SU1042882A1 - Устройство дл лить направленной кристаллизацией - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТЬЯ НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ, содержащее литейную форму, окруженную нагревателем и установленную на имеющую возможность перемещени  в вертикальном направлении цилиндрическую подставку из огнеупорного материала, внутри которой расположена с возможностью перемещени  в том же направлении охлаждаема  плита, теплоизолирующий нижнюю часть литейной формы экран и стопорное кольцо дл  его фиксации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности процесса лить  в л итейной форме без дна, во внутренней полости цилиндрической подставки выполнены два кольцевых выступа дл  размещени  в пазу между ними литейной формы и теплоизолирующего экрана, а нижний торец цилиндрической подставки снабжен съемными грузами.

Description

N

to

00

00

ю Изобретение относитс  к литейному производству , в частности к получению отливок с направленной структурой. Известно устройство дл  осуществлени  процесса направленной кристаллизации отливок , содержащее литейную форму, окруженную нагревательным устройством, подвижную охлаждаемую плиту, подставку из огнеупорного материала, средство фиксировани  подставки относительно нагревательного устройства. Литейна  форма устанавливаетс  на подставку и фиксируетс  в нагревательном устройстве , где температуру формы поднимают выше температуры ликвидуса заливаемого сплава. После заливки металла в форму к ее основанию подводитс  охлаждаема  плита. Затвердевание металла происходит при извлечении форм из нагревательного устройства, при этом подставка освобождаетс  от фиксации и тоже перемещаетс  вниз 1. Недостаток устройства заключаетс  в том, что конструкци  подставки позвол ет примен ть только литейные формы с дном, что уменьшает термическое переохлаждение при зарождении кристаллов на нижнем основании формы и преп тствует получению направленной структуры со стабильной кристаллографической ориентацией зерен, обеспечивающей в большинстве случаев повышенные механические свойства материала отливок. Таким образом, отливйи, полученные в указанных литейных формах, имеют пониженные механические свойства, в частности недостаточную пластичность, длительную прочность, предел текучести б при20°С. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  устройство дл  направленной кристаллизации, содержащее литейную форму , окруженную нагревателем и установленную на имеющую возможность перемещени  в вертикальном направлении цилиндрическую подставку из огнеупорного материала, внутри которой расположена с возможностью перемещени  в том же направлении охлаждаема  плита, теплоизолирующий нижнюю часть литейной формы экран и стопорное кольцо дл  его фиксации. Экран выполнен многослойным и имеет теплоизолирующие и несущий слои. После нагрева формы выше температуры ликвидуса заливаемого сплава и заливки ее металлом начинаетс  процесс затвердевани  металла за счет извлечени  охлаждаемой плиты с формой из гор чей зоны нагревательного устройства со скоростью, равной скорости кристаллизации сплава. Теплоизол ционный экран, лежащий на основании литейной формы, ложитс  на кольцевой стопор и находитс  там в течение всего процесса кристаллизации, предотвраща  излучение тепла из гор чей зоны нагревательного устройства и, благодар  этому , при кристаллизации больша  часть отливки , кроме ее нижней части, обеспечиваетс  высокими продольными и низкими поперечными градиентами температур, что  вл етс  необходимым дл  формировани  направленной структуры 2. Недостатком известного устройства  вл етс  то, что форма в процессе нагрева находитс  на охлаждаемой плите и перед заливкой сплава в нижней части формы имеютс  повышенные поперечные температурные градиенты, способствующие образованию дефектных структур в отливках и, следовательно , повышенному браку отливок, а также необходимость повышенного времени нагрева формы из-за теплоотдачи на границе форма - охлаждаема  плита. Цель изобретени  - повышение эффективности процесса лить  в литейной форме без дна. Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  лить  направленной кристаллизацией , содержащем литейную форму, окруженную нагревателем и установленную на имеющую возможность перемещени  в вертикальном направлении цилиндрическую подставку из огнеупорного материала, внутри которой расположена с возможностью перемещени  в том же направлении охлаждаемай плита, теплоизолирующий нижнюкУ часть литейной формы экран и стопорное кольцо дл  его фиксации, во внутренней полости цилиндрической подставки выполнены два кольцевых выступа дл  размещени  в пазу между ними литейной формы и теплоизолирующего экрана, а нижний торец теплоизолирующей подставки снабжен съемными грузами. На фиг. 1 представлено устройство при использовании литейной формы без дна, продольно-вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, при использовании литейной формы с дном; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство содержит нагреватель 1, охлаждаемую плиту 2, имеющую возможность перемещени  относительно нагревател  в вертикальном направлении, теплоизолирующий нижнюю часть литейной формы экран 3, выполненный многослойным, стопорное кольцо 4 дл  его фиксации, цилиндрическую подставку 5, выполненную из огнеупорного материала, имеющую возможность перемещени  в вертикальном направлении относительно нагревател  и снабженную двум  кольцевыми выступами 6 и 7 дл  размещени  в пазу между ними литейной формы 8 и теплоизолирующего экрана 9 из волокнистого материала. В нижней части боковой поверхности подставки 5 имеютс  отверсти  пфдвески съемных грузов 11, предназначенных дл  предотвращени  всплыти  формы 8 при заливке ее металлом в случае использовани  формы без дна. В нижнем торце подставки 5 выполнены пазы 12, в которых установлены поворотные опоры 13. Центр т жести опор13 смещен относительно оси поворота. Поворотные опоры 13 закреплены на стойках 14, имеющих возможность горизонтального и радиального перемещени  относительно оси нагревател , что дает возможность использовать подставки различного типоразмера дл  форм различной номенклатуры отливок. Стойки .14 закреплены в кронштейнах 15, .установленных на корпусе печи. Фиксаци  поворотных опор 13 в горизонтальном положении осуществл етс  стопорами 16.

