[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2323802C1 - Method of making moulding - Google Patents

Method of making moulding Download PDF

Info

Publication number
RU2323802C1
RU2323802C1 RU2006128002/02A RU2006128002A RU2323802C1 RU 2323802 C1 RU2323802 C1 RU 2323802C1 RU 2006128002/02 A RU2006128002/02 A RU 2006128002/02A RU 2006128002 A RU2006128002 A RU 2006128002A RU 2323802 C1 RU2323802 C1 RU 2323802C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
mold
metal
melt
container
Prior art date
Application number
RU2006128002/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2323802C9 (en
RU2006128002A (en
Inventor
Юрий Апполинарьевич Караник (RU)
Юрий Апполинарьевич Караник
Original Assignee
Юрий Апполинарьевич Караник
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Апполинарьевич Караник filed Critical Юрий Апполинарьевич Караник
Priority to RU2006128002/02A priority Critical patent/RU2323802C9/en
Publication of RU2006128002A publication Critical patent/RU2006128002A/en
Publication of RU2323802C1 publication Critical patent/RU2323802C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2323802C9 publication Critical patent/RU2323802C9/en

Links

Images

Landscapes

  • Forging (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: before filling up of moulds by the modified melt it should be cooled in the stove to the temperature Tlw +10÷50°C for pure metals and eutectic alloys, where Tlw - the temperature of zero fluidity; Tcr - the temperature of crystallization. For more full removing remised in the alloy gas, before filling up of moulds the stove is cooled to the temperature Tsol of alloy and to the temperature Tlw of pure metals and eutectic alloys, and then rapidly heated till temperature Tlw +10÷50°C for alloys or Tlw +10÷50°C for pure metals and eutectic alloys, where Tsol - final temperature of alloy consolidation. The filling up of the mould is done with the speed of melt with gate speed up to 10 m/s. The consolidation of the alloy filled the mould is done with supply of gas pressure to it. EFFECT: it is increased the mechanical qualities of derivable mouldings.
3 cl, 5 dwg, 6 ex.

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в литейном производстве для изготовления отливок из черных и цветных металлов и сплавов.The invention relates to mechanical engineering and can be used in foundry for the manufacture of castings from ferrous and non-ferrous metals and alloys.

Известен способ изготовления отливок под низким давлением с использованием литейных керамических форм по выплавляемым моделям (Заявка 59-54458, Япония. Заявл. 20.09.82 г. №57-164438, опубл. 29.03.84 г. МКИ B22D 18/04, B22D 18/06).A known method of manufacturing low-pressure castings using ceramic casting molds for investment casting (Application 59-54458, Japan. Application. September 20, 82 No. 57-164438, published on March 29, 1984 MKI B22D 18/04, B22D 18 / 06).

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению, принятому за прототип, является «Способ получения отливок в оболочковой форме и литейная форма для его осуществления». (SU 1197767, B22C 9/04, B22D 18/06. Заявка №3696250/22-02 от 31.01.84 г. Бюл. №46.)The closest analogue to the claimed technical solution adopted for the prototype is the "Method of producing castings in the shell mold and the casting mold for its implementation." (SU 1197767, B22C 9/04, B22D 18/06. Application No. 3696250 / 22-02 of January 31, 84 Bull. No. 46.)

Согласно способу получения отливок в оболочковой форме, включающему погружение открытого конца центрального литникового хода формы в тигель с расплавленным металлом, принудительное заполнение полостей формы металлом путем вакуумного всасывания или под низким давлением и слив жидкого металла из центрального литникового хода в тигель, заполнение оболочковой формы жидким металлом производят через дополнительный металлопроводящий стояк, образующий кольцевую полость с центральным литниковым ходом, с подачей металла сначала в верхнюю часть центрального литникового хода, затем сразу после заполнения формы металлом отключают вакуум или давление, а после слива жидкого металла из дополнительного стояка осуществляют последующую подпитку рабочих полостей формы жидким металлом из кольцевой полости.According to a method for producing castings in a shell mold, comprising immersing the open end of the central gate of the mold in a crucible with molten metal, forcing mold cavities to be filled with metal by vacuum or low pressure, and pouring the liquid metal from the central gate in the crucible, filling the shell mold with liquid metal produced through an additional metal-conducting riser, forming an annular cavity with a central gate, with the supply of metal first in the upper part part of the central gate, then immediately after filling the mold with metal, the vacuum or pressure is turned off, and after the liquid metal is drained from the additional riser, the molds are subsequently fed with molten metal from the annular cavity.

Недостатком известного способа литья являются низкие механические свойства метала отливок, уступающие механическим свойствам деформированного металла (поковок и проката) из-за микропористости, химической неоднородности и крупного первичного зерна металла отливки, особенно при литье в разовые низкотеплопроводные, например в керамические, формы по выплавляемым моделям.A disadvantage of the known casting method is the low mechanical properties of metal castings, inferior to the mechanical properties of the deformed metal (forgings and rolled products) due to microporosity, chemical inhomogeneity and large primary grain of the casting metal, especially when casting in single low-conductivity, for example, ceramic, investment casting molds .

Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченного недостатка, а именно повышение механических свойств металла отливок до уровня деформированного (поковок и проката).The objective of the invention is to eliminate the noted drawback, namely, increasing the mechanical properties of the metal castings to the level of the deformed (forgings and rolled).

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления отливок, включающем приготовление расплава металла, погружение открытого конца центрального литникового хода в тигель с расплавленным металлом, принудительное заполнение полостей формы металлом путем вакуумного всасывания или под низким давлением, подпитку затвердевающих отливок, перед заполнением металлом литейной формы модифицированный расплав охлаждают в печи до температуры Тнж+10÷50°С (для сплавов) или Ткр+10÷50°С (для чистых металлов и эвтектических сплавов), заполнение литейной формы производят со скоростью расплава в литниковом ходе до 10 м/с, а затвердевание залитого в форму расплава производят при подаче в нее газового давления в пределах 0,4-0,6 МПа.The problem is achieved in that in a method of manufacturing castings, including the preparation of a molten metal, immersing the open end of the central gate in a crucible with molten metal, forcing mold cavities to be filled with metal by vacuum absorption or under low pressure, feeding solidified castings before filling molds with metal modified melt is cooled in the furnace to a temperature T nJ + 10 ÷ 50 ° C (alloys) or T cr + 10 ÷ 50 ° C (pure metals and eutectic alloys) are filled of the mold produced from the melt in the riser during speed up to 10 m / s, and solidifying the melt poured into the form produced at feed gas pressure therein in the range 0.4-0.6 MPa.

При принятых режимах расплав металла, поступающий в рабочие полости литейной формы в жидко-твердом состоянии, сразу после их заполнения затвердевает. При этом процесс кристаллизации происходит по всему объему залитого расплава и этим достигается химическая однородность и мелкое первичное зерно металла отливки, а при кристаллизации под газовым давлением подавляется выделение растворенных в металле газов, происходит микропластическая деформация и устранение в литом металле микропор. Т.е. литой металл по своей структуре получается эквивалентным (за исключением анизотропии) деформированному металлу (поковкам и прокату). Это позволяет на 10-30% снизить вес отливок при сохранении их конструктивной прочности, осуществить перевод деталей из деформированного металла с невысоким КИМ на точные литые заготовки, заменить отдельные сварные конструкции на литые.Under the accepted conditions, the molten metal entering the working cavity of the mold in a liquid-solid state hardens immediately after filling. In this case, the crystallization process occurs throughout the entire volume of the molten melt and this ensures chemical homogeneity and a small primary grain of the casting metal, while crystallization under gas pressure suppresses the release of gases dissolved in the metal, microplastic deformation and micropores are eliminated in the cast metal. Those. cast metal in its structure is equivalent (with the exception of anisotropy) to deformed metal (forgings and rolled products). This makes it possible to reduce the weight of castings by 10-30% while maintaining their structural strength, transfer parts from deformed metal with a low CMM to precision cast billets, and replace individual welded structures with cast ones.

Нижний предел газового давления 4 атм принят исходя из практических данных, а верхний предел 6 атм назначен из условий достаточности и техники безопасности. Скорость заполнения расплавом формы принята из необходимости быстрого заполнения формы и сохранения ламинарного режима (ламинарный режим в жидко-твердой фазе сохраняется до скорости 10 м/с).The lower limit of gas pressure of 4 atm is adopted on the basis of practical data, and the upper limit of 6 atm is assigned from the conditions of sufficiency and safety. The melt filling speed of the mold is taken from the need to quickly fill the mold and maintain the laminar regime (the laminar regime in the liquid-solid phase is maintained up to a speed of 10 m / s).

Следующее отличие предлагаемого способа заключается в том, что расплав перед заполнением литейной формы вначале охлаждают до температуры Тсол (для сплавов) и до температуры Ткр (для чистых металлов и эвтектических сплавов), а затем быстро нагревают до температуры Тнж+10÷50°С (для сплавов) или Ткр+10÷50°С (для чистых металлов и эвтектических сплавов), где:The next difference of the proposed method lies in the fact that the melt before filling the mold is first cooled to a temperature of T salt (for alloys) and to a temperature of T cr (for pure metals and eutectic alloys), and then quickly heated to a temperature of T nzh + 10 ÷ 50 ° C (for alloys) or T cr + 10 ÷ 50 ° C (for pure metals and eutectic alloys), where:

Тнж - температура нулевой жидкотекучести,T NJ - temperature zero fluidity,

Тсол - температура окончания затвердевания сплава,T salt - the temperature of the end of solidification of the alloy,

Ткр - температура кристаллизации.T cr - crystallization temperature.

Это позволяет более полно удалить растворенные в металле газы. Для получения дополнительных центров кристаллизации расплав модифицируют тугоплавкими наночастицами из Al2O3, TiCN, CrN и др. или, например, чистую медь модифицируют цирконием.This allows you to more fully remove the gases dissolved in the metal. To obtain additional crystallization centers, the melt is modified with refractory nanoparticles of Al 2 O 3 , TiCN, CrN, etc., or, for example, pure copper is modified with zirconium.

