SU977108A1

SU977108A1 - Method of producing casting by directional solidifying

Info

Publication number: SU977108A1
Application number: SU813269439A
Authority: SU
Inventors: Владимир Федорович Завьялов; Евгений Борисович Глотов; Виктор Николаевич Виноградов; Владимир Иванович Докин
Original assignee: Предприятие П/Я М-5671
Priority date: 1981-04-07
Filing date: 1981-04-07
Publication date: 1982-11-30

Description

1one

Изобретение относитс к литейному про изводству, в частности к способам лить деталей в оболочковые керамические формы с направленным затвердеванием металла.The invention relates to foundry production, in particular, to methods for casting parts in ceramic shell molds with directional solidification of the metal.

Известен способ лить , включающий касрйв деталей в расплаве солей или легкоплавких металлов 1.There is a method of pouring, including kasryv parts in the molten salt or low-melting metals 1.

Данньш способ неудовлетворителен, так как дл охлаждени деталей в жидком хладагенте последние вынимают из ванны с расплавом и помещают в охладительную среду с переносом через воздух.This method is not satisfactory, since for cooling parts in a liquid refrigerant, the latter are removed from the bath with the melt and placed in a cooling medium with transfer through the air.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому вл етс способ, включающий нагрев керамической оболочковой формы, заполнение ее металлическим расплавом с последующим контактным охлаждением в легкоплавком расплаве, наход щемс в полости между нагревательным устройством и оболочковой формой 2.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is a method including heating a ceramic shell mold, filling it with a metal melt with subsequent contact cooling in a low-melting melt located in the cavity between the heating device and the shell mold 2.

Недостатком известного способа вл ет с то, что он не позвол ет обеспечить требуемое качество отливки, так как при этом способе невозможно осуществить с высокой точностью нагрев выше температуры кристаллизации металла отливки и вследствие того, что необходима дл этого длительна выдержка оболочки в зоне нагрева приведет к ее деформации. К тому же на качество отливки отрицательно вли ет неудовлетворительный процесс направленного затвердевани из-за неэффективного охлаждени , которое проводитс на всей высоте отливки.A disadvantage of the known method is that it does not allow to provide the required quality of the casting, since with this method it is impossible to heat with high accuracy above the crystallization temperature of the metal of the casting and due to the fact that the shell is required for this to be kept for a long time in the heating zone its deformation. In addition, the quality of the casting is adversely affected by an unsatisfactory directional solidification process due to inefficient cooling, which is carried out at the entire height of the casting.

