SU1743684A1 - Method of manufacture of thin-walled castings by directed crystallization - Google Patents
Method of manufacture of thin-walled castings by directed crystallization Download PDFInfo
- Publication number
- SU1743684A1 SU1743684A1 SU894709328A SU4709328A SU1743684A1 SU 1743684 A1 SU1743684 A1 SU 1743684A1 SU 894709328 A SU894709328 A SU 894709328A SU 4709328 A SU4709328 A SU 4709328A SU 1743684 A1 SU1743684 A1 SU 1743684A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- castings
- mold
- alloy
- casting
- metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Использование, получение отливок чеистых коллиматоров с толщиной стенок 0,42 ,5 мм Цель - повышение качества отливок Сущность изобретени : способ включает нагрев литейной формы до температуры, превышающей температуру затвердевани сплава, заливку жидкого сплава и последующее охлаждение литейной формы в жидком охладителе с направленным затвердеванием При этом перед заливкой сплава литейную форму предварительно заполн ют жидким теплоносителем с температурой , равной температуре кристаллизации заливаемого сплава, и плотностью меньшей плотности заливаемого сплава 3 илUse, obtaining castings of cellular collimators with a wall thickness of 0.42.5 mm Purpose - improving the quality of castings The invention: the method involves heating the mold to a temperature above the solidification temperature of the alloy, pouring the liquid alloy and then cooling the mold in a directional solidification liquid cooler At the same time, before casting the alloy, the mold is pre-filled with a heat-transfer fluid with a temperature equal to the crystallization temperature of the cast alloy and the density higher density of cast alloy 3 sludge
Description
Изобретение относитс к технологии изготовлени фасонных отливок, преимущественно сверхтонкостенных с большим количеством отверстий и каналов, может найти применение в различных област х техники, например, в медицинском приборостроении в производстве коллиматоров радиологической аппаратуры.The invention relates to a process for the manufacture of shaped castings, preferably ultra-thin-walled with a large number of holes and channels, can be used in various fields of technology, for example, in medical instrumentation in the manufacture of radiological equipment collimators.
Известны способы изготовлени отливок в формах как в металлических, так и в керамических (оболочковых) формах.Methods are known for producing castings in molds in both metal and ceramic (shell) molds.
Сущность состоит в заполнении жидким металлом под действием гравитационных сил металлических и керамических форм.The essence consists in filling with liquid metal under the action of gravitational forces of metal and ceramic forms.
Процесс изготовлени сводитс к нагре,- ву форм или прокалке их, заливке форм рас- плавом, охлаждению на воздухе и извлечению отливки Этим способом затруднительно получать тонкостенные отливки , а если в некоторых случа х получают, то с толщиной стенок не менее 2-6 мм и ограниченной прот женности; как правила такие отливки считаютс нетехнологичными.The manufacturing process is reduced to heating the molds or calcining them, pouring the molds with the melt, cooling them in the air and removing the castings. This method makes it difficult to obtain thin-walled castings, and if in some cases they are produced, then with a wall thickness of at least 2-6 mm and limited extension; As a rule, such castings are considered to be low-tech.
В этих случа х возникает брак отливок из-за недоливов, неспаев, негерметичности.In these cases, castings are damaged due to underfilling, spaying, leaks.
Дл получени тонкостенных отливок требуетс повышр;:н9 температура нагрева формы и nepeipesa расплава, что приводит к дополнительному браку отливок (пористость, увеличенна усадка). Сравнительно медленно 1 остывание отливок вызывает по вление неоднородности повышенной пористости. Кроме того, дл получени здоровых отливок необходима обширна литникова система, требующа увеличени расхода металла Имеющий место неравномерный прогрев формы вызывает образование трещин в отливках.To obtain thin-walled castings, higher temperatures are required:; n9 the temperature of the mold heating and melt nepeipesa, which leads to an additional casting of the castings (porosity, increased shrinkage). Relatively slowly, the cooling of castings causes the appearance of heterogeneity of increased porosity. In addition, in order to obtain healthy castings, an extensive gating system is required, requiring an increase in metal consumption. An uneven heating of the mold takes place causing cracks in the castings.
Кроме того, к конструкции отливок предъ вл ютс особые требовани , невыполнение которых снижает технологичность лить , например ограниченна разностен- ность отливок, ограниченна глубина отверстий (меньше 2-3 D); ограниченное соотношение толщин стенок отливки к средним размерам дл -ыи и высоты (не болееIn addition, special requirements are imposed on the design of castings, the failure of which reduces the manufacturability of the casting, for example, the limited difference in the castings, the limited depth of the holes (less than 2–3 D); limited ratio of the thickness of the casting walls to the average size for the height and height (not more than
соwith
СWITH
vi со оvi with about
0000
ЈьЈ
0,5%); ограниченна номенклатура отливок из-за ухудшени шероховатости поверхности .0.5%); limited range of castings due to the deterioration of the surface roughness.
Наиболее близким к предлагаемому способу вл етс способ изготовлени отливок направленным затвердеванием. Сущность его заключаетс в нагреве наружной части керамической оболочковой формы легкоплавким расплавом, заполнении ее металлом с последующим остыванием в охлажденном расплаве. Расплав находитс в полости между нагревателем и формой, которую размещают в тигле перед заливкой в него легкоплавкого расплава. В последнем форму нагревают до температуры, превышающей температуру кристаллизации металла отливки, а после заливки формы металлом осуществл ют охлаждение путем вытеснени гор чего легкоплавкого сплава таким же по составу сплавом, имеющим температуру ниже температуры кристаллизации металла отливки, подаваемого в нижнюю часть тигл , что создает смывание им формы с металлом и охлаждение, и этим обеспечиваетс направленное затвердевание отливки, вытесненный же гор чий легкоплавкий расплав переливаетс в другую емкость.Closest to the proposed method is the method of making castings by directional solidification. Its essence consists in heating the outer part of the ceramic shell form with a low-melting melt, filling it with metal, followed by cooling in a cooled melt. The melt is in the cavity between the heater and the mold, which is placed in the crucible before pouring a low-melting melt into it. In the latter, the mold is heated to a temperature higher than the crystallization temperature of the metal of the casting, and after the mold is cast, the metal is cooled by displacing the hot low-melting alloy of the same composition with an alloy that has a temperature below the crystallization temperature of the metal casting to the bottom of the crucible, which creates flushing They are shaped with metal and cooled, and this ensures the directional solidification of the casting, the extruded hot low-melting melt is poured into another container.
Недостатками данного способа вл етс следующее: устройство дл реализации этого способа громоздкое и сложное, требует надежной герметичности и создани принудительного давлени , отсюда повышенные капзатраты; поскольку нагрев формы осуществл етс только снаружи, внутренн (т.е. рабоча ) часть формы прогреваетс недостаточно, что затрудн ет получение тонкостенных отливок ( мм) с большим количеством отверстий и каналов большой прот женности; возможен пригар металла отливки к стенкам формы, что ухудшает шероховатость поверхности отливки и затрудн ет извлечение ее из формы; при заливке расплава в форму возможны попадани инородных частиц, что увеличивает брак отливок по неметаллическим включени м; не обеспечиваетс защита металла от окислени при разливке, что ухудшает качество отливок; излишние потери металла на прибыльную часть и литниковую систему: быстрое образование корки на зеркале металла отливки, что способствует увеличенному расходу металла за счет усадочной раковины.The disadvantages of this method are the following: a device for implementing this method is cumbersome and complicated, requires reliable tightness and the creation of forced pressure, hence increased capital expenditures; Since the mold is heated only outside, the inner (i.e., the working) part of the mold does not warm enough, which makes it difficult to produce thin-walled castings (mm) with a large number of holes and channels of great length; burns of metal of the casting to the walls of the mold are possible, which worsens the roughness of the surface of the casting and makes it difficult to remove it from the mold; when the melt is poured into the mold, foreign particles are possible, which increases the scrap rejection of non-metallic inclusions; the metal is not protected from oxidation during casting, which degrades the quality of the castings; excessive metal losses to the profitable part and the gating system: rapid formation of a crust on the casting metal mirror, which contributes to increased metal consumption due to the shrinkage shell.
Цель изобретени - повышение качества и расширение технологических возможностей способа изготовлени отливок.The purpose of the invention is to improve the quality and expand the technological capabilities of the method of manufacturing castings.
Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу получени тонкостенных отливок направленной кристаллизацией,The goal is achieved by the fact that according to the method of producing thin-walled castings by directional crystallization,
преимущественно отливок чеистых коллиматоров с толщиной стенок 0,4-2,5 мм, включающему нагрев литейной формы до температуры, превышающей температуруmainly casting cellular collimators with a wall thickness of 0.4-2.5 mm, which includes heating the mold to a temperature above the temperature
затвердевани сплава, заливку жидкого сплава в литейную форму и последующее ее охлаждение в жидком охладителе с направленным затвердеванием, перед заливкой жидкого сплава в литейную форму послед0 нюю заполн ют жидким теплоносителем с температурой, равной температуре кристаллизации заливаемого сплава, и плотностью , меньшей, чем плотность заливаемого сплава.solidification of the alloy, pouring the molten alloy into the casting mold and its subsequent cooling in a liquid cooler with directional solidification, before pouring the molten alloy into the casting mold, the coolant is filled with a liquid coolant with a temperature equal to and lower than the density of the casting alloy alloy.
5 При использовании предложенного способа нагретый теплоноситель поддерживает при заливке расплавом температуру внутренних полостей формы посто нной, создава этим благопри тные услови дл 5 When using the proposed method, the heated coolant keeps the temperature of the internal cavities of the mold constant during melt pouring, thus creating favorable conditions for
0 заполнени металлом труднодоступных мест формы; теплоноситель, игра роль смазки, предохран ет стенки формы от пригара расплавом; слой теплоносител , покрывающий зеркало металла отливки,0 metal filling in hard-to-reach places of the form; coolant, playing the role of a lubricant, protects the walls of the mold from burning with a melt; heat carrier layer covering the casting metal mirror,
5 предохран ет его от окислени , кроме того, замедл ет остывание верхнего сло отливки , игра роль теплоизол тора; регулируемое заполнение емкости, в которой находитс форма с металлом, охлажденным5 prevents it from oxidizing; in addition, it slows down the cooling of the upper layer of the casting, playing the role of a heat insulator; adjustable filling of the tank in which the mold with the metal is cooled
0 теплоносителем, создает эффект направленного затвердевани .0 coolant, creates the effect of directional solidification.
На фиг. 1 изображено устройство дл реализации способа; на фиг. 2 - схема изготовлени отливок коллиматоров; на фиг. 3 5 литейна форма.FIG. 1 shows a device for implementing the method; in fig. 2 is a schematic of collimator casting; in fig. 3 5 casting mold.
Устройство содержит (фиг. 1) плавильный агрегат 1, емкости 2 с литейной формой 3 дл заливки теплоносител , нагревательное устройство 4 дл нагрева теплоно0 сител , емкость 5 дл охлаждени теплоносител .The device contains (Fig. 1) the melting unit 1, containers 2 with a mold 3 for pouring coolant, heating device 4 for heating a coolant, capacity 5 for cooling the coolant.
Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.
В плавильном агрегате 1 плав т металлIn the melting unit 1 melt metal
5 отливки, одновременно нагревают литейную форму 3 и нагревают теплоноситель в нагревательном устройстве 4 до требуемой температуры. Нагретую форму 3 помещают в емкость 2 и в первую очередь заливают5 castings, simultaneously heat the mold 3 and heat the coolant in the heating device 4 to the desired temperature. The heated form 3 is placed in the container 2 and first of all is poured.
0 нагоетый теплоноситель из устройства 4, после заполнени формы теплоносителем заливают через его слой расплавленный металл , который, вытесн теплоноситель, заполн ет форму, а вытесненный в емкость 20 the melted coolant from the device 4, after filling the mold with the coolant, pour molten metal through its layer, which, displaced by the coolant, fills the mold, and is displaced into the container 2
5 теплоноситель сливают. Зеркало металла в форме до затвердевани должно быть покрыто теплоносителем. Затем в емкость 2 заливают охлажденный теплоноситель (охладитель ) из емкости 5, который омывает форму с расплавленным металлом, охлаждает ее и по мере заполнени емкости 2 охладителем способствует таким образом направленному затвердеванию отливки в форме снизу вверх.5 coolant is drained. The metal mirror in the mold must be covered with a heat carrier before it hardens. Then, cooled coolant (cooler) from tank 5 is poured into tank 2, which washes the mold with molten metal, cools it and, as the tank 2 is filled with cooler, thus contributes to the directed solidification of the casting in the form from bottom to top.
Дл изготовлени отливок коллимато- ров с толщиной стенок 0,4 мм (фиг. 2) указанным способом примен лс сплав следующего состава, %: свинец 45, висмут 45, олово 10. В качестве теплоносител примен лс глицерин, охладител - вода.For the manufacture of castings of collimators with a wall thickness of 0.4 mm (Fig. 2), an alloy of the following composition was used by this method,%: lead 45, bismuth 45, tin 10. Glycerin was used as a heat carrier, and water was used as a coolant.
Литейна форма (фиг. 3) содержит разъемный корпус 1, изготовленный из алюминиевого сплава (Д16), 2 стальные матрицы 2 и 3 с отверсти ми дл стержней 4.The casting mold (Fig. 3) contains a split housing 1, made of aluminum alloy (D16), 2 steel arrays 2 and 3 with holes for the rods 4.
Сплав нагревали до 130 ±10°С, форму и теплоноситель - до 120 ±10°С.The alloy was heated to 130 ± 10 ° С, the shape and the coolant - up to 120 ± 10 ° С.
Литейную форму с тонкими, стенками (малогабаритную) нагревали в теплоносителе и заливали металл в этот же теплоноситель , затем охлаждали в воде,The mold with thin, walls (small-sized) was heated in a coolant and the metal was poured into the same coolant, then cooled in water,
Отливки изготовлены качественные плотные, повеохность металла блест ща с шероховатостью поверхности Н240-Рг20 и выше. Наружные и внутренние поверхности механически не обрабатывались.The castings are made of high quality, dense, glossy metal with a surface roughness of H240-Prg20 and above. External and internal surfaces were not mechanically processed.
Механической обработке подвергались только торцы отливок, т.е. припуски по нижнему торцу 1-2 мм, по верхнему 8-10, которые одновременно вл ютс прибыльной частью отливки. В литниковой системе не было необходимости, следовательно, в целом , расход металла минимальный.Only the ends of the castings were machined, i.e. allowances at the bottom end of 1-2 mm, at the top 8-10, which are also a profitable part of the casting. In the gating system was not necessary, therefore, in general, the consumption of metal is minimal.
После затвердевани отливки охладитель сливают, вынимают форму 3 и извлекают из нее отливку.After the casting is solidified, the cooler is drained, the mold 3 is removed and the casting is removed from it.
Процесс поддаетс механизации.The process is amenable to mechanization.
Процесс изготовлени отливок с толщиной стенок 0,4 мм требует наибольшей тщательности и скрупулезности при слежении за значением температур. Процессы изго- товлени отливки коллиматоров с другими толщинами стенок по сути не отличаютс от изложенного за исключением нагрева форм. Нагрев может производитьс либо в отдельных нагревательных устройствах, ли- бо в самом нагретом теплоносителе, что зависит от габарита и конструкции коллиматоров .The process of making castings with a wall thickness of 0.4 mm requires the greatest thoroughness and thoroughness while monitoring the temperature value. The processes for producing castings of collimators with other wall thicknesses do not differ in essence from those described above, with the exception of heating the molds. Heating can be carried out either in separate heating devices, or in the most heated coolant, which depends on the size and design of the collimators.
В способе созданы благопри тные услови дл заполнени металлом формы, со- сто щие в том, что заливаемый металл защищен от окислени воздухом, так как заливка производитс через слой теплоносител , металл отливки не соприкасаетс со стенками формы, так как они смазаны теплоносителем, и грубые поверхности внутренних частей формы сглажены, одинаковый прогрев всех частей формы теплоносителем и поддержание их. теплоносител In the method, favorable conditions are created for filling the molds with the metal, which consist in the fact that the cast metal is protected from oxidation by air, since the pouring is done through the heat transfer layer, the casting metal does not touch the mold walls, as they are lubricated with coolant and coarse the surfaces of the inner parts of the form are smoothed, the same heating of all parts of the form with the coolant and maintaining them. heat carrier
и заливаемого металла при посто нной и одинаковой температуре, этим создаютс услови дл беспреп тственного проникновени металла в труднопроходимые при обычной заливке места формы и дает возможность получени тонкостенных отливок с хорошей плотностью.and the metal to be poured at a constant and uniform temperature, this creates conditions for the metal to easily penetrate into difficult-to-penetrate molds during ordinary casting and enables the preparation of thin-walled castings with good density.
Снижаетс расход металла за счет ликвидации литниковой системы.The metal consumption is reduced by eliminating the gating system.
Верхнюю часть формы можно делать открытой в зависимости от конструкции отливки , зеркало металла отливки посто нно закрыто слоем теплоносител , который играет роль теплоизол ции и преп тствует образованию корки в верхней части отливки, усадочна раковина не образовывалась.The upper part of the mold can be made open depending on the design of the casting, the metal mirror of the casting is permanently closed with a layer of heat carrier, which plays the role of heat insulation and prevents the formation of a crust in the upper part of the casting, the shrinkage shell was not formed.
Заливаемый металл, проход через слой теплоносител , дополнительно очищаетс от газовых пузырьков и засоров, создава этим услови дл получени плотной отливки, что особенно важно дл коллиматоров (деталей радиологической аппаратуры ).The poured metal, the passage through the coolant layer, is additionally cleared of gas bubbles and blockages, thereby creating conditions for obtaining a dense casting, which is especially important for collimators (radiological instrumentation parts).