Особенности заявляемого способа заключаются в том, что оптимальным вариантом его реализации является использование всего выплавленного в печи металла для одной заливки, без дозированной разливки, как обычно это принято, по литейным формам. Это целесообразно для получения отливок среднего и большого веса, а также мелких отливок в большом количестве в многоместной форме, чего нельзя осуществить известными способами литья, кроме гравитационной заливки с кристаллизацией под атмосферным давлением, по которому отливки получаются с металлом химически неоднородным и крупным первичным зерном, с микропорами.The features of the proposed method are that the best option for its implementation is the use of all the metal melted in the furnace for one casting, without dosed casting, as is usually accepted, in casting molds. It is advisable to obtain castings of medium and large weight, as well as small castings in large quantities in multi-unit form, which cannot be carried out by known casting methods, except gravity casting with crystallization under atmospheric pressure, by which castings are obtained with metal chemically inhomogeneous and large primary grains, with micropores.

На фиг.1 изображен контейнер с литейной формой для получения отливки железнодорожной крестовины стрелочного перевода (перед заливкой), на фиг.2 - контейнер с литейной формой для получения этой отливки с плавильной печью (после заливки), на фиг.3 - контейнер с литейной формой для получения железнодорожных колес по газифицируемым пенополистироловым моделям, на фиг.4 - контейнер с керамическими формами для получения стальных отливок, на фиг.5 - контейнер с сухой стопочной формой для получения биметаллических подшипников скольжения.Figure 1 shows a container with a casting mold for casting a railway cross of the railroad switch (before pouring), figure 2 - a container with a casting mold for receiving this casting with a melting furnace (after pouring), figure 3 - a container with a casting a mold for producing railway wheels according to gasified polystyrene foam models, Fig. 4 shows a container with ceramic molds for producing steel castings, and Fig. 5 shows a container with a dry stacked mold for producing bimetallic plain bearings.

Примеры осуществления способа.Examples of the method.

Пример 1Example 1

Железнодорожную крестовину стрелочного перевода из стали 110Г13Л весом 1 т получают следующим образом.Railway crosspiece turnout of steel 110G13L weighing 1 ton is obtained as follows.

Пенополистироловые газифицируемые модели железнодорожных крестовин 1 засыпают кварцевым песком в контейнере 2, имеющем герметизирующее уплотнение 3. Снизу к контейнеру 2 подсоединен металлопровод 4 через герметизирующее уплотнение 5. Металлопровод 4 крепится к дну контейнера кронштейном 6. Контейнер 2 снабжен газопроводом 7 для вакуумирования, газопроводом 8 - для подачи газового давления, газопроводом 9 - для связи с атмосферой. Заливочное отверстие в контейнере 2 оформляется песчаной вставкой 10, для герметизации контейнера 2 снизу имеется кольцевая канавка 11. Для горизонтального перемещения металлопровода 4 имеется гидроцилиндр 12 со штоком 13.Expanded polystyrene gasified models of railway crosspieces 1 are covered with quartz sand in a container 2 having a sealing seal 3. From the bottom, a metal wire 4 is connected to the container 2 through a sealing gasket 5. The metal wire 4 is attached to the bottom of the container with an arm 6. The container 2 is equipped with a gas pipeline 7 for evacuation, a gas pipeline 8 - for supplying gas pressure, gas pipeline 9 - for communication with the atmosphere. The filling hole in the container 2 is formed by a sand insert 10, for sealing the container 2 there is an annular groove 11 below. For horizontal movement of the metal wire 4 there is a hydraulic cylinder 12 with a rod 13.

Плавку стали ведут по известным режимам. Раскисление стали производят компактированной стружкой из алюминия или его сплавов, которая имеет на поверхности слой тугоплавких окислов из Al2O3 толщиной 0,01 мкм.Steel smelting is carried out according to known modes. Steel deoxidation is performed by compacted shavings made of aluminum or its alloys, which has a surface layer of refractory oxides of Al 2 O 3 with a thickness of 0.01 μm.

