SU1118475A1 - Способ лить под газовым давлением - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ, включающий заполнение полости формы расплавом, затвердевание Отливки сн тие разрежени  в объеме опок и удаление отливки, о т л и ч щ и и с   тем, что, с целью ровышени  -механических свойств отливок и снижени  времейи вакуумировани  при производстве отливок в формы изготовленные вакуумной формовкой, давление газа на расппав увеличивают после заполнени  формы расплавом пропорционально величине разрежени  в объеме опок, поддержива  сооТноше .ние между ними в пределах 1,2-20,0. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и и с   тем, что увеличение давлени  газа на расплав начинают через 1-25 с после заполнени  формы расплавом .В (Л с.

Description

00 4 ч СЛ Изобретение относитс  к литейном производству, в частности, к литью в песчаные формы, изготовленные йакуумной формовкой, с заполнением формы расплавом под действием г аового давлени , например, низкого давлени  ити противодавлени . Известен способ лить  под газовь давлением, который позвол ет повысить механические свойства отливок и увеличить скорость заполнени  формы расплавом за.счет действи  газового давлени , значите.льно превосход щего гравитационное. Этот способ, например, литье под низким давлением, включает сборку формы, создание разницы давлений газа на расплав и в полости формы, заполнение расплавом полости формы, криста лизадию, охлаждение и удаление отливки Л . Недостатком указанного способа при использовании формы, изготовлен ной вакуумной формовкой,  вл етс  низкое качество отливок из-за невысокого уровн  механических свойств, так как значительное газовое давле ние приводит, к образованию пригара. Кроме того, при этом существенны энергозатраты, св занные с необходимостью сохран ть разрежение в объ еме опок до окончательного охлаждени  отливки. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  способ лить  под газовым давлением, включанщий з полнение полости формы расплавом, затвердевание отливки, сн тие разре жени  в объеме опок и удаление отливки 2 . Однако известный способ не позво л ет повысить механические свойства толстостенных отливок с повьшен ой прочностью. При этом увеличено врем вакуумировани  формы при кристаллизации отливок. Цель изобретени  - повьппение механических свойств отливок и снижение времени вакуумировани  при прои водстве отливок в формы, изготовлен ные вакуумной формовкой. Поставленна  цель достигаетс  те что согласно способу лить  под газЬ вым давлением включающему заполнени полости формы расплавом, затвердева ниё отливки, сн тие ра:зрежени  в об ме опок и удаление отливки, давление газа на расплав увеличивают поспе. заполнени  формы расплавом пропор- ционально величине разрежени  в объеме опок, поддержива  соотношечие между ними, в пределах 1,2-20,0. Йри этом увеличение давлений газа на расплав начинают через 1-25 с после заполнени  формы расплавом. Такой способ позвол ет примен ть значительное давление газа на расплав дл  увеличени  механических свойств отливок, а также снизить пригар отливок, поскольку после заполнени  формы расплавом снижаетс  температура поверхностного сло  отливки и его проникающа  способность. Увеличение давлени  газа менее, чем в 1,2 раза по сравнению с разрежением в объеме опок практически не позвол ет существенно увеличить механические свойства oTjraBOK так, как н;1зкое давление не обеспечивает плотного контакта расплава с формой и образовани  дополнительных центров кристаллизации в объеме расплава . Увеличение давлени  более, чем в 20 раз по сравнению с рйзрежением в объеме опок уже не обеспечит повышени  достигнутого уровн  механических свойртв, так как энерги  затрачиваетс  не на образование дополнительных центров кристаллизации , а на рост самих кристаллов. Кроме того, при высоком давлении газа на расплав увеличиваютс  энергозатраты на создание этого давлени  и увеличиваетс  пригар на литой поверхности заготовки. При по1вышении давлени  газа на расплав менее, чем через 1-25 с после заполнени  формы расплавом поверхностный слой отливки имеет еще достаточно , высок-ую температуру и пррникак цую способность дл  образовани  пригара при повьшении давлени . Через 25 с -на поверхности отливки образуетс  кристаллизующа с  корочка, котора  преп тствует образованию пригара. Дальнейша  выдержка без повышени  давлени  приводит лишь к увеличению корочки, котора  кристаллизуетс , при 1г1бниженндм давлении и, следовательно , имеет 6o{iee низкие механи- Ч ческие свойства. После образовани  литейной корочки достаточной величины разрежение в объёме опок может быть .снижено по атмосферного. Это возможно изза действи  большой разницы давлений газа на расплав и в объеме опок Сн тие операции вакуумировани  позвол ет снизить затраты энергии на поддержание ва1куума в объеме опок во врем  операции окончатель-ной кристаллизации и охлаждени  отливки , что составл ет 10-30% общего времени дёйстйи  вакуума в .объеме опок, Способ осуществл ют следующим об разом.. На модель нанос т полимерное герметичное покрытие, например, син тетическую пленку, которую нагреваю до температуры разм гчени  и создают меткду моделью и пленкой разрежение , чтобы пленка плотно охватила .модель. На модель устанавливают герметичную опоку с отсасывающими отверсти ми, засыпают в опоку напол нитель, верх наполнител  выравниваю накладывают синтетическую пленку сверху наполнител , создают в объеме , опок разрежение, снижают разрежение между пленкой и моделью до атмосферного давлени , снимают пол,уформу с модели и нанос т на пленку противопригарное покрытие. Аналогично изготавливают вторую пол форму, затем устанавливают стержни и вставки, полуформы спаривают и устанавливают на позицию заливки машины лить  под газобым давлением например, машины лить  под низким давлением. Собранную форму герметизируют с металлопроводом машины, герметиз , руют; тигель с расплавом машины и iподают на зеркало расплава газ, по давлением, достаточным дл  заполне ни  формы. Через 1-25 спосле заполнени  формы давление газа на зеркало расплава увеличивают. По1верхностные слои расплава, конта;ктирующие с формой, кристаллизуютс , образу  достаточно прочную затвердевшую корку, способную выдержать повышенное давление жидкой фазы. После этого разрежение, действующее в объеме :Ьпок, снижают до атмос ферного давлени  и отливки кристалл зуютс  под.действием силового пол  в объеме расплава создающего допол нительные центры кристаллизации и о

