SU1144763A1 - Модифицирующа смесь и конструкци литой модифицирующей присадки дл внутриформенной обработки высокопрочного чугуна - Google Patents

Abstract

1. Модифицирующа  смесь, включающа  магний, медь и кремний, отличающа с  тем, что, с целью снижени  температуры плавлени  и уменьшени  склонности модифицируемого чугуна к отбелу, она дополнительно содержит алкжиний при следун цем содержании ин градиентов, мае.%: Магний10-12 Медь30-40 Кремний28,5-35,0 Алюминий20-30 2. Конструкци  литой модифицирующей присадки дл  внутриформенной обработки высокопрочного чугуна, имеюща  пр моугольное основание и верхнюю поверхность в виде граней треугольных призм, сочлененных между собой по горизонтально ориентированным ребрам, перпендикул рным треугольным основани м, отличающа с  тем, что, с целью повышени  равномерности ее растворени  т потоком металла, а также стабильности физико-механических свойств отливок, она дополнительно снабжена цилиндрическими вертикальными выступами , сопр женньми с верхней частью призм, при соотношении высот цилиндрического выступа, треугольной призмы и пр моугольного основани  1:

Description

Изобретение относитс  к литейному производству, а именно к получению отливок из чугуна с шаровидньпм графитом и может быть использовано при массовом производстве литых деталей. Известен состав модифицирующей присадки дл  получени  высокопрочного чугуна, котора  содержит магний медь, никель, РЗМ и другие элементы . Данна  модифицирующа  присадка положительно вли ет на сфероидизацию чугуна ij . Недостатком указанной модифициру ющей присадки  вл етс  нестабильност процесса модифицировани . Известна модифицирующа  присадка 2) содержаща  компоненты в следующем соотношении, мас.%: , Магний10,5-18 медь30-80 Никель0,5-40,0 Кремний0,2-28,0 РЗМ0,02-0,7 Марганец1-25 Углерод 0,05-3,0 ЖелезоОстальное Применение, известной модифицирующей присадки по ол ет получать чугун с шаровиднь1м графитом, однако при этом наблюдаетс  повышенна  склонность чугуна к отбелу. Применение указанной модифицирующей присадки дл  модифицировани  в литейной форма недостаточно эффективно, ,особенно при использовании литых монолитных вставок, из-за недостаточн низкой температуры.плавлени . Вследствие этого отливки получаютс  нерав номерно модифицированными, особенно если в форме их находитс  несколько Известна модифицирующа  присадка дл  внутриформенного модифицировани  высокопрочного-чугуна, котора  уста навливаетс  в литниковом канале перед входом в полость формы, имею ща  вид одной или нескольких групп таблеток, в которых содержание модификатора может мен тьс  от одной к другой З . Известна модифицирующа  присадка выполненна  в форме круглой или пр моугольной плитки с р дом V-образ ных канавок на одной из плоскостей. Данна  форма модифицирующей присадки обеспечивает ее быстрое растворение жидким металлом при получении высокопрочного чугуна с шаровидным графитом 4 . Недостатками известной модифицируннцей присадки  вл ютс  неравномерность ее растворени  и получени  нестабильных свойств отливок. В частности первые порции расплава не успевают прореагировать с присадкой, в то врем  как средние порции расплава перемодифицируютс . Цель изобретени  - снижение температуры плавлени  и уменьшение склонности модифицируемого чугуна к отбелу , а также повышение равномерности растворени  потоком металла присадки и стабильности физико-механических свойств отливок. Поставленна  цель достигаетс  тем, что модифицирующа  смесь литой модифицирующей присадки дл  внутриформенной обработки чугуна, включающа  магний, медь и кремний, дополнительно содержит алк 1иний при следующем содержании ингредиентов, мас.%: Магний10-12 Медь30-40 Кремний28,5-35,0 Алюминий20-30 Конструкци  литой модифицирующей присадки дл  внутриформенной обработки высокопрочного чугуна, имеюща  пр моугольное основание и верхнюю поверхность в виде граней треугольных 41ризм,сочлененных между собой по горизонтально ориентировании ребрам, перпендикул рным треугольным основани м , дополнительно снабжена цилиндрическими вертикальными выступами, сопр женными с верхней частью призм, при соотношении высот цилиндрического внступа, треугольной призмы и пр моугольного основани  1:(О,6-1,5) ; (0,1-0,4) и соотнощении длины и ширины пр моугольного основани  (1,82 ,2):1. На чертеже изображена модифицирующа  