Приготовленную сталь охлаждают в печи до температуры солидус (примерно 1300°С), при этом растворенные в стали газы удаляются, а затем быстро нагревают до температуры 1340°С (tнж≈1325°C). Таким образом, в жидко-твердой стали имеется определенный процент ее твердой фазы и наночастицы из Al2O3, которые в совокупности являются готовыми центрами кристаллизации, при этой температуре предварительно нагретый металлопровод 4 погружают в расплав металла (фиг.2) и контейнер 2 соединяют с системой вакуумирования через газопровод 7 (система вакуумирования на чертеже не показана). Расплав стали по металлопроводу 4 поступает в контейнер 2 со скоростью 5 м/с (в литниковом ходе втулки 10), выжигая пенополистироловую модель, первые порции металла заливаются в канавку 11 и герметизируют контейнер, продукты газификации модели отсасываются из контейнера 2 системой вакуумирования. После заполнения рабочей полости формы включают гидроцилиндр 12 и штоком 13 смещают металлопровод 4 вправо, отсекая расплав металла в металлопроводе от расплава металла в форме, после чего в контейнер через газопровод 8 подают сжатый воздух под давлением 0,5 МПа и производят выдержку до затвердевания отливки. Заливка в жидко-твердом состоянии обеспечивает химическую однородность и мелкое первичное зерно отливки, а кристаллизация под газовым давлением - беспористый металл (за счет микропластической деформации). После затвердевания металла контейнер 2 соединяют с атмосферой, отливку охлаждают в контейнере 2 с песком до температуры 1150-1110°С, затем ее извлекают из песка и производят закалку охлаждением в воде.The prepared steel is cooled in a furnace to a solidus temperature (approximately 1300 ° C), while the gases dissolved in the steel are removed and then quickly heated to a temperature of 1340 ° C (t nzh ≈1325 ° C). Thus, in liquid-solid steel there is a certain percentage of its solid phase and nanoparticles of Al 2 O 3 , which together are ready crystallization centers, at this temperature, the preheated metal wire 4 is immersed in the molten metal (figure 2) and the container 2 is connected with a vacuum system through a gas pipeline 7 (a vacuum system is not shown in the drawing). The molten steel through metal wire 4 enters the container 2 at a speed of 5 m / s (in the gate run of the sleeve 10), burning out the polystyrene foam model, the first portions of the metal are poured into the groove 11 and seal the container, the gasification products of the model are sucked out of the container 2 by a vacuum system. After filling the working cavity of the mold, the hydraulic cylinder 12 is turned on and the metal wire 4 is displaced to the right by the rod 13, cutting off the metal melt in the metal wire from the metal melt in the mold, after which compressed air is supplied to the container through the gas line 8 under a pressure of 0.5 MPa and holding until the casting solidifies. Liquid-solid pouring provides chemical uniformity and fine primary grain of the casting, and crystallization under gas pressure - a non-porous metal (due to microplastic deformation). After the solidification of the metal, the container 2 is connected to the atmosphere, the casting is cooled in the container 2 with sand to a temperature of 1150-1110 ° C, then it is removed from the sand and quenched by cooling in water.

Полученная отливка химически однородна, с мелким первичным зерном, не имеет микропор и, как следствие, повышенные механические свойства по сравнению с требованиями ГОСТ на литье: до 30% более высокую прочность, чем обычное литье, и более высокую пластичность.The resulting casting is chemically homogeneous, with a fine primary grain, does not have micropores and, as a result, increased mechanical properties compared with the requirements of GOST for casting: up to 30% higher strength than conventional casting, and higher ductility.

Пример 2Example 2

Сляб из стали Х18Н9Т размером 1200×100×2500 (вес ≈2,5 т) получают следующим образом.A slab of steel Kh18N9T with a size of 1200 × 100 × 2500 (weight ≈ 2.5 t) is obtained as follows.

Плавку стали ведут в индукционной печи по известным режимам. Титан вводят в сталь в виде стружки, предварительно прошедшей нитроцементацию для образования на ее поверхности карбонитридов титана слоем толщиной не более 0,1 мкм.Steel is melted in an induction furnace according to known modes. Titanium is introduced into steel in the form of shavings that have previously undergone nitrocarburizing to form titanium carbonitrides on its surface with a thickness of not more than 0.1 μm.

Расплавленную сталь с заданным химсоставом охлаждают в печи с температурой 1560°С до 1470°С (tнж≈1450°C) и погружают в расплав предварительно нагретый металлопровод, соединенный с герметизированным контейнером, в котором размещена литейная форма. При погружении металлопровода в расплав контейнер соединяют с системой вакуумирования и форму заполняют расплавом. После заполнения формы металлопровод сдвигают, перекрывая заливочное отверстие, и в контейнер подают сжатый газ под давлением 0,5 МПа.The molten steel with a given chemical composition is cooled in a furnace with a temperature of 1560 ° С to 1470 ° С (t нж ≈1450 ° C) and a preheated metal wire connected to a sealed container in which the mold is placed is immersed in the melt. When the metal wire is immersed in the melt, the container is connected to a vacuum system and the mold is filled with the melt. After filling the mold, the metal wire is shifted, blocking the filling hole, and compressed gas is supplied to the container under a pressure of 0.5 MPa.

Заполнение формы жидко-твердым расплавом обеспечивает химическую однородность металла заготовки и мелкое первичное зерно, а кристаллизация под газовым давлением - микропластическую деформацию.Filling the mold with liquid-solid melt ensures the chemical uniformity of the workpiece metal and small primary grains, and crystallization under gas pressure - microplastic deformation.

Механические свойства металла отлитого сляба уже соответствуют требованиям проката, что гарантировано обеспечивает качество полученной из него прокатной продукции.The mechanical properties of the metal of the cast slab already meet the requirements of the rental, which is guaranteed to ensure the quality of the rolled products obtained from it.

Наличие газового давления в форме устраняет механический пригар, а химический пригар устраняется из-за низкой температуры литья.The presence of gas pressure in the mold eliminates the mechanical burn, and the chemical burn is eliminated due to the low casting temperature.

Пример 3Example 3

Медные наконечники кислородно-конверторных фурм на 350-тонный конвертер в многоместной форме (6 гнезд) получают следующим образом.The copper tips of the oxygen-converter tuyeres to a 350-ton converter in a multi-seater form (6 nests) are obtained as follows.

Выплавленную медь раскисляют цирконием для удаления кислорода и обеспечения объемного затвердевания отливок, охлаждают в печи до температуры Ткр (1083°С), в результате чего из металла удаляются растворенные газы, в т.ч. водород. Затем металл быстро нагревают до температуры 1130°С и погружают открытые концы формы в расплав с одновременным их вакуумированием. После заполнения расплавом рабочих полостей форм расплав в них отсекают от расплава в печи и в формы подают сжатый газ под давлением 0,5 МПа. Расплав в форме выдерживают под газовым давлением до окончания затвердевания, после чего отливки извлекают из форм и процесс повторяют.The smelted copper is deoxidized with zirconium to remove oxygen and provide volumetric solidification of the castings, it is cooled in a furnace to a temperature T cr (1083 ° C), as a result of which dissolved gases are removed from the metal, including hydrogen. Then the metal is quickly heated to a temperature of 1130 ° C and the open ends of the mold are immersed in the melt while evacuating them. After filling the working cavities of the molds with the melt, the melt is cut off from the melt in the furnace and compressed gas is fed into the molds under a pressure of 0.5 MPa. The melt in the mold is held under gas pressure until solidification is completed, after which the castings are removed from the molds and the process is repeated.

Полученные литые наконечники имеют в несколько раз большую стойкость, чем сварные из проката из-за отсутствия сварных швов.The obtained cast tips have several times greater resistance than welded from rolled products due to the lack of welds.

Пример 4Example 4

Железнодорожные колеса из стали ЭИ293 (химсостав: С 1.5-1.65%; Si 0,75-0,90%; Mn 0,20-0,40%; S и Р не более 0,003%) получают по 20 отливок за одну заливку (общий вес заливаемого за одну заливку расплава ≈3 тонны) следующим образом.Railway wheels made of steel EI293 (chemical composition: C 1.5-1.65%; Si 0.75-0.90%; Mn 0.20-0.40%; S and P not more than 0.003%) receive 20 castings per casting ( the total weight of the melt poured per casting ≈3 tons) as follows.

Пенополистироловые модели 14 колес (фиг.3), соединенные с моделью 15 стояка, помещают в герметизированный контейнер 16, снабженный газопроводами 17, 18, 19 соответственно для вакуумирования, подачи в него сжатого газа и соединения с атмосферой. Металлопровод 20 соединен с донной частью контейнера 16 через герметизирующее уплотнение 21. Литниковый ход расположен в песчаной вставке 22. Для герметизации контейнера снизу имеется кольцевая канавка 23. Металлопровод 20 может перемещаться в горизонтальном направлении в кронштейне 24 гидроцилиндром 25 при помощи штока 26.Expanded polystyrene models 14 of the wheels (Fig. 3) connected to the riser model 15 are placed in a sealed container 16 provided with gas pipelines 17, 18, 19, respectively, for evacuation, supplying compressed gas to it and connecting to the atmosphere. The metal wire 20 is connected to the bottom of the container 16 through a sealing seal 21. The gate is located in the sand insert 22. To seal the container, there is an annular groove 23. The metal wire 20 can be moved horizontally in the bracket 24 by the hydraulic cylinder 25 using the rod 26.

Сталь выплавляют по известным режимам, при выплавке производят модифицирование ее наночастицами цементита при температуре ниже точки его плавления (температура плавления цементита 1500°С).Steel is smelted according to known conditions; during smelting, it is modified with cementite nanoparticles at a temperature below its melting point (the melting temperature of cementite is 1500 ° C).

С температуры 1500°С сталь охлаждают до 1400°С (tнж≈1350°C) и погружают металлопровод 20 в расплав металла, одновременно соединяя контейнер 16 с системой вакуумирования. Сталь заполняет рабочие полости литейных форм, выжигая пенополистироловые модели 14. После заполнения расплавом литейной формы металлопровод 20 перемещают горизонтально гидроцилиндром 25 и штоком 26 вправо, отсекая расплав, находящийся в контейнере 16, от расплава, находящегося в металлопроводе 20. Вакуум отключают и в контейнер 16 подают сжатый воздух через газопровод 18 под давлением 0,5 МПа.From a temperature of 1500 ° С, the steel is cooled to 1400 ° С (t нж ≈1350 ° C) and the metal wire 20 is immersed in the molten metal, while simultaneously connecting the container 16 to the vacuum system. Steel fills the working cavities of the molds, burning polystyrene foam models 14. After filling the mold with the melt, the metal wire 20 is moved horizontally by the hydraulic cylinder 25 and the rod 26 to the right, cutting off the melt in the container 16 from the melt in the metal wire 20. The vacuum is also disconnected into the container 16 supply compressed air through the gas pipe 18 under a pressure of 0.5 MPa.

