Способ литья которым можно получить двухслойные отливки

ПОЛУЧЕНИЕ ДВУХСЛОЙНЫХ ОТЛИВОК МЕТОДОМ ВНУТРИФОРМЕННОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ

Чайковский А.А., Хасан О.С., Ольшевский В.С .

(НТУУ «КПИ», г.Киев, Украина)

In the present work was investigated possibility to get bimetallic castings from one initial fusion of cast-iron by «in mold-process». It was set that to get bimetallic castings the temperature of melting addition should be below or equal to the temperature of melting of cast-iron, fraction of addition should provide complete dissolution in the stream of cast-iron.

В современном машиностроении одновременно с высокими темпами его развития ужесточаются требования, предъявляемые к качеству продукции, к эффективности и экономичности технологии производства тех или иных материалов. В последние годы ужесточаются требования к технологическим процессам с экологической точки зрения. Преимущества отдают, при этом, чистым технологиям, или боле чистому производству. В условия конкуренции на рынке машиностроения ведущие предприятия стремятся производить современные материалы и оборудование, удовлетворяющие потребности рынка, используя для этого технологии, которые оказывают минимальное вредное воздействие на окружающую среду (например, по количеству вредных выбросов в атмосферу) и позволяющие максимально вернуть отходы производства в технологический цикл.

Для того, чтобы соответствовать всем этим требованиям необходимо применять материалы со специальными свойствами, а так же использовать высокоэффективные, экономичные и экологически чистые технологические процессы для их производства.

Одним из направлений производства отливок из легированных и модифицированных сплавов является обработка расплава внутри литейной формы. Это обеспечивает получение требуемых свойства изделий (механические характеристики, специальные свойства и т.д.) в литом состоянии. В общем, эта технология позволяет уменьшить количество технологических операций, снизить вредное влияние на окружающую среду, при этом отсутствует необходимость во вторичной обработке чугуна, а так же позволяет снизить материалоемкость деталей и комплектующих, что в свою очередь обеспечивает снижение материалоемкости всего изделия и в конечном итоге снижает энергозатраты в процессе эксплуатации.

С помощью технологии внутриформенной обработки можно частично обрабатывать расплав за счет регулирования количества добавок, что практически невозможно при обработке чугуна в ковше и в печи. Таким образом, из одного исходного расплава, путем обработки чугуна в форме можно получить отливки с разными свойствами.

Еще одним направлением в современном машиностроении, является получение биметаллических отливок, которые совмещают в себе разные эксплуатационные свойства: износостойкую рабочую поверхность, мягкий виброгасящий слой, пластичные и прочные узлы крепления и другое.

С помощью технологии внутриформенной обработки возможно производство двухслойных отливок следующих комбинаций: СЧ-ВЧ, ВЧ-БЧ, СЧ-БЧ.

Исходя из всего вышесказанного, следует, что технология внутриформенной обработки является перспективной для процесса легирования, модифицирования, градиентного литья и получения двухслойных отливок.

На кафедре «Литейное производство черных и цветных металлов» НТУУ «КПИ» проведены исследования, по получению двухслойных (градиентных) отливок с использованием метода внутриформенной обработки.

Чугун (С 3,6-3,8%; Si 1,4-1,8%; Мn 0,4-0,7%; S – менее 0,03%; Р- менее 0,05%) плавили в индукционной печи ИСТ-006, заливку проводили в подсушенные песчано-глинистые формы. Время заливки составляло 12±2с.

В качестве объекта исследования использовалась отливка «плита» (рис.1) массой 20 кг и толщиной поперечного сечения стенки 50мм. Целью исследований было получение двухслойной отливки состоящей из слоя белого чугуна и слоя чугуна с шаровидным графитом.

Для внутриформенной обработки была спроектирована специальная литниковая система, позволяющая размещать в реакционной камере расчетное количество легирующих и модифицирующих присадок. Заряд реакционной камеры состоял из двух зон – нижняя : — сфероидизирующий модификатор ФСМг-7, и верхняя – феррохром марки ФХ-0,25 (75% Cr, остальное – Fe). Объем каждого слоя составлял 50% от объема реакционной камеры.

Рисунок 1 – Экспериментальная отливка

В процессе заливки формы чугун, проходя через литниковую систему и взаимодействуя с зарядом реакционной камеры, поступал в рабочую полость формы. При этом, первые порции чугуна (приблизительно 50% от металлоемкости формы) растворяли в себе феррохром, а последние – подвергались сфероидизирующей обработке, взаимодействуя с модификатором ФСМг-7.

После охлаждения и выбивки отливки из формы было установлено, что заряд реакционной камеры растворился полностью в потоке чугуна.