присадка. Модифицирующа  присадка имеет пр моугольное основание 1 и верхнюю поверхность в виде граней треугольных призм 2 сочлененных между собой по ребрам 3, перпендикул рным треугольным основани м. На верхних гран х призм 4 установлены вертикальные цилиндрические выступы 5. Дл  проведени  сравнительных испытаний предлагаемого и известного составов модифицирующих присадок была создана 3Il модельна  оснастка, по которой изготавливалась литейна  форма, состо  ща  из четырех клиновых проб на отбел, четырех отливок в форме призм дл  вырезани  образцов на механические испытани , а также сто ка, реакционной камеры и центробежного шлакоуловител . Плавка чугуна осуществл лась в индукционной печи емкостью 45 кг. В качестве шихты использовалс  литейньй чу.гун марки ЛК-3. Последовательность заполнени  клиньеЁ достигалась наклоном формы на Ю к горизонту. Структура чугуна в пробах изучалась на микроскопе МИМ-7. Выплавка модификатором осуществл лась в индукционной печи из чистых материалов (алюминий, медь, магний, полупроводниковый кремний, никель, церий, марганец, реакторный графит и восстановленное железо). Готовые расплавы заливались в кокиль Затем форма заливалась расплавом чугуна при 1370-1380°С. Вес вставки был одинаковый и составл л 1,1% от металлоемкости формы. В табл. 1 и 2 представлены результаты сравнительны испытаний. Как видно из табл. 1 и 2, предло женна  модифицирующа  присадка обес . . печивает -сфероидизацию графита, при этом возможно получение высокопрочного чугуна без отбела в стенке толщи 12мм, что соответствует отбелу на кли новой пробе 8 мм. Оптимальньй химичес кий состав модифицирующей присадки, магний 11-12; кремний 32; алюминий 27,5; медь 30. Кроме того, предлагаема  присадка дешевле известной. Некоторое увеличение прочности при применении любой присадки св зано с ферритизацией чугуна. При исследовании составов с содержанием алюмини  ниже нижнего присадка раствор етс  хуже (металл получаетс  неравномерно модифицированным ) и усиливаетс  склонность чугуна к отбелу. При применении сос тава с содержанием алюмини  выше верхнего предела усиливаетс  нестабильность процесса (первые порции металла перемодифицированы) из-за понижени  температуры плавлени  вставки, а Последним модификатора не хватает. Кроме того, чугун получаетс  с большим содержанием феррит и усиливаетс  опасность зашлаковани его окисными пленками алюмини , что 3 ведет к ухудшению механических свойств. Исследовани  температуры плавлени  известного и предлагаемого модификатора показали, что во всех случа х разница между ними составл ла не менее 250°С. В процессе проведени  зкспериментов бьшо установлено, что. вставка из известного модификатора плохо усваиваетс  расплавом при модифицировании в форме, кроме тог.о, известный модификатор не устран ет повьппенную склонность высокопрочного чугуна к отбелу. Оптимальна  форма модифицирующей присадки, изготавливаемой методом лить  в кокиле, определ лась экспериментально . Дл  обработки первых порций металла служат вертикальные цилиндрические выступы. Вставка : устанавливалась в литниковой системе по разъему формы. Оптимальным расположением  вл етс  небольшое углубление ее в нижнюю полуформу (примерно на 3-5 мм), а подвод металла осуществл етс  от сто ка через литниковый ход и пр моугольную полость в верхней полуформе, причем вставка располагаетс  вертикальными цилиндрическими выступами вверх, соприкаII II потолком са сь ими с полости в верхней полуформе. Результаты испытаний представлены в табл. 3. Из табл. 3 видно, что оптимальное соотношение высот цилиндрического выступа Н, треугольной призмы Н и пр моугольного основани  Н равно 1 : (0,6-1,5) : (0,1-0,4), а длины и ширины пр моугольного основани  (1,8-2,2) : 1. Экспериментально установлено, что при количестве цилиндрических выступов менее четырех штук наблюдаетс  неравномерность модифицировани  особенно первых порций расплава. При количестве выступов более дес ти штУк существенного улучшени  равномерности свойств в различных сечени к отливки не происходит,,однако несколько усложн етс  технологи  изготовлени  вставки. С увеличением металлоемкости формы от 40-200 кг оптимальное количество выступов увеличиваетс  от 4 - 8-10. Вес вставки и ее размеры завис т от металлоемкости формы, химического состава вставки чугуна. При оптимальном содержании магни 