Жидко-твердая сталь с наночастицами цементита затвердевает объемно и имеет химически однородную структуру с мелким первичным зерном, а кристаллизация под газовым давлением приводит к микропластической деформации металла затвердевающей отливки и устранению в литом металле микропористости.Liquid-solid steel with cementite nanoparticles solidifies in bulk and has a chemically uniform structure with a fine primary grain, and crystallization under gas pressure leads to microplastic deformation of the solidified casting metal and the elimination of microporosity in the cast metal.

Структура полученной отливки - зернистый перлит + графит.The structure of the obtained casting is granular perlite + graphite.

Механические свойства: σв>590 МПа, δ>14-17%, НВ>220-230.Mechanical properties: σ in > 590 MPa, δ> 14-17%, HB> 220-230.

Пример 5Example 5

Отливки велосипедных кареток из стали Ст45 получают в формах по выплавляемым моделям (в 1 форме 12 отливок) следующим образом.Castings of bicycle carriages made of steel St45 are obtained in investment casting molds (12 castings in 1 mold) as follows.

Холодные керамические формы 27 (фиг.4) устанавливают в контейнере 31 на песчаные вставки 28 и 29, соединенные между собой трубчатыми формами 30, оформляющими центральный литник, и свободное пространство засыпают кварцевым песком. Всего в контейнере 31 устанавливают 24 керамические формы 27.Cold ceramic molds 27 (FIG. 4) are installed in the container 31 on sand inserts 28 and 29, interconnected by tubular molds 30 forming the central gate, and the free space is covered with quartz sand. A total of 24 ceramic molds 27 are installed in the container 31.

В нижней части контейнера 31 расположена песчаная вставка 32 для оформления литникового хода, а для герметизации контейнера - кольцевая канавка 33.In the lower part of the container 31 there is a sand insert 32 for forming the gate, and for sealing the container - an annular groove 33.

На крышке контейнера 31 расположены газопроводы 34, 35, 36 соответственно для вакуумирования форм, подачи в них сжатого газа и для связи с атмосферой.On the lid of the container 31 are located gas pipelines 34, 35, 36, respectively, for evacuating the forms, supplying them with compressed gas and for communication with the atmosphere.

Сталь выплавляют в индукционной печи по известной технологии. При раскислении стали используют алюминиевую спрессованную стружку, имеющую на поверхности окислы Al2O3 толщиной слоя 0,01 мкм (нанослои).Steel is smelted in an induction furnace using known technology. When steel is deoxidized, aluminum pressed shavings are used having Al 2 O 3 oxides on the surface with a layer thickness of 0.01 μm (nanolayers).

Готовую сталь охлаждают в печи с температуры 1560°С до температуры 1475°С (tнж≈1460°C), устанавливают на кожух 39 плавильной печи плиту 37 с металлопроводом 38 и расположенным сверху контейнером 31, подают в кожух печи 39 газ под давлением 2 атм через газопровод 40 и одновременно вакуумируют контейнер 31. Расплав стали через металлопровод 38 заполняет рабочие полости форм 27 со скоростью потока в литниковом ходе 5 м/с. После заполнения рабочих полостей форм 27 контейнер 31 сдвигают по плите 37 вправо, отсекая расплав в формах от расплава металла в металлопроводе 38, после чего в контейнер 31 через газопровод 35 подают сжатый газ под давлением 0,5 МПа и производят выдержку под давлением до затвердевания всех отливок. Затем газовое давление в контейнере 31 через газопровод 36 сбрасывают до атмосферного, отливки охлаждают в контейнере до 900°С, а затем охлаждают на воздухе, выполняя операцию нормализации.The finished steel is cooled in a furnace from a temperature of 1560 ° С to a temperature of 1475 ° С (t нж ≈1460 ° C), a plate 37 with a metal wire 38 and a container 31 located on top is placed on the casing 39 of the melting furnace, gas is supplied to the furnace casing 39 under pressure 2 atm through the gas pipeline 40 and at the same time the container 31 is evacuated. The molten steel through the metal 38 fills the working cavities of the molds 27 with a flow velocity in the runway 5 m / s. After filling the working cavities of the molds 27, the container 31 is shifted to the right along the plate 37, cutting off the melt in the molds from the molten metal in the metal wire 38, after which compressed gas is supplied to the container 31 through the gas pipeline 35 under a pressure of 0.5 MPa and holding under pressure until all are solidified castings. Then the gas pressure in the container 31 through the gas pipe 36 is released to atmospheric, the castings are cooled in the container to 900 ° C, and then cooled in air, performing the normalization operation.

Готовые отливки химически однородны, с мелким первичным зерном, не имеют микропор, а механические свойства металла отливок соответствуют механическим свойствам поковок и проката. Общее количество отливок, получаемых за одну заливку, составляет 288 штук.Finished castings are chemically homogeneous, with a fine primary grain, do not have micropores, and the mechanical properties of the metal castings correspond to the mechanical properties of forgings and rolled products. The total number of castings obtained in one casting is 288 pieces.