Использование предлагаемого способа позволит получить отливки сложной конфигурации со сверхтонкими стенками большой прот женности и большим количеством отверстий (каналов) и расширить номенклатуру отливок как по тонкостенности, так и по глубине и количеству получаемых каналов и отверстий; даст возможность получать отливки без литейных уклонов за счет применени безусадочных сплавов; снизить трудоемкость механической обработки за счет уменьшени припусков на мехобработ- ку или без обработки за счет повышени чистоты поверхности; обойтись без специальной литниковой системы и таким образом уменьшить расход металла; обойтись без спецоборудовани дл принудительного заполнени формы металлом, примен емого дл получени тонкостенных отливок; увеличить долговечность форм за счет гар- ниссажа, создаваемого теплоносителем в форме; снизить вес форм за счет уменьшени толщин их стенок; повысить служебные свойства отливки за счет увеличени плотности и герметичности, например отливок из свинцовых сплавов, что увеличивает степень поглощени гамма-излучени коллиматорами , примен емыми в приборах радиологической аппаратуры.Using the proposed method will make it possible to obtain castings of a complex configuration with ultrathin walls of large extent and a large number of holes (channels) and expand the range of castings both in thinness and depth and in the number of channels and holes obtained; will provide an opportunity to get castings without casting slopes due to the use of non-shrinkable alloys; reduce the complexity of machining by reducing allowances for machining or without machining by increasing the surface cleanliness; do without a special gating system and thus reduce the consumption of metal; do without special equipment to force the filling of the mold with metal used to produce thin-walled castings; to increase the durability of the forms due to the harness created by the heat carrier in the form; reduce the weight of the forms by reducing the thickness of their walls; improve the service properties of the casting by increasing the density and tightness, such as castings from lead alloys, which increases the degree of absorption of gamma radiation by collimators used in radiological equipment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894709328A SU1743684A1 (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Method of manufacture of thin-walled castings by directed crystallization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894709328A SU1743684A1 (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Method of manufacture of thin-walled castings by directed crystallization |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1743684A1 true SU1743684A1 (en) | 1992-06-30 |
Family
ID=21456160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU894709328A SU1743684A1 (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Method of manufacture of thin-walled castings by directed crystallization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1743684A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722955C1 (en) * | 2019-10-24 | 2020-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Method of metal casting into cold foundry shell mold |
-
1989
- 1989-06-23 SU SU894709328A patent/SU1743684A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР № 977108, кл. В 22 D 27/20, 1980. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722955C1 (en) * | 2019-10-24 | 2020-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Method of metal casting into cold foundry shell mold |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3746077A (en) | Apparatus for upward casting | |
| US2983972A (en) | Metal casting system | |
| US3151366A (en) | Method and apparatus for the casting of fusible materials | |
| SU1743684A1 (en) | Method of manufacture of thin-walled castings by directed crystallization | |
| US3450188A (en) | Continuous casting method and arrangement | |
| US4712604A (en) | Apparatus for casting directionally solidified articles | |
| US5832981A (en) | Construction and method of making heat-exchanging cast metal forming tool | |
| US3333625A (en) | Method of casting fusible materials | |
| US3200455A (en) | Method of shell mold casting | |
| JPH0234262B2 (en) | ||
| US3485291A (en) | Method of casting by directional solidification | |
| US4807688A (en) | Submerged casting | |
| US3438424A (en) | Method of direct casting of steel slabs and billets | |
| US2023044A (en) | Core for and method of producing hollow refractories | |
| US5232042A (en) | Mold for casting metal ingot sows and method | |
| US4922992A (en) | Melt-holding vessel and method of and apparatus for countergravity casting | |
| SU1759534A1 (en) | Ingot casting device | |
| EP0009028A1 (en) | Improvements in or relating to casting metal ingots | |
| SU1496912A1 (en) | Arrangement for manufacturing forging ingots | |
| SU822979A2 (en) | Apparatus for casting hollow ingots | |
| SU1156840A1 (en) | Metal mould for casting at regulated gas pressure | |
| US3672439A (en) | Mould for casting ingots of rectangular cross section in the metal continuous casting process | |
| RU2123908C1 (en) | Method of producing castings with oriented crystallization | |
| SU1020184A2 (en) | Vertical connection chill mould | |
| SU1301554A1 (en) | Method of producing sectional hollow centrifugally-cast billet |