Цель изобретени - повышение качества деталей и экономичности процесса.The purpose of the invention is to improve the quality of parts and efficiency of the process.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу лить деталей, включающему нагрев керамической оболочковой формы , заполнение ее металлическим расплавом с последующим контактным охлаждением в легкоплавком расплаве, наход щимс в 15 полости между нагревательным устройством и оболочковой формой, последнюю размещают в тигле перед заливкой в него легкоплавкого сплава, нагрев ее в последнем ведут -до температуры, превыщающей температуру кристаллизации металла отливки, а после заливки оболочковой формы расплавленным металлом осуществл ют охлаждение путем вытеснени легкоплавкого сплава таким же по составу сплавом, имеющим температуру ниже температуры кристаллизации металла отливки, подава его в нижнюю часть тигл . На чертеже изображено устройство дл реализации способа. Предлагаемый способ позвол ет повысить качество отливаемых деталей за счет улучшени условий нагрева и охлаждени оболочковой формы. Использование дл нагрева оболочки легкоплавкого сплава обеспечивает конвективный нагрев ее без короблени выше температуры кристаллизации отливки. Охлаждение путем вытеснени легкоплавкого сплава таким же по составу сплавом позвол ет регулировать с высокой точностью диапазон перепада температуры ЛТ Ткрист.- Тохп. за счет конвективного нагрева и охлаждени в жидком сплаве с высоким коэффициентом теплопроводности и провести охлаждение по всей высоте отливки , что обеспечивает последовательное направлен1|ое затвердевание и повышает качество готовых деталей. Производительность и экономичность процесса повышаютс также благодар сокрашению времени нагрева керамической оболочки и повторному использованию нагретого легкоплавкого сплава (осуществление принципа аккумул ции тепла). Способ реализуетс на примере работы устройства, которое состоит из нагревательного устройства 1 с тиглем 2, св занным при помоши трубопровода 3 с плавильной печью 4 дл охлаждающего легкоплавкого сплава. Плавильна печь 4 расположена в герметичной камере 5 и св зана с трубопроводом 6 дл подачи воздуха. В тигле 2 закрег1лена керамическа форма 7, причем в пространстве между этой формой и тиглем размещен легкоплавкий сплав .8, например олово. В тигле плавильной печи 4 размещен тот же самый легкоплавкий сплав 8. Через сливной носок 9 тигель 2 св зан с промежуточной емкостьютермостатом 10. Дл приготовлени металла отливки предусмотрена плавильна печь 11. Способ осуществл ют следующим образом . Прокаленную керамическую оболочковую форму 7 закрепл ют в подвешенном состо нии в тигле 2 нагревательного устройства 1. В плавильной печи 4 расплавл ют легкоплавкий сплав 8 и путем повышени давлени в емкости обеспечивают подъем легкоплавкого сплава в трубопровод 3. Затем полость между тиглем 2 и керамической формой 7 заполн ют тем же легкоплавким сплавом 8 и с помощью нагревательного устройства 1 производ т нагрев керамической формы и окружающего ее сплава 8 до требуемой температуры. После чего в керамическую форму из плавильной печи 11 заливают металл отливки. Одновременно в тигле печи 4 довод т температуру сплава 8 до температуры охлаждени . Путем повышени давлени воздуха (или инертного газа) в камере 5 с помошью трубопровода 6 обеспечивают движение легкоплавкого сплава из тигл печи 4 в тигель 2. При этом движущийс холодный легкоплавкий сплав из тигл печи 4 постепенно снизу вверх омывает керамическую форму 7 и тем самым ее охлаждает, а гор чий легкоплавкий сплав, наход шийс в тигле 2, через сливной носок 9 сливаетс в емкостьтермостат 10. Одновременно с началом перекачки легкоплавкого сплава из печи 4 в тигель 2 производ т отключение полностью или посекционно снизу вверх нагревательного устройства 1. После затвердевани отливки в керамической форме последнюю извлекают из тигл 2, частично снимают давление в камере 5, в результате чего легкоплавкий сплав через трубопровод 6 перетекает в тигель печи 4. Вместо извлеченной формы устанавливают новую, из емкости-термостата 10 в тигель 2 заливают наход щийс в ней легкоплавкий сплав и далее процесс повтор етс . Кроме приведенного пневматического устройства дл подачи холодного легкоплавкого сплава на керамическую форму могут быть использованы также другие устройства , например магнитодинамический насос или устройство в виде керамической трубки, опушенной одним концом к нижнему торцу формы, причем подача холодного легкоплавкого сплава в последнем примере производитс путем свободной заливки сверху. Предлагаемый способ лить деталей может осуществл тьс в атмосфере воздуха, инертного газа или в вакууме. Он опробован при литье пластин с габаритами 5х X75X300 мм из сплава ВАЛ -10 (Ткрист 650°С) в керамическую форму толщиной б мм без прибыльной системы. Нагрев керамической формы производитс совместно с оловом, помещенным в тигель печи сопротивлени . После достижени оловом и формой температуры 700°С в керамическую форму сверху заливают сплав ВАЛ-10. Затем в тигель вставл ют шамотную трубку с зазором 30 мм от нижнего торца тигл и внутренним 0 30 мм и производ т заливку охлаждаюдего олова, нагревого до 250°С, поднима трубку со скоростью 100 мм/мин. Вытесн емый гор чий металл сливают в поддон . Дл сравнени указанные пластины залива1от в аналогичные формы, помещенные в гор чий расплав олова, нагретого до 700°С После заливки сплава ВАЛ-10 форму вынимают из гор чего расплава олова и перенос т в холодный расплав олова, нагретого до 250°С с вертикальным погружением. По результатам металлографического исследовани установлено, что пластины, отлитые известным способом, имеют рассе нную пористость 5-го балла по шкале ВИАМ и рыхлоты на высоте 150 мм, начина с середины отливки до заливочной воронки.The goal is achieved in that according to the method of casting parts, including heating a ceramic shell mold, filling it with a metal melt, followed by contact cooling in a low-melting melt located in the cavity 15 between the heating device and shell mold, the latter is placed in a crucible before pouring a low-melting melt into it. alloy, heating it in the last lead -to a temperature that exceeds the crystallization temperature of the metal of the casting, and after pouring the shell mold with