Пример 6Example 6

Биметаллические подшипники скольжения из антифрикционного сплава Al-Sn (рабочий слой) и из сплава АК9 (опорный слой) с размерами: Dнаружный=60 мм, Dвнутренний=40 мм, Н=60 мм; общий вес отливки 0,2 кг получают следующим образом.Bimetal plain bearings made of anti-friction Al-Sn alloy (working layer) and AK9 alloy (supporting layer) with dimensions: D outer = 60 mm, D inner = 40 mm, N = 60 mm; the total weight of the casting of 0.2 kg is obtained as follows.

Рабочий слой получают из ленты толщиной 1,5 мм в виде втулок 41 (фиг.5), которые устанавливают на выступы 42 песчаных форм 43 с образованием зазора 44 для заполнения сплавом опорного слоя. В каждой литейной форме 43 имеется 30 рабочих гнезд. Собранные со втулками 41 формы 43 устанавливают стопкой из 15 форм в контейнер 45 (общее количество получаемых отливок за одну заливку - 450 шт.) На крышке контейнера 45 расположены газопроводы 46, 47, 48 соответственно для вакуумирования, подачи газового давления, соединения с атмосферой, а в нижней части контейнера 45 расположена песчаная вставка 49 и кольцевая канавка 50 для его герметизации. В плите 51 вмонтирован металлопровод 52, погруженный в расплав металла в печи, расположенной в герметичном кожухе 53. Для подачи газового давления имеется газопровод 54. Собранный с литейными формами 43 контейнер 45 устанавливают на плиту 51 и совмещают отверстие в металлопроводе 52 с отверстием во втулке 49.The working layer is obtained from a tape with a thickness of 1.5 mm in the form of bushings 41 (Fig. 5), which are mounted on the protrusions 42 of the sand forms 43 with the formation of a gap 44 for filling the base layer with alloy. In each mold 43 there are 30 working nests. The molds 43 assembled with the sleeves 41 are installed in a stack of 15 molds into a container 45 (the total number of castings obtained per filling is 450 pcs.) On the lid of the container 45 there are gas pipelines 46, 47, 48, respectively, for evacuation, supply of gas pressure, connection with the atmosphere, and at the bottom of the container 45 is a sand insert 49 and an annular groove 50 for sealing it. A metal wire 52 is mounted in the plate 51, immersed in the molten metal in a furnace located in a sealed casing 53. There is a gas pipe 54 for supplying gas pressure. The container 45 assembled with the casting molds 43 is mounted on the plate 51 and the hole in the metal wire 52 is aligned with the hole in the sleeve 49 .

Приготовленный расплав охлаждают в печи до температуры 600°С (температурный интервал кристаллизации сплава АК9 600-577°С). В кожух 53 плавильной печи через газопровод 54 подают сжатый газ под давлением 1,0 атм и заполняют рабочие полости 44 с одновременным вакуумированием контейнера 45 через газопровод 46.The prepared melt is cooled in an oven to a temperature of 600 ° C (the temperature range for crystallization of AK9 alloy is 600-577 ° C). Compressed gas is supplied to the casing 53 of the melting furnace through the gas line 54 at a pressure of 1.0 atm and the working cavities 44 are filled while the container 45 is evacuated through the gas pipe 46.

После заполнения рабочих полостей 44 контейнер 45 сдвигают по плите 51 вправо, отсекая расплав, находящийся в контейнере 45, от расплава, находящегося в металлопроводе 52, после чего в контейнер 45 подают через газопровод 47 сжатый газ под давлением 0,5 МПа. Поступающий в жидко-твердом состоянии в литейные формы 43 расплав затвердевает объемно, структура его химически однородна с мелким первичным зерном, а кристаллизация под газовым давлением обеспечивает устранение в нем микропор.After filling the working cavities 44, the container 45 is shifted along the plate 51 to the right, cutting off the melt located in the container 45 from the melt in the metal wire 52, after which compressed gas is supplied to the container 45 through the gas pipeline 47 under a pressure of 0.5 MPa. The melt entering the liquid-solid state in the casting molds 43 solidifies in volume, its structure is chemically uniform with small primary grains, and crystallization under gas pressure eliminates micropores in it.

Полученные механические свойства металла опорного слоя биметаллической отливки: σв≈200 МПа, НВ≈80, что выше требований ГОСТ на литье.The obtained mechanical properties of the metal of the supporting layer of the bimetallic casting: σ in ≈200 MPa, HB≈80, which is higher than the requirements of GOST for casting.

Готовые отливки извлекают из форм и процесс повторяют. Использование изобретения позволяет получать отливки из черных и цветных металлов и сплавов с повышенными механическими свойствами на уровне деформированного металла (поковок и проката), снижать вес отливок с уменьшением толщины их стенок и сохранением конструктивной прочности, заменять детали, изготавливаемые из деформированного металла с низким КИМ на литье с КИМ до 0,95, заменять отдельные сварные конструкции на литье с повышением их эксплуатационных характеристик; снять ограничение по весу и габаритам получаемых отливок.Finished castings are removed from the molds and the process is repeated. Using the invention allows to obtain castings from ferrous and non-ferrous metals and alloys with improved mechanical properties at the level of the deformed metal (forgings and rolled products), to reduce the weight of castings with a decrease in their wall thickness and maintaining structural strength, to replace parts made of deformed metal with low CMM by casting with CMM up to 0.95, replace individual welded structures with castings with an increase in their operational characteristics; remove the restrictions on the weight and dimensions of the resulting castings.

