of the mold (1.2 m).

Начальная скорость: 236 об/мин (50% от расчетной 472 об/мин). Через 5 с после начала литья скорость вращения была плавно увеличена до 472 об/мин.Initial speed: 236 rpm (50% of rated 472 rpm). In 5 s after the start of casting, the rotation speed was gradually increased to 472 rpm.

В первые 3-4 с расплав подавался в форму с расходом 12 кг/с (~ 3% массы отливки в 400 кг), после чего скорость литья снижалась до значений 3-5 кг/с. Примерно за 40-45 сек до конца затвердевания отливки расход металла резко повышался до первоначального, т.е. 12-13 кг/с.In the first 3-4 s, the melt was fed into the mold with a flow rate of 12 kg / s (~ 3% of the casting mass of 400 kg), after which the casting speed decreased to values of 3-5 kg / s. Approximately 40-45 seconds before the end of the solidification of the casting, the metal consumption sharply increased to the initial one, i.e. 12-13 kg / s.

Использовался распределитель в виде стакана диаметром 120 мм с 4-я патрубками: два длиной 0,9 r=0,9⋅350=315 мм (от оси вращения стакана) и два длиной 0,2 r=70 мм. Патрубки были футерованы изнутри, диаметр их каналов составлял, соответственно, 15 и 2 мм.A distributor was used in the form of a glass with a diameter of 120 mm with 4 branch pipes: two with a length of 0.9 r = 0.9 - 350 = 315 mm (from the axis of rotation of the glass) and two with a length of 0.2 r = 70 mm. The nozzles were lined from the inside, the diameters of their channels were 15 and 2 mm, respectively.

Общая продолжительность литья составила 9-9,5 мин.The total casting time was 9-9.5 minutes.

Суммарная площадь поперечного сечения отверстий диаметром 2 мм была равна 4% аналогичной площади каналов диаметром 15 мм.The total cross-sectional area of holes with a diameter of 2 mm was equal to 4% of the same area of channels with a diameter of 15 mm.

Обе отливки (по прототипу и по заявляемому способу) обтачивались по торцевым поверхностям и далее замерялась их твердость НВ по толщине. Все участки с НВ<80 кг/мм2 считались необходимыми к механической обработке.Both castings (according to the prototype and according to the claimed method) were turned on the end surfaces and then their hardness HB was measured in thickness. All areas with HB <80 kg / mm 2 were considered necessary for machining.

Для оценки микроструктуры вырезались образцы на половине толщины заготовки, ближе к внутренней поверхности. На этих же образцах гидростатическим методом определялась плотность металла.To assess the microstructure, samples were cut at half the thickness of the workpiece, closer to the inner surface. On the same samples, the density of the metal was determined by the hydrostatic method.

Полученные результаты представлены в Таблице 1, где R – внешний радиус отливки; r – внутренний радиус отливки.The results obtained are presented in Table 1, where R is the outer radius of the casting; r is the inner radius of the casting.

Figure 00000004
Figure 00000004

Claims (4)