во вставке на уровне 10,0-12,0% и Концентрации серы в исходном чугуне до 0,02Х вес вставки, обеспечивающий получение шаровидного графита, равен 0,8-1,1% от метг длоемкости формы. Зна  плотность материала,нетрудно найти размеры вставки применительно к конкретной металлоемкости формы, при этом соотношение диаметра (D) к высоте цилиндрического выступа Н находитс  в пределах 1-(1,5-2,5) и суммарном объеме 15-30% от общего объема вставки. Меньший объем модификатора , заключенньй в цилиндрических выступах не обеспечивает равномерности обработки первых порций расплава, больший - последних.

Применение предлагаемой присадки позвол ет автоматизировать процесс внутриформенного модифицировани , снизить объем металла, расходуемого на литниковую систему, и обеспечивает модифицирование высокопрочного чугуна при производстве форм на автоматических лини х безопочной формовки с вертикальным разъемом (типа Дизаматик).

Таблица 1

1 Известный Средний 14,25 55 10 14 2ПредлагаСредний 11,0 30 - емьй Нижний по 3То же SinAl 11,5 40 Верхний по Si 10,0 30 Верхний по А1 11,5 30 нижнего по А1 11,0 40 верхнего по А1 10,0 30 Верхний по Mg и средний по Си 14,0 35 - 31,0 - 28,5 - 30,0 0,36 5 1,5 0,05 Примечание . Высота клиновой пробы на отбел 60 мм.

ССГ - степень сфероидизации графита.

Таблица 2

«- 00

«м

ю

см

оо

«ч CS

о о о

о tn - - ч- го см ш

о in m

о о

го

о см

о о in

го

о

in см

(N

CM

о

см

in

in о

at

о

in

r

о

-- c-j

к п)

  к ш

§

S S

ч

«

ш

§

а

с

оа

чО

е

го

CV)

ш

in о

см

о

Cvj

VO

k

ч

ч

ч

ап

го

- о

ю

О О О

О О

о

о ст

оо CNI ш t -Jin

О о

о о

о

О СМ

in оо т- ш о in ) ш ш ш

со in

о о

о о

О

о

о

О

г-о

сч

CNI

см

ш ш

ш in

ш

ш щ

о о

in о

О

о

in

о

vO

со

- CN(

ш ш

in Ш ш ш

f

о

ш о

о

о со ш г- оо

см

ш }

4t

ш

о

чО

- со

CNI

г- со

.

fl« СМ

-- см

00

VO

3 Н аз tfl ж р.

Д

PQ

1x5

О

 

ф

Claims (2)

1. Модифицирующая смесь, включающая магний, медь и кремний, отличающаяся тем, что, с целью снижения температуры плавления и уменьшения склонности модифицируемого чугуна к отбелу, она дополнительно содержит алюминий при следующем содержании ингредиентов, мае.7:

Магний10-12

Медь30-40

Кремний 28,5-35,0

Алюминий20-30

2. Конструкция литой модифицирующей присадки для внутриформенной обработки высокопрочного чугуна, имеющая прямоугольное основание и верхнюю поверхность в виде граней треугольных призм, сочлененных между собой по горизонтально ориентированным ребрам, перпендикулярным треу гольным основаниям, отличаю- _Λ щ а я с я тем, что, с целью повыше- 5 ния равномерности ее растворения потоком металла, а также стабильности физико-механических свойств отливок, она дополнительно снабжена цилиндрическими вертикальными выступами, сопряженньми с верхней частью призм, при соотношении высот цилиндрического выступа, треугольной призмы и прямоугольного основания 1:(0,61,5):(0,1-0,4) и соотношении длины и ширины прямоугольного основания (1,8-2,2):1.