Claims (3)

1. Способ изготовления отливок, включающий приготовление расплава металла, погружение открытого конца центрального литникового хода формы в тигель с расплавленным металлом, заполнение литейной формы металлом путем вакуумного всасывания или под низким давлением, отличающийся тем, что заполнение литейной формы осуществляют модифицированным расплавом при Тнж 10÷50°С для сплавов или Ткр 10÷50°С для чистых металлов и эвтектических сплавов,1. A method of manufacturing castings, including the preparation of a molten metal, immersion of the open end of the central gate of the mold in a crucible with molten metal, filling the mold with metal by vacuum absorption or under low pressure, characterized in that the mold is filled with a modified melt at Tl 10 ÷ 50 ° С for alloys or Т кр 10 ÷ 50 ° С for pure metals and eutectic alloys, где Тнж - температура нулевой жидкотекучести,where T NJ is the temperature of zero fluidity, Ткр - температура кристаллизации,T cr - crystallization temperature, при этом литейную форму заполняют со скоростью расплава в центральном литниковом ходе до 10 м/с, а затвердевание залитого в форму расплава производят при подаче в нее газового давления.in this case, the mold is filled at a melt speed in the central gate up to 10 m / s, and the solidification of the melt poured into the mold is carried out by applying gas pressure to it. 2. Способ, по п.1, отличающийся тем, что давление газа в форме в процессе затвердевания отливки, поддерживают в пределах 0,4-0,6 МПа.2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure of the gas in the mold during the solidification of the casting is maintained within the range of 0.4-0.6 MPa. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что модифицированный расплав перед заполнением литейной формы вначале охлаждают до Тсол для сплавов или до Ткр для чистых металлов и эвтектических сплавов, а затем нагревают до Тнж 10÷50°С для сплавов или Ткр 10÷50°С для чистых металлов и эвтектических сплавов,3. The method according to claim 1, characterized in that the modified melt is first cooled to T salt for alloys or to T cr for pure metals and eutectic alloys before filling the mold, and then heated to T nzh 10 ÷ 50 ° C for alloys or T cr 10 ÷ 50 ° C for pure metals and eutectic alloys, где Тсол - температура окончания затвердевания сплава.where T sol - the temperature of the end of solidification of the alloy.
RU2006128002/02A 2006-08-01 2006-08-01 Method of making moulding RU2323802C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006128002/02A RU2323802C9 (en) 2006-08-01 2006-08-01 Method of making moulding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006128002/02A RU2323802C9 (en) 2006-08-01 2006-08-01 Method of making moulding

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2006128002A RU2006128002A (en) 2008-02-10
RU2323802C1 true RU2323802C1 (en) 2008-05-10
RU2323802C9 RU2323802C9 (en) 2008-08-27

Family

ID=39265867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006128002/02A RU2323802C9 (en) 2006-08-01 2006-08-01 Method of making moulding

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2323802C9 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2323802C9 (en) 2008-08-27
RU2006128002A (en) 2008-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Skryabin The study of influence of chemical composition of steel 35HGSL on the characteristics of shrinkage, casting defects and microstructure
CN101134237A (en) Reinforcing phase metallic gradient composite material manufacturing process and equipment thereof
CN201596759U (en) Double-crucible low pressure casting machine
CN111676404B (en) Improved die casting forming method
CN102601342B (en) Device for preparing special-shaped metal-based porous composite material
CN108941513A (en) Metallic pressure conveys shell moulded casting method
CN104174819B (en) The climb casting technique of machine third-level planetary frame of a kind of ocean platform
CN103341621A (en) Subsurface-flow casting method
CN103350216B (en) Cast ingot homogenizing control method
US7134478B2 (en) Method of die casting spheroidal graphite cast iron
CN108097923A (en) A kind of differential pressure pressurization casting machine fills the casting device and casting method of type High Pressure Solidification with low pressure
RU2323802C1 (en) Method of making moulding
CN209110156U (en) Shell moulded casting device of the vacuum in conjunction with pressure
IE893715A1 (en) Improvement to the process for the lost-foam casting under¹pressure of metal articles
RU2335377C1 (en) Method of precise ingots production in ceramic moulds with pressurised crystallisation
RU63270U1 (en) CRYSTALLIZING PRESSURE CASTING DEVICE
RU2328359C1 (en) Device for production of casts with crystallisation under pressure
CN104084541B (en) Suspending Cast is adopted to manufacture method for casting
CN208483212U (en) A kind of shell structure that suction pouring ingate quickly solidifies
CN114273638A (en) Low-pressure precision casting method of magnesium alloy thin-wall shell part
RU51919U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING CASTINGS
RU2318126C1 (en) Method of manufacture of piston for internal combustion engine
Vignesh A review of advanced casting techniques
JP2003285153A (en) Low pressure casting apparatus for aluminum alloy material with dispersed particle
US7174946B2 (en) Chill casting process and foam casting process as well as a pressure tight closable casting mold for manufacture of form parts

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080802