Анализ микроструктуры отливки показал следующее: нижняя часть отливки имела отбеленную структуру, верхняя – чугун с шаровидным графитом (рис.2.).

Источник

способ получения двухслойных отливок

Использование: литейное производство. Сущность изобретения: способ включает в себя последовательную заливку сплавов различного состава в литейную форму через заливочную чашу и литниковую систему, при этом объем заливочной чаши определяют равным объему дозы первого сплава, отделяют ее от литниковой системы расплавляемой мембраной, заливают в чашу первый сплав, а после расплавления мембраны и слива сплава в форму заливают в чашу второй сплав.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУСЛОЙНЫХ ОТЛИВОК, включающий последовательную заливку сплавов различного состава в литейную форму через заливочную чашу и литниковую систему, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса дозирования сплавов, объем заливочной чаши определяют равным объему дозы первого сплава, отделяют ее от литниковой системы расплавляемой мембраной, заливают в чашу первый сплав, а после расплавления мембраны и слива сплава в форму заливают в чашу второй сплав.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к литейному производству черных и цветных металлов.

Известен способ дозирования жидкого металла, включающий установку в литниковую систему расплавляемой мембраны толщиной 3-5 мм, заливку металла в чашу и после расплавления мембраны слив его в форму [1] .

Однако таким образом невозможно получить двухслойные отливки.

Наиболее близким по технической сущности в заявляемому является способ получения двухслойных отливок, включающий в себя последовательную заливку сплавов различного состава в форму через заливочную чашу и литниковую систему [ 2 ] .

Недостатком способа является сложность его осуществления и невозможность получения двухслойных отливок.

Цель изобретения — упрощение процесса дозирования жидкого сплава при получении двухслойных отливок.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, включающем последовательную заливку сплава различного состава в литниковую форму через заливочную чашу и литниковую систему объем заливочной чаши определяют равным объему дозы первого сплава, отделяют ее от литниковой системы расплавляемой мембраной, заливают в чашу первый сплав, а после расплавления мембраны и слива сплава в форму, заливают в чашу второй сплав.

В лабораторных условиях было проведено испытания способа получения биметаллического штампа, рабочая часть ( 30% массы) которого состояла из высоколегированного стали типа 20Х15Н1813ФМОБр, а верхняя (крепежная) часть состояла из низколегированной стали типа 09Г2С. В разовую литейную форму была вставлена разделительная мембрана из спрессованного порошка алюминия и титана (30% Al и титан остальное). Объем заливочной чаши делали равным 30% массы штампа и отделяли ее от литниковой системы расплавляемой мембраной. После залива чаши высоколегированным сплавом происходила выдержка, равная времени расплавления мембраны, а после слива сплава в форму фазу сразу заливали в чашу второй сплав (сталь типа 09Г2С). В результате испытаний установлена возможность получения биметаллических штампов предлагаемым способом. Способ надежен и прост в осуществлении.

(56) Авторское свидетельство СССР N 554942, кл. В 22 D 19/16, 1971.

Авторское свидетельство СССР N 471158, кл. В 22 D 19/16, 1973.

Источник

Способ получения двухслойных отливок

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к литейному производству черных и цветных металлов.

Однако таким образом невозможно получить двухслойные отливки.

Недостатком способа является сложность его осуществления и невозможность получения двухслойных отливок.

Цель изобретения — упрощение процесса дозирования жидкого сплава при получении двухслойных отливок.

(56) Авторское свидетельство СССР N 554942, кл. В 22 D 19/16, 1971.

Авторское свидетельство СССР N 471158, кл. В 22 D 19/16, 1973.

Источник

Отливка

Отливка — продукция, полученная способом заливки жидкого сплава в литейные формы, в которых, после охлаждения и затвердения, происходит формирование. Она может быть полностью законченным изделием либо требовать дальнейшей механической обработки.

Подразделяется на следующие виды:

полуфабрикаты – это чушки, которые в дальнейшем требуют прохождения процесса переработки;
слитки, обработка которых проводится давлениям;
фасонные отливки – обрабатываются с помощью резания;
готовая продукция, которая не требует никакой механической обработки, только очищается либо окрашивается декоративной краской.

Для получения отливок используется множество разновидностей металла и сплавов, стекло, пластмасса, воск и другой исходный материал. Около 80% заготовок получаются методом литья в песчаные формы, но полученная таким образом отливка перед отправкой заказчику требует обязательной обработки.

Литейное производство позволяет получить заготовки высокой точности даже с самой сложной конфигурацией, при этом пропуски, требующие обработку — незначительные. Технология получения отливок выбирается с учетом их размеров и способа производства.

