SU904875A1

SU904875A1 - Apparatus for directional crystallization of thin-walled castings

Info

Publication number: SU904875A1
Application number: SU792828585A
Authority: SU
Inventors: Петр Иванович Вершинин; Эдуард Иванович Алексеев; Юрий Иосифович Ворсклов; Олег Михайлович Проканов
Original assignee: За витель
Priority date: 1979-09-03
Filing date: 1979-09-03
Publication date: 1982-02-15

Description

II

Изобретение относитс к металлургии , конкретнее к устройствам дл получени отливок направленной кристаллизацией .The invention relates to metallurgy, and more specifically to devices for the production of directional solidification castings.

VlasecTHbt устройства дл направленной кристаллизации, содержащие тонкостенную форму, окруженную нагревателем и размещенную в резервуаре с охладителем 1 .VlasecTHbt devices for directional solidification, containing a thin-walled form, surrounded by a heater and placed in a tank with cooler 1.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл изготовлени слитков направленной кристаллизацией, содержащее обогреваемую через муфель кольцевым индуктором форму и расположенный под ней охлаждаемый поддон, снабженный механизмом вертикального перемещени L2.The closest in technical essence to the present invention is a device for the manufacture of ingots with directional solidification, which contains a mold heated by a muffle with an annular inductor and a cooled tray located below it, equipped with a vertical movement mechanism L2.

Недостатком известного устройства вл етс то, что затвердевша часть слитка расположена вне зоны кольцевого индуктора и имеет охлаждение с боковой поверхности, слабо подающеес управлению, в результате чегоA disadvantage of the known device is that the solidified part of the ingot is located outside the zone of the annular inductor and has cooling from the side surface that is poorly applied to the control, as a result

теплосток с поверхности затвердевшей части отливки может быть значительно большим, чем это допустимо при литье тонкостенных деталей из жаропрочных сплавов, где повышенное охлаждение затвердевшей части отливки в силу их малой теплопроводности может привести к образованию трещин.The heat sink from the surface of the hardened part of the casting may be significantly larger than is permissible when casting thin-walled parts made of heat-resistant alloys, where increased cooling of the hardened part of the casting due to their low thermal conductivity may lead to the formation of cracks.

Целью изобретени вл етс .повышение качества тонкостенных отливок.The aim of the invention is to improve the quality of thin-walled castings.

toto

Указанна цель достигаетс тем, что в устройстве дл направленной кристаллизации тонкостенных отливок, содержащем форму, установленную на охлаждаемом поддоне, муфель и конм турный высокочастотный индуктор, последний снабжен механизмом последовательного снизу вверх увеличени шага витков, состо щим из нескольких направл ющих с патрубками и-дисками This goal is achieved by the fact that in a device for directional solidification of thin-walled castings containing a mold mounted on a cooled tray, a muffle and a contact high-frequency inductor, the latter is equipped with a sequential upward increment of coil spacing consisting of several guides with nozzles and discs

20 из немагнитного материала, на которых закреплены витки индуктора, и кольцевой шестерни с приводом ее поворота, внутри которой планетарно расположены шестерни, установленные на патрубках направл ющих. На фиг, 1 схематически представле но предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство дл направленной кристаллизации тонкостенных отливок содержит охлаждаемый поддон 1 (фиг. 1) на котором помещена керамическа форма 2 с залитым металлом 3. а сорсио с КИМ на основании закреплены три или более нaпpaвлRЮuiиx 5 со шпон кой (шлицами) на боковой поверхности , в зацеплении с которыми помещены патрубки 6, которые снаружи снабжены многозаходной .винтовой резьбой, на которые с возможностью хода вдоль кольцевой шестерни /, расположенные планетарно внутри кольцевой шехтерни состо щей из немагнитного кольца 8 и ра зомкнутых зубчатых металлических сегментов SjnpK этом кольца 8 снабжены шар нирной св зью с сердечниками 10 экранированных магнитов 11 .Между патрубками расположены диски 12 (выполненные, например, из текстолита), к которь м жестко (не более, чем в трех точках) закреплены витки индуктора 13 внутри которого снаружи формы 2 понеавн муфель Ч (выполненный, напри|.1ер, из графита) , п|эи этом продольное сечение муфел Ik выполнено с учетом смены форм от заливки к аалиеке. Све ху направл ющие 5 фиксированы плитой 15. Назначение шпоночного (шлицевого) зацеплени патрубков 6 с направл ющи ми 5 состоит в том, чтобы исклачить возможность вращени патрубко13 6 относительно направл ющих 5 в то же врем иметь возможность их осевого скольжени . Назначение винтового зацеплени (в виде многозаходной винтовой резьбы ) патрубков 6 относительно направл ющих 5 - обеспечить возможность их осевого скольжени . Назначение винтового зацеплени (в виде многозаходной винтовой резьб патрубков 6 и шестерни - вертикаль ное смещение шестерен 7 относительно патрубков 6 на заданный линейный размер при повороте койьцевой тестер . ни 8 (с зубчатыми сегментами 9) м, соответственно, смещени на заданный размер вышележащих витков индукто .ра 13. Экранировка магнитов 11 имеет цель исключить наведение токов в их катушках и исключить преждевременное их срабатывание. Назначение зазоров между зубчатыми сегментами 9 также имеет целью исключить по вление наведенных в них токов. Работа устройства осуществл етс следующим образом. Предварительно витки индуктора 13 наход тс в сближенном начальном состо нии , и форма 2 перегрета до начальной температуры заливаемого металла 3. По окончании заливки нужной порции заливаемого металла 3 срабатывает нижний из магнитов 11 (вт гиваетс или выталкиваетс сердечник 10 при включении тока в катушку магнита 11), шарнирно св занный с кольцом 8, зубчатые сегменты 9 которого при повороте на заданный угол поворачивают шестерни которые, поднимают все вышерасположенные витки 13 относительно нижнего. Это приводит к тому, что снижаетс на данном горизонте магнитный поток , пронизывающий данный участок по высоте муфел 1 и формы 2, что приводит к снижению величины наведенных токов, а следовательно, к снижению его теплового вли ни на данный горизонт формы 2, и, в конечном счете, к повышению фронта раздела фаз, Затем через заданные промежутки времени срабатывают все поочередно снизу вверх ( св занные, на пример, с реле) магниты, и последовательно раздвигаютс витки индуктора 13Это приводит к последовательному снизу веерх продвижению фронта раздела фаз в дополнение к действию данного принудительного охлаждени за счет поддона 1, который в услови х тонкостенного лить малотеплопроводных сплавов играет второстепенную роль. Предлагаемое устройство обладает возможностью регулировани теплового режима охлаждени затвердевшей части отливки за счет изменени угла поворота колец 8, а, соответственно, и изменени величины шага витков за счет изменени интервала времени раздвигани витков, В данном устройстве имеет место более м гкое охлаждение затвердевшей20 from non-magnetic material on which the turns of the inductor are fixed, and ring gear with a drive for its rotation, inside which gears are mounted planetaryly mounted on the nozzles of the guides. Fig. 1 is a schematic representation of the proposed device, a longitudinal section; in fig. 2 shows section A-A in FIG. 1. A device for directional solidification of thin-walled castings contains a cooled pallet 1 (Fig. 1) on which ceramic mold 2 with metal poured is placed 3. And sorio with CMM on the base are fixed three or more springs 5 with veneer (spline) on the side surface, in engagement with which are placed the nozzles 6, which are externally provided with multiple threaded rods, on which with the possibility of running along the annular gear, located planetaryly inside the annular shekhterni consisting of a nonmagnetic ring 8 and an open tooth This metal ring SjnpK of this ring 8 is provided with a spherical connection with the cores 10 of shielded magnets 11. The nozzles are located between the disks 12 (made, for example, from a PCB), which are firmly fixed (not more than three points) coils of the inductor 13 inside the outside of the form 2 there is a muffle H (made, for example | .1er, of graphite), this is a longitudinal section of the muffle Ik made with regard to the change of form from fill to aalie. The light guides 5 are fixed by a plate 15. The purpose of the keyway (spline) engagement of the nozzles 6 with the guides 5 is to exclude the possibility of rotation of the nozzle 13 6 relative to the guides 5 at the same time to be able to axially slide them. The purpose of the screwing (in the form of a multiple thread screw) of the nozzles 6 with respect to the guides 5 is to enable them to axially slide. The purpose of the screwing (in the form of multiple screw threads of the nozzles 6 and gears is the vertical displacement of gears 7 relative to the nozzles 6 by a given linear dimension when the koytsev tester rotates. Not 8 (with toothed segments 9) m, respectively, the offset is .p 13. The screening of the magnets 11 is aimed at eliminating the induction of currents in their coils and eliminating their premature actuation. The purpose of the gaps between the toothed segments 9 is also aimed at eliminating the appearance of their currents. The device operates as follows: The pre-turns of the inductor 13 are in a contiguous initial state, and the form 2 is overheated to the initial temperature of the poured metal 3. At the end of the pouring of the desired portion of the poured metal 3, the bottom of the magnets 11 (the the core 10 is pushed when the current is turned on into the magnet coil 11), pivotally connected to the ring 8, the gear segments 9 of which, when rotated through a predetermined angle, rotate the gears which raise all the upper turns and 13 relative to the bottom. This leads to a decrease in the magnetic flux at this horizon, which penetrates this area along the height of the muffle 1 and form 2, which leads to a decrease in the magnitude of induced currents and, consequently, to a decrease in its thermal effect on the given horizon of form 2, and ultimately, to an increase in the phase separation front. Then, at predetermined time intervals, all alternate from bottom to top (associated, for example, with a relay), the magnets are triggered, and the turns of the inductor 13 are sequentially moved apart. This leads to a consistent front propagation ECTION phases in addition to the action of the forced cooling, due to the pallet 1, which plays a minor role in conditions maloteploprovodnyh thin-walled casting alloys. The proposed device has the ability to control the thermal mode of cooling the hardened part of the casting by changing the angle of rotation of the rings 8, and, respectively, and changing the step size of the coils by changing the time interval of the coils moving apart. This device has a softer cooling of the hardened

части отливки, при соблюдении направленности снизу вверх теплоотвода с поверхности отливки, а, следовательно , и направленности снизу вверх кристаллизации отливки.parts of the casting, subject to the direction of the bottom-up heat sink from the surface of the casting, and, consequently, the direction of the bottom-up crystallization of the casting.

Это создает предпосылки к формированию литой текстуры типа кристаллических продольных волокон длиной во всю отливку, так как здесь имеет возможность стабильно задать насто щую скорость теплоотвода от фронтс раздела фаз.This creates prerequisites for the formation of a molded texture such as crystalline longitudinal fibers in the length of the entire casting, since it has the ability to consistently set the current heat sink rate from the front of the phase separation.

В силу малых температурных градиентов по высоте затвердевшей части отливки снижаютс температурные напр жени в ней, что приводит к снижению брака по трещинам в тонкостенных отливках из малотеплопроводных сплавов.Due to the low temperature gradients along the height of the hardened part of the casting, the temperature stresses in it are reduced, which leads to a reduction in scrap on cracks in thin-walled castings from low heat conducting alloys.

Claims

1. The UK patent number 990512, cl. 3 3 F, 1965,

2. USSR author's certificate number kl2kh, cl. B 22 D 27/0, I960.