1. Способ получения кольцевых заготовок из алюминиевых или магниевых сплавов, включающий подачу расплава в металлическую форму с вертикальной осью вращения через распределитель, отличающийся тем, что расплав подают через распределитель, снабженный четырьмя патрубками, симметрично расположенными в одной горизонтальной плоскости, из которых два патрубка имеют каналы диаметром 10-25 мм и длиной, равной 0,7-0,9 внутреннего радиуса отливаемой заготовки, и два патрубка имеют каналы диаметром 1-3 мм и длиной, равной 0,1-0,2 внутреннего радиуса отливаемой заготовки, при этом часть расплава в количестве 5-10% подают в патрубки длиной, равной 0,1-0,2 внутреннего радиуса отливаемой заготовки, для его диспергирования на капли диаметром 1-3 мм и формирования переохлажденных частично кристаллизованных капель при их перемещении к внутренней поверхности формы с последующим их смешиванием с основной массой расплава, подаваемой через патрубки длиной, равной 0,7-0,9 внутреннего радиуса отливаемой заготовки, и инициированием центров кристаллизации в указанной основной массе расплава.1. A method of producing annular billets from aluminum or magnesium alloys, including feeding a melt into a metal mold with a vertical axis of rotation through a distributor, characterized in that the melt is fed through a distributor equipped with four branch pipes symmetrically located in one horizontal plane, of which two branch pipes have channels with a diameter of 10-25 mm and a length equal to 0.7-0.9 of the inner radius of the cast billet, and two branch pipes have channels with a diameter of 1-3 mm and a length equal to 0.1-0.2 of the inner radius of the cast billet, while a part of the melt in an amount of 5-10% is fed into nozzles with a length equal to 0.1-0.2 of the inner radius of the cast workpiece, for dispersing it into drops with a diameter of 1-3 mm and the formation of supercooled partially crystallized drops when they move to the inner surface of the mold with their subsequent mixing with the bulk of the melt supplied through the nozzles with a length equal to 0.7-0.9 of the inner radius of the cast billet ki, and the initiation of crystallization centers in the specified bulk of the melt. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в начале литья расплав подают в течение 2-4 сек с расходом, равным 3-10% в секунду от массы отливаемой заготовки, при скорости вращения формы, равной 40-60% от предельно допустимой скорости, а далее увеличивают скорость вращения формы до предельно допустимой в течение 3-10 сек и снижают скорость литья в интервале значений 3-5% в секунду от массы отливаемой заготовки, а за 30-45 сек до конца затвердевания отливаемой заготовки скорость литья повышают до первоначального значения.2. The method according to claim 1, characterized in that at the beginning of casting, the melt is fed for 2-4 seconds at a flow rate equal to 3-10% per second of the mass of the cast billet, at a mold rotation speed equal to 40-60% of the maximum permissible speed, and then increase the speed of rotation of the mold to the maximum permissible for 3-10 seconds and reduce the casting speed in the range of 3-5% per second of the mass of the cast workpiece, and 30-45 seconds before the end of solidification of the cast workpiece, the casting speed is increased to the original value. 3. Способ литья по п. 1, отличающийся тем, что расплав подают через распределитель, выполненный в виде стакана высотой 0,6-0,9 от высоты отливаемой заготовки, расположенный соосно с формой и выполненный с возможностью его вертикального перемещения, причем суммарная площадь поперечного сечения каналов патрубков диаметром 1-3 мм равна 1-5% площади поперечного сечения каналов патрубков диаметром 10-25 мм.3. The casting method according to claim 1, characterized in that the melt is fed through a distributor made in the form of a glass with a height of 0.6-0.9 from the height of the cast billet, located coaxially with the mold and made with the possibility of its vertical movement, and the total area the cross-section of the channels of the branch pipes with a diameter of 1-3 mm is equal to 1-5% of the cross-sectional area of the channels of the branch pipes with a diameter of 10-25 mm. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после начала литья через 2-4 сек внешнюю поверхность формы охлаждают водо-воздушной смесью с расходом 2-10 литров в секунду в течение всего времени затвердевания отливаемой заготовки.4. The method according to claim 1, characterized in that after the start of casting, after 2-4 seconds, the outer surface of the mold is cooled with a water-air mixture at a rate of 2-10 liters per second during the entire time of solidification of the cast billet.
RU2021107782A 2021-03-24 2021-03-24 Method for casting ring blanks from aluminum or magnesium alloys RU2762692C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021107782A RU2762692C1 (en) 2021-03-24 2021-03-24 Method for casting ring blanks from aluminum or magnesium alloys

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021107782A RU2762692C1 (en) 2021-03-24 2021-03-24 Method for casting ring blanks from aluminum or magnesium alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2762692C1 true RU2762692C1 (en) 2021-12-22

Family

ID=80039444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021107782A RU2762692C1 (en) 2021-03-24 2021-03-24 Method for casting ring blanks from aluminum or magnesium alloys

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2762692C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1694334A1 (en) * 1989-02-10 1991-11-30 Одесский Конструкторско-Технологический Институт По Поршневым Кольцам Centrifugal casting of piston rings and the corresponding moulds
JPH06625A (en) * 1992-06-18 1994-01-11 Mitsubishi Materials Corp Casting apparatus
RU2173235C2 (en) * 1995-11-16 2001-09-10 Синтеркаст АБ Method of producing castings from preliminarily treated metal melt
RU2402403C2 (en) * 2008-12-22 2010-10-27 Елена Владимировна Сухорукова Iron receiver for centrifugal casting with vertical rotational axis
RU120026U1 (en) * 2012-04-03 2012-09-10 Николай Дмитриевич Шанин DEVICE FOR CENTRIFUGAL CASTING OF RING CASTINGS IN AN INERT GAS
RU2487776C1 (en) * 2012-04-03 2013-07-20 Николай Дмитриевич Шанин Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys
RU2520249C2 (en) * 2012-04-03 2014-06-20 Николай Дмитриевич Шанин Device for making ring ingots from magnesium alloy by spun casting in inert gas medium
JP6000625B2 (en) * 2011-09-07 2016-10-05 エルジー イノテック カンパニー リミテッド Light emitting element

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1694334A1 (en) * 1989-02-10 1991-11-30 Одесский Конструкторско-Технологический Институт По Поршневым Кольцам Centrifugal casting of piston rings and the corresponding moulds
JPH06625A (en) * 1992-06-18 1994-01-11 Mitsubishi Materials Corp Casting apparatus
RU2173235C2 (en) * 1995-11-16 2001-09-10 Синтеркаст АБ Method of producing castings from preliminarily treated metal melt
RU2402403C2 (en) * 2008-12-22 2010-10-27 Елена Владимировна Сухорукова Iron receiver for centrifugal casting with vertical rotational axis
JP6000625B2 (en) * 2011-09-07 2016-10-05 エルジー イノテック カンパニー リミテッド Light emitting element
RU120026U1 (en) * 2012-04-03 2012-09-10 Николай Дмитриевич Шанин DEVICE FOR CENTRIFUGAL CASTING OF RING CASTINGS IN AN INERT GAS
RU2487776C1 (en) * 2012-04-03 2013-07-20 Николай Дмитриевич Шанин Method of producing large-size annular semis from wrought aluminium alloys
RU2520249C2 (en) * 2012-04-03 2014-06-20 Николай Дмитриевич Шанин Device for making ring ingots from magnesium alloy by spun casting in inert gas medium

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4830084A (en) Spray casting of articles
US7144441B2 (en) Process for producing materials reinforced with nanoparticles and articles formed thereby
US4960163A (en) Fine grain casting by mechanical stirring
US9611522B2 (en) Spray deposition of L12 aluminum alloys
CN105345004B (en) A method of it utilizes and is injected into the standby three-dimensional big specification aluminium lithium alloy billet of shape
CN100482383C (en) Method for preparing metal sizing agent by a compelling, equal-freezing and continuous method
CN111742072A (en) Use of aluminium-containing alloys for additive manufacturing
US4824478A (en) Method and apparatus for producing fine metal powder
RU2762692C1 (en) Method for casting ring blanks from aluminum or magnesium alloys
CN103805821A (en) Super-strength high-toughness magnesium alloy material and preparation method thereof
CN100519008C (en) Technique method for improving density of injection molding high-speed steel columnar deposition blank
US4738712A (en) Metal forming
CN100392129C (en) Large-sized hypereutectic high-seleium aluminium alloy billet and preparation method thereof
WO1982003809A1 (en) Apparatus for spraying metal or other material
JP6994392B2 (en) Ingot made of an alloy containing titanium as the main component, and its manufacturing method
JP2003343343A (en) Metallic cylindrical body and method of manufacture
GB2174411A (en) Metal forming e.g. casting, process and apparatus
RU2742093C1 (en) Method of producing steel tubing billet with high radiation resistance
RU2644702C1 (en) Method of producing electrodes from nickel aluminide-based alloys
JP2004255422A (en) Apparatus and method for producing solid-liquid metallic slurry
WO2023084867A1 (en) Aluminum alloy ingot, aluminum alloy material, and method for manufacturing aluminum alloy material
CN115491553B (en) Aluminum alloy plate for LNG ship and preparation method thereof
Reddy et al. Effect of cold rolling on microstructural properties of spray deposited Al-% 18Pb And Al-% 22Pb Alloys
JPH06623A (en) Atomized forming method
JPH0472894B2 (en)