molten metal Cooling is sublimated by displacing the low-melting alloy with the same composition with an alloy having a temperature below the crystallization temperature of the metal of the casting, feeding it into the lower part of the crucibles. The drawing shows a device for implementing the method. The proposed method makes it possible to improve the quality of the molded parts by improving the conditions for heating and cooling the shell mold. The use of a low-melting alloy for heating the shell provides for convective heating of it without warping above the crystallization temperature of the casting. Cooling by displacing a low-melting alloy with an alloy of the same composition makes it possible to regulate with high precision the range of temperature difference LT Tcrist. - Tox. due to convective heating and cooling in a liquid alloy with a high thermal conductivity coefficient, and to cool down the entire height of the casting, which ensures consistent directional solidification and improves the quality of the finished parts. The productivity and efficiency of the process is also enhanced by shortening the heating time of the ceramic shell and reusing the heated low-melting alloy (implementation of the principle of heat accumulation). The method is implemented on the example of the operation of the device, which consists of a heating device 1 with crucible 2 connected with the aid of a pipeline 3 with a melting furnace 4 for a cooling low-melting alloy. The melting furnace 4 is located in a sealed chamber 5 and is connected to a pipe 6 for supplying air. A ceramic mold 7 is fixed in the crucible 2, and a low-melting alloy .8 is placed in the space between this mold and the crucible, for example tin. In the crucible of the melting furnace 4, the same low-melting alloy 8 is placed. Through the drain sock 9, the crucible 2 is connected to the intermediate vessel of the heating vessel 10. A melting furnace 11 is provided for preparing the cast metal. The method is carried out as follows. The calcined ceramic shell mold 7 is suspended in the crucible 2 of the heating device 1. In the melting furnace 4, the low-melting alloy 8 is melted and, by increasing the pressure in the container, the low-melting alloy is lifted into the pipeline 3. Then the cavity between the crucible 2 and the ceramic mold 7 filled with the same low-melting alloy 8, and using a heating device 1, the ceramic mold and its surrounding alloy 8 are heated to the required temperature. After that, the casting metal is poured into the ceramic mold from the smelting furnace 11. At the same time, the temperature of the alloy 8 is adjusted to the cooling temperature in the crucible of furnace 4. By increasing the pressure of air (or inert gas) in chamber 5 by means of pipeline 6, the fusible alloy from the crucible of furnace 4 is moved into the crucible 2. At the same time, the moving cold fusible alloy from the crucible of furnace 4 gradually cools the ceramic mold 7 from bottom to top and thereby cools and the hot low-melting alloy, which is located in the crucible 2, is discharged into the thermostat 10 through the drain sock 9. Simultaneously with the beginning of the transfer of the low-melting alloy from the furnace 4 to the crucible 2, it is completely disconnected or sectional from bottom to top. heating device 1. After solidification of the casting in ceramic form, the latter is removed from crucible 2, partially relieves pressure in chamber 5, as a result of which the low-melting alloy flows through conduit 6 into the crucible of the furnace 4. Instead of the extracted form, a new thermostat is installed into the crucible 2, a low-melting alloy in it is poured, and then the process is repeated. In addition to the above pneumatic device for supplying a cold fusible alloy to the ceramic mold, other devices can also be used, for example, a magnetodynamic pump or a device in the form of a ceramic tube that is trimmed at one end to the lower end of the form, the cold fusible alloy in the last example being fed by free-flowing . The proposed method of casting parts can be carried out in an atmosphere of air, inert gas or in a vacuum. It was tested by casting plates with dimensions of 5x X75X300 mm from VAL-10 alloy (Tcrist 650 ° C) into a ceramic mold with a thickness of 6 mm without a profitable system. The heating of the ceramic mold is carried out with the tin placed in the crucible of the resistance furnace. After reaching a temperature of 700 ° C with tin and a mold, the VAL-10 alloy is poured into the ceramic mold from above. Then, a chamotte tube is inserted into the crucible with a gap of 30 mm from the lower end of the crucible and an inner 30 mm hole and is filled with cooling of tin heated to 250 ° C, lifting the tube at a speed of 100 mm / min. The displaced hot metal is poured into the pan. For comparison, these plates are filled into similar forms placed in a hot tin melt heated to 700 ° C. After casting the VAL-10 alloy, the mold is removed from the hot tin melt and transferred to a cold tin melt heated to 250 ° C with vertical immersion . According to the results of the metallographic study, it was found that the plates cast in a known manner have a scattered porosity of the 5th grade on the VIAM scale and loosening at a height of 150 mm, starting from the middle of the casting to the pouring funnel.

Claims

Claim

A method of manufacturing castings with directional solidification, including heating the shell mold, filling it with molten metal and contact cooling in a crucible with a fusible alloy having a temperature lower than the crystallization temperature of the casting metal, characterized in that, in order to improve the quality of castings and the process efficiency, shell the form is placed in the crucible before pouring the fusible alloy into it, heating in the latter is carried out to a temperature exceeding the crystallization temperature of the casting metal, and after filling and the shell mold, cooling the molten metal by displacing the low-melting alloy such as alloy composition having a temperature below the crystallization temperature of the metal casting by supplying it to the bottom of the crucible.