Разделяют три группы получения отливок:

1) в разовых формах;

2) по растворяемым моделям;

3) отливка в формах полупостоянного и комбинированного типа, сделанных из огнеупорных материалов:

Это основные виды литья, но на практике применяются и комбинированные варианты.

Литье металлов

Литье металлов – производственный процесс, основанный на технологии заливки расплавленного, горячего металла в специальные литейные формы, в результате которого получают литые заготовки — отливки. Полость формочек повторяет конфигурацию будущих заготовок и представляет собой рабочую часть литейной формы, куда поступает жидкий металл. Здесь будущие заготовки охлаждаются, затвердеют и получают вид конечной продукции. До поставки потребителю алюминиевые отливки проходят механическую обработку (токарные работы, фрезерование, шлифование и полировка).

Такой способ применяется для получения алюминиевых отливок, которые за счет уникальных химических свойств используются во многих сферах: в приборостроении, в строительстве, в автомобилестроении, мебельном производстве (фурнитура и декоративные детали) и пр. Для их получения применяются различные технологии, выбор которых зависит от размеров, конфигурации и других показателей, требуемых от конечной продукции.

Литье в песчаные формы

Литье отливок в песчаные формы — самый распространенный и дешевый способ литья. Начальным этапом этого метода является изготовление литейной модели. Раньше делали ее из дерева, но в современном производстве изготавливают пластиковые формочки. Модель засыпается специальной смесью из песка и связующего, который уплотняется прессованием. Литье отливки осуществляется путем заливки расплава в образовавшиеся полости через специальные отверстия. После остывания, форму разбивают и вынимают ли в дальнейшем обязательно проходят переработку.

В современном производстве технология литья в песчаные формы осуществляется применением вакуумных форм, которые заполняются песком. Чтобы получить форму, используют металлическую опоку, которая состоит из двух бездонных коробов, которые засыпаются песком и утрамбовываются. На поверхности разъема снимается отпечаток будущей модели, соответствующей форме отливки. Соединяя две формы, осуществляется заливка расплава.

Литье в кокиль

Это наиболее качественный способ литья отливки, который осуществляется с помощью разборной металлической формы. После застывания кокиль используется повторно. Но делается это после его очистки. Особенностью данного метода заключается в том, что затвердение жидкого расплава происходит без какого-либо внешнего воздействия. Полученные таким образом изделия обладают мелкозернистым, плотным строением, обеспечивающим герметичность и хорошие механические показатели.

Кокиля используются для получения отливок из разных сплавов, чаще всего алюминиевых и магниевых, обладающих невысокой температурой плавления. При этом один кокиль можно использовать до 1000 раз. Литье в кокиль — очень эффективный метод для серийного производства деталей, что и является причиной его применения для получения до 45% изделий.

Литье под давлением

Этот метод гарантирует высокое качество поверхности, которую после этого не придется подвергать механической обработке. Он очень производительный для получения деталей различной конфигурации, весом от нескольких грамм до десяток кг.

Литье под давлением позволяет получать сложные детали, с наличием криволинейных поверхностей и различных канал. При этом чаще всего используют цинковые, магниевые, латунные и алюминиевые отливки.

Технология ЛПД имеет много плюсов:

низкая цена;
точность отливки в размерах и конфигурации;
с одной пресс формы получают множество отливок.

Но данная технология имеет и ряд минусов: продолжительность процесса, высокая стоимость на производство пресс форм, сложности в получении отливок, содержащих скрытые полости, а также возможность появления в заготовках газовых раковин и усадочных трещин.

Для изготовления алюминиевых отливок в ЛПД применяют специальное оборудование, оснащенное холодной горизонтальной камерой, предназначенной для прессовки материала, и полуавтоматические машины для литья сплавов из цинка с горячей камерой прессовки материала и с усилием запирания.

Литье по выплавляемым моделям

Данный метод позволяет осуществить литье отливки высокой точности. Заранее изготавливается точная копия модели из парафина, воска и стеарина и другого материала, а также литниковая система. Применяется в случаях изготовления деталей высокой точности (например, лопатки турбин и т. п.).

На блок модели наносится суспензия и производится обсыпка огнеупорным наполнителем из кварца, дистенсилиманита, электрокорунда и т. д. Требуется наносить 6 – 10 слоев, каждый из них сушится примерно полчаса. Этот процесс ускоряется с помощью сушильных шкафов, закачанных аммиачным газом. Таким образом, формируется оболочка, из которой выплавляют модельный состав. Осуществляется это в воде, воздействием пара высокого давления или путем выжигания.