Устройство работает следующим образом .Литейна  форма 8 с установленным на ее основании теплоизолирующим экраном 9 через боковой паз ставитс  на нижний кольцевой выступ 7 подставки 5, котора  устанавливаетс  на охлаждаемую плиту 2 и подаетс  в нагреватель 1 в положение нагрева; при этом литейна  форма проходит через отверстие экрана 3, лежащего на стопорном кольце 4, при этом поворотные опоры 13 наход тс  в вертикальном положении . Нижний торец подставки должен быть подн т выще уровн  поворотных опор 13. Экран 3 ложитс  на верхний выступ 6 подставки 5. Поворотные опоры 13 уста. навливаютс  в горизонтальноеположение и фиксируютс  стопорами 16. После этого охлаждаема  плита 2 с подставкой 5 опускаетс  вниз. Подставка 5 пазами становитс  на поворотные опоры 13, прижима  их .к упорам стоек 14, а охлаждаема  плита 2 опускаетс  до уровн  поворотных опор 13. Стопоры 16 извлекаютс  из гнезд стоек 14. Производитс  нагрев формы 8 выще температуры ликвидуса заливаемого сплава, при этом теплоизол ционный экран 9 и экран 3 перекрывают гор чую зону нагревательff&ro устройства, и температура у основани  формы 8 повышаетс . Перед заливкой металла в форму 8 охлаждаема  плита вновь подводитс  к основанию-формы 8 и поднимает ее вверх вместе с подставкой 5. Подставка 5, снабженна  грузами 11 (фиг. 3), собственным весом прижимает основание литейной формы 8 к охлаждаемой плите 2, исключа  возможность всплыти  формы без дна при заливке ее металлом (фиг. 1). .

Надежность равномерного контакта основани  литейной формы и охлаждаемой плиты обеспечиваетс  за счет деформации теплоизол ционного экрана 9.

Освободившись от действи  веса подставки 5 и литейной формы 8, поворотное опоры 13 разворачиваютс  в вертикальное положение за счет того, что центр т жертй опор 13 смещен относительно оси закреплени  (фиг. 3)...;

Металл заливаетс  в форму, после чего форма вместе с охлаждаемой плитой извлекаетс  из гор чей зоны нагревательного устройства.

В этот период за счет непрерывного торцового теплоотвода в системе металл - охлаждаема  плита и бокЪвого теплоотвода через стенки формы осуществл етс  процесс направленной кристаллизации отливок.

Устройство дл  направленной кристаллизации отливок позвол ет производить нагрев формы при отведенной охлаждаемой плите .

В зависимости от типа отливок и необходимых механических свойств материала отливок устройство позвол (ет производитькристаллизацию в открытых формах - без дна (фиг. 1), а также в закрыт-ых фо})мах - с дном (фиг. 2), что существенно расшир ет технологические возможности уст ройства.

Таким образом, изобретение позвол ет обеспечить при нагреве формы с дном и без дна температурные услови , при которых после заливки металла в форму по всей высоте отливки, включа  ее нижнюю часть, .возникают высокие продольные и низкие поперечные градиенты температур, что обеспечивает получение направленной структуры по всей высоте отливки. При этом применение форм бей дна обеспечивает получение отливок со стабильной кристаллогра-, фической ориентацией зерен. Кроме того, отсутствие контакта основани  формы с охлаждаемой плитой уменьшает теплопотери

при нагреве формы и позвол ет сократить врем  нагрева до заданных температур (выше температуры ликвидуса) и расход электроэнергии .

Преимущества при использ.овании изобретени  позвол ют снизить брак отливок

по структуре с 20% до 3%, повысить производительность процесса получени  отливок на 150/0.

Уменьшение брака отливок по структуре создает экономию за счет уменьшени  количества плавок, необходимых дл  обеспечени  программы, в том числе за счет снижени  трудоемкости изготовлени  литейны)( форм и цикла лить , расхода модельных и керамических материалов дл  изготовлени  литейных форм, расхода исходного сплава,

расхода электроэнергии при изготовлении литейных форм и осуществлении процессов лить , расхода .чистой охлаждающей воды на плавильной установке при проведении процесса .

Повыщение производительности процесса лить  отливок происходит за счет уменьщени  времени нагрева формы на 15%, и экономи  создаетс  за счет уменьщени  расхода электроэнергии при нагреве формы, трудоемкостицикла процесса кристаллизации отливок, расхода чистой охлаждающей

воды на плавильной установке.

Положительный эффект от изобретени  заключаетс  также в увеличении моторесурса газотурбинных установок при использовании литых рабочих лопаток с направленной структурой, который может быть увеличен в два раза. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрени  изобретени  составит 7000 руб. в год.

Фиг.1

11

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТЬЯ НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ, содержащее литейную форму, окруженную нагревателем и установленную на имею щую возможность перемещения в вертикальном направлении цилиндрическую подставку из огнеупорного материала, внутри которой расположена с возможностью перемещения в том же направлении охлаждаемая плита, теплоизолирующий нижнюю часть литейной формы экран и стопорное кольцо для его фиксации, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса литья в литейной форме без дна, во внутренней полости цилиндрической подставки выполнены два кольцевых выступа для размещения в пазу между ними литейной формы и теплоизолирующего экрана, а нижний торец цилиндрической подставки снабжен съемными грузами.