разованного действием повьшхенного газового давлени . Это приводит к повышению прочностных свойств отливок.

ствии атмосферного давлени  происходит охлаждение отливки до технологичёски необходимой температуры, посК повышению механических свойств отливок приводит и отсутствие значи-. тельного газового зазора пов е сн ти  разрежени  из объема опок, и сыпучий наполнитель плотно обтекает отливку , способству  интенсивному теплоотводу , и, следовательно, большей скорости кристаллизации отливки. Возможность снижени  разрежени  в объеме опок до окончани  полной кристаллизации и охлаждени  отливки обусловлена действием повышенного СИЛ.ОВОГО пол  в объеме расплава отливки , способствующего более быстрому образованию поверхностной литой корочки и интенсивному теплоотводу из объема расплава. Разница давлений газа на расплав, необходима  дл  заполнени  формы, может быть создана и при подаче- в полость формы и на расплав одинакового газового Давлени  с последующим увеличением давлени  на расплав или снижением давлени  в полости формы, что характерно дл  лить  с-противодавлением . В этом случае при увеличении, давлени  газа на расплав в тигле машины на расплав отливки воздействует давление газа, действовавшего в .. полости формы, так называемое про- . . тиводавление. Разница давлений газа, действующих на расплав в полости формы и тигле машины, может быть создана за счет образовани  разрежени  в полости формы при действии атмосферного давлени  или меньшего по величине разрежени  на зеркало расплава. Эти способы создани  разницы давлений газа характерны соответственно дл  лить  вакуумным всасыванием и в предварительно вакуумируемую форму. В этих случа х при увеличении давлени  газа на расплав в тигле машины в форме на расплав действует разрежение, величинакоторого зависит от способа лить . , После увеличени  давлени  газа , производ т вьщержки в течение технологически необходимого времени дл  полной кристаллизации отливки. Затем давление газа на расплав снижают до атмосферного. Одновременно снижают давление или разрежение, действующее в форме, до атмосферного. При дейле чего наполнитель из,опок высы- . пают и удал ют отливку. , Сокршценйе времени технол {гическ го цикла нэготовлени  отливки на в м , необходимое дл  сн тие .разр; жени  в объеме опок, также можйо отнести к преимуществам предлагаемо способа. Способ позвол ет сократить BpfiMH охлаждени  отливки за счет более нитенсивного теплоотвода от отливки вследствие отсустви  газово го зазора между отливкой и формой . Выбор величины, на которую следу ет увеличить давление газа на. расплав , зависит от способа создани  разницы давлений, сплава отливки, величины разрежени  в объеме опоки Дл  лить  под низким давлением. оптимальное соотношение между увеличением давлени  газа на расплав и величиной разрежени  в объеме опок составл ет 1,5-5,0, дл  лить  вакуумным всасыванием .1,, дл  лить  с противодавлением 3,0-20,0. При литье легких сплавов на основе алюмини  и магни  это соотношение следует выбирать в пределах 1,2-12 дл  лить  citnaBOB на основе меди и железа 3,0-20,0. При значительном разрежении в объеме опок (до ,0 ,9 кгс/мм) это отношение ет 1,2-10,0, принебольшом разрежении (менее 0,3 кгс/см) - 5,0-20 ,0. Выбира  величину дополнитель ного давлени , нужно ориентироватьс  на величину оптимальной разниЦБ1 давлений газа в объеме опок и на расплав, котора  должна находить с  в пределах 1,5-5,0 кгс/см. Это позвол ет избежать образовани  значительного пригара. Если эта разниц давлений больше указанной величины то необходимо примен ть улучшенные противопригарные покрыти  или же увеличивать давление газа на рас плав после заполнени  формы ступенчато: сначала дй тех пор, пока разница давлений газа в объеме опок и на расплав не достигнет величины 1,5-5,0 кгс/см, а затем после кристаллизации поверхностного сло  отливки - до максимально допустимой вехтчины, котора , как правило. nvn СС ШЧПШМ, AW 1 , IVOA ll Ci0njXVf, не Превышает 10 кгс/см В зтом случае снижение разрежени  в объеме OQQK целесообразно начинать после , достижени  максимального давлени  газа на расплав. Дл  увеличени  механических свойств отливок разрежение в объеме опок по сравнению с технологически необходимым может быть увеличено до 0,9 кгс/см в процессе заливки расплава в форму или после запивки, в том числе во врем  увеличени  давлени  газа на расплав. Врем  от окончани  заполнени  формы расплавом до начала увеличени  давлени  газа на расплав выбирают в зависимости от толщины стенки . отливки, материала отливки, материала наполнител  и температуры запивки. Дл  отливок из сплавов на основе алюмини  и магни  при толщине стенки до 7 мм с применением песчаных наполнителей это врем  при оптимальной температуре заливки составл ет 1-10 с, с применением металлических наполнителей 1-3 с, при толщине стенки более 10 мм дл  песчаных наполнителей 3-20 с, металлических наполнителей 1-10 с. Дл  железных и медных отливок при толщине стенок до 6 мм в случае применени  песчаных наполнителей 5-15 с, металлических наполнителей 1-10 с, CBbmie 7 мм дл  песчаных наполнителей 10-25 с, дл  металлических наполнителей 5-20 с. Врем  выдержки до начала увеличе- ни  давлени  газа на расшгев должно выбиратьс  с учетом того, чтобы температура поверхностных слоев отливfcи снизилась до 10-50 С ниже температуры кристаллизации дл  данного способа . Пример. Дл  изготовлени  отливки весом 7,5 кг из алюминиевого сплава марки АЛ2 в форму, полученную вакуумной формовкой, имёющей толщину стенки 5-7 мм, примен ют литье под НИЗКИМ давлением. Форму изготавливают следующим образом . На модель верхней полуформы накладывают синтетическую дленку из сополимера Этилена с винилацетатом и между пленкой моделью создают разрежение с остаточным давлением 0,7 кгс/см . На модель устанавливают опоку, засыпают охлажденный до 30-4(J С металлический стальной песок со средней зернистостью 0,1, уплотн ют вибратором с частотой колебаний 50 Гц в течение 15 с. Далее верхнюю поверхность наполнител  выравнивают и накладывают на нее синтетическую пленку, создают в объеме опоки 7 разрежение величиной 0,4 кгс/см (остаточное давление 0,6 кгс/см). атем разрежение между моделью и пле кой снижают до атмосферного давлени и полуформу( снимают с модели. После этого рабочую поверхность пленки покрывают противопригарньпу составом на основе маршалйта, этилового спир та и поливинилбутерали, сушат покры тие в течение 10 мин. Аналогично изготавливают нижнюю полуформу. Зат полуформы спаривают и устанавливают на машину лить  под низким давление поддержива  температуру нижней пове ности формы не выше 40 С. . Температура расплава в тигле маш ны в пределах 690-710°С. После герм тизации тигл  форму с металлопроводом машины на зеркало расплава под ют избыточное давление величиной 0,4 кгс/см с нарастанием в течение 5 с и последующей вьвдержкой. После заполнени  формы (через 8 с после начала подачи давлени  газа на расплав ) производ т выдержку в течение 2 с и затем увеличивают избыточное давление газа на расплав до 1,6 кгс/с в течение 3 с. Через 5 с после подъема давлени  до максимального значени  разрежение в объеме опок снижают до атмосферного давлени  в .течение 4 с. При таком газовом режиме отливку вьздерживают в течение 55 с, далее давление газа на ра плав снижают до атмосферного, расплав сливают в тигель машины и отливку выдерживают дл  охлаждени  60 с. Во врем  охлаждени  отливки форму удал ют с позиции заливки маш ны, после охлаждени  отливки металлический песок высыпаетс  из . опок и поступает на охлаждение, а отливку убирают из опок дл  дальней шей обработки. По сравнению со способом лить  под низким давлением,  вл ющимс  базовым объектом, предел прочности отливок.увеличиваетс  с 19,5 до кгс/см энергозатраты снизились с 35 до 31 кВт/ч. П р и м е р 2. Дл  изготовлени  отливки весом 15 кг из бронзы марки БрОЦС5-4-4 с толщиной стенок 4-6 мм примен ют литье вакуумным всасыванием . Форму изготавливают и устанавливают на машину как в примере 1. Остаточное давление в объеме опок /58 0,5 кгс/см(разрежение 0,5 кгс/ct ), наполнитель - кварцевый песок зернистостью 0,016 мм. Температура расплава в тигле 1050-1ЮО С. После герметизации вакуумной камеры с формой в камере создают разрежение величиной 0,5 кгс/см в течение 5 с. Через 10 с после начала создани  разрежени  в камере .(через 10 с после -заполнений формы расплавом), .увеличивают разрежение в объеме опок до ост-зточного давлени  0,2 кгс/см избыточное давление газа на расплав до,20 кгс/см в течение 4 с, снижа  разрежение в камере с формой до атмосферного давлени . При таком газовом режиме вьздерживают отливку в течение 40 с и затем снижают разрежение в объеме опок до атмосферного давлени , что позвол ет производить кристаллизацию поверхностных слоев отливки под действием повьЕненного газового давлени  с одной стороны и разрежени  с другой. После выдержки отливки под действием газового давлени  в течение 5 мин давление газа на расплав снижают в течение 5 с до атмосферного , расплав сливают в тигель машины и отливку охлаждают в течение 6 мин. Отливку удал ют как в примере 1. При этом отливки, изготовленные по предлагаемому способу,, имеют предел прочности 51 против 45 кгс/см дл  отливок, изготовле-нных вакуумным всасыванием, по тем же технологическим параметрам, энергозатраты на производство отливок снизились -с 42 до 37 кВт/ч. П, р и .м е р 3. Дл  изготовлени  отливки весом 14,0 кг из стали мар-. ки Ст50Л с толщиной стенки 10-15 мм примен ют литье с противодавлением. Форму изготавливаю как в примере достаточное давление в объеме опок 0,5 КГС/СМ7 наполнитель - кварцевый песок зернистостью 0,016 мм. |Температуру расплава в тигле поддерживают в пределах 1400-145СГС После герметизации камер с расплавом и формой за 5 с создают одинаковое избыточное давление величиной 5,0 кгс/см7 затем снижают давление в камере с формой до 4,0 кгс/см в течение 15 с. Через 20 с после заполнени  формы (через 30 с после начада сброса давлени  из камеры с формой ) д авлеиие газа в камере с расппавом повышают до 10,0 кгс/см в течение 5 с. При таком газовом режиме отливку вьщерживают в течение 60 с.дл  кристаллизации noBepxHocT-i ных слоев-, затем снижают разрежение в объеме ойок до атмосферного и выдерживают отливку еще до 10 мин после чего давление в камерах с формой и расплавом снижают до атмосферного и отливку охлаждают в течение 15 мин. Отливку и наполнитель удал ют как в примере 1.

Предлагаемый способ может быть ре комендЬван при изготовлении отливок из различных марок сплавов, к которым предъ вл ютс  повышенные тре бовани  по прочностным и эксплудтационным свойствам. Наибольший экономический эффект от внедрени  предпагаемого способа может быть ДОСТИГНУТ в мелкосерийном и серийном производстве отливок ответственного назначени .

Предлагаемый способ позвол ет по сравнению с базовым объектом на 10-20% повысить механические свойства отливок за счет увеличени  Теплоотвода от кристаллизующейс  отливки и образовани  дополнительных центров кристаллизации при действии повьш1енного силового пол  в объеме расплава При этом на энергозатраты из-за сн ти  разрежени  в объеме опок во врем  полной кристаллизации и охлаждени  отливки в форме снижаютс  на 5-15%. Кроме того, в св зи с тем, что операци  сн ти  разрежени  происходит в течение кристаллизации отливки на 1-5% снижаетс  длительность цикла изготовлени  отливки-, и следовательно, повышаетс  производительность процесса.

Экономический эффект от внедрени  изобретени  на одном предпри тии составит 93250 руб.

Claims (2)

1. СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ, включающий заполнение полости формы расплавом, затвердевание Отливки, снятие разрежения в объеме опок и удаление отливки, о т л и чаюющий с я тем, что, с целью цовыше'ния механических свойств отливок и снижения времени вакуумирования при производстве отливок в формы изготовленные вакуумной формовкой, давление газа на расплав увеличивают после заполнения формы расплавом пропорционально величине разрежения в объеме опок, поддерживая сооТноше.ние между ними в пределах 1,2-20,0.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что увеличение давления газа на расплав начинают чере,з 1-25 с после заполнения формы расплавом. £

1 1118475