Следующим этапом литья по выплавляемым моделям является прокаливание блока путем вытопки при температуре 1000 градусов Цельсия. Затем устанавливают нагретый блок в печь и в оболочку заливают расплавленный металл. Последним этапом является охлаждение, выбивка и отрезка отливки. Плюсом данного способа является литье отливок из сплавов, которые трудно поддаются механической обработке. Применяется данная технология и для изготовления единичных деталей, и в серийном производстве.

Литье по газифицируемым моделям

Технология ЛГМ – наиболее выгодное решение в плане экономичности, экологичности и высокого качества полученных фасонных отливок. Данный метод все больше внедряется в мировом производстве, особенно популярен он в США и Китае. В начале изготавливается копия модели из пенопласта, которая помещается в песчаную форму. Таким образом изготавливаются отливки массой до 2 тонн и более, размерами от 40 до 1000 мм.

Этот метод активно применяется в двигателестроении для получения головок блоков цилиндров, отдельных блоков и прочих деталей. При этом для годного литья массой 100 кг расходуется несколько видов неметаллических материалов, предназначенных для формирования моделей-формочек:

Противопригарное покрытие – до 25 кг;
Кварцевый песок – 50кг;
Пенополистирол – 6кг;
Полиэтиленовая пленка – около 10 кв.м.

Формовка при этом состоит из засыпки модели песчаным составом, с возможностью его повторного использования в 95-97% случаях.

Центробежное литье

Литье отливки центробежным методом применяется для получения деталей с формой тела вращения из чугуна, алюминия, стали и бронзы. Расплав заливается в металлическую форму, которая вращается со скоростью до 3000 об/мин.

За счет центробежной силы расплав равномерно распределяется внутри формы, после кристаллизации образуется отливка. Такой способ позволяет получать двухслойные заготовки, состоящие из различных сплавов. Отливка, полученная таким способом, обладает высокой плотностью и хорошими физико-механическими качествами.

Большим плюсом центробежного литья является возможность образования внутренних полостей без необходимости применения стержней, а также экономия сплава за счет отсутствия литниковой системы. Таким методом получается до 95% годных изделий.

В производственном процессе используется оборудование, оснащенное горизонтальными осями вращения. Широко применяется метод центробежного литья для получения отливок гильз, втулок и прочих деталей с формой тела вращения.

Литье в оболочковые формы

Способ литья в оболочковых формах позволяет получить фасонные алюминиевые отливки из металлических сплавов путем их заполнения смесью из песчаных зерен (в основном кварцевых) и синтетического порошка (пульвер-бакелита и фенолоформальдегидной смолы).

Оболочковая форма получается засыпкой на нагретую до 300 °C металлическую модель и ее выдержкой до образования упрочненного тонкого слоя. После этого избыток смеси удаляется. Если используется плакированная смесь, то ее вдувают в зазор, образовавшийся между наружной контурной плитой и нагретой моделью.

И в первом, и во втором случае необходимо подождать упрочнения оболочки на модели в печи. Последующий этап – это скрепление полученных полуформ, их помещение в металлический корпус и заливка расплава. Таким способом осуществляется литье алюминиевых отливок весом до 25 кг. Плюсами данной методики является контроль над тепловым режимом охлаждения заготовок, возможность механизации процесса и повышения производительности.

Цветное литье отливки

Цветное литье отливки – процедура изготовления заготовок определенной формы из металла путем заполнения необходимой формы жидким материалом (алюминий, бронза, латунь, медь).

Применяются следующие разновидности отливки цветного литья:

заполнение формы при ее вращении (центробежное цветное литье);
метод цветного литья в металлические формы с охлаждением (кокиль);
методика заполнения форм ПГС.

Из всех названных наиболее качественным и экономным вариантом цветного литья является первый, это практически безотходный способ литья.

Особенности цветного литья отливки положены и в основу художественного литья (дизайнерские изделия, изготовленные по особым эскизам из латуни, бронзы и чугуна) для получения как мелких деталей декора, так и ворот, заборов и фонтанных конструкций.

Сплавы цветного литья отличаются своей прочностью и стойкостью к коррозии под воздействием раствора из бетона цемента, извести.

Онлайн калькулятор

— С помощью онлайн калькулятора вы можете рассчитать приблизительную стоимость вашего заказа

Источник

Классы МПК:	B22D35/04 в литейные формы B22D19/16 для изготовления заготовок, отлитых из двух и более различных металлов, например для изготовления валков прокатных станов
Автор(ы):	Колесников М.С. , Корниенко Э.Н. , Столяр О.Ю. , Шибаков В.Г.
Патентообладатель(и):	Камский политехнический институт
Приоритеты: