Спосіб одержання відливок

Изобретение относится к литейному производству черных и цветных металлов и может быть использовано при единичном и массовом производстве отливок. Известны способы получения отливок, в которых для повышения, качества отливки управляют процессом кристаллизации с помощью электрического поля. В этом случае отливку и ли тейную форму электризуют источником высокого напряжения. Литейная форма становится опасной для обслуживающего персонала, поэтому требуются серьезные мероприятия по охране труда. При этом знак заряда таков, что интенсификация теплообмена на поверхности отливки часто не достигается. Интенсификация теплообмена массивных частей отливки невозможна. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа получения отливок путем создания внешнего отрицательного электрического поля определенной величины чем обеспечивается сокращение времени затвердевания отливок, и за счет этого повышается эффективность процесса. Поставленная задача решается тем, что в способе получения отливок, включающем заливку металла в заземленную литейную форму с воздействием на нее внешним электрическим полем, выдержку до затвердевания металла и извлечение отливки из литейной формы, согласно изобретению, внешнее электрическое поле создают электродами, размещенными вокруг литейной формы, при этом напряженность электрического поля составляет 0,5...1000 кВ/м, а вектор напряженности направлен от поверхности литейной формы к электродам. Кроме того, во внешнее электрическое поле помещают участки литейной формы под массивную часть отливки. Внешнее электрическое поле турбулизует пограничный сдой газа на теплоотдающей поверхности литейной формы и позволяет интенсифицировать естественную конвекцию в 2-14 раз, т.е. улучшают охлаждение внешней поверхности литейной формы. Однако, такая интенсификация теплоотдачи возможна лишь в том случае, когда градиент температуры и градиент напряженности электрического поля имеют одинаковое направление. В противном случае теплоотдача ухудшается почти в том же диапазоне, который указан выше. Поэтому, для затвердевающей отливки, температура поверхности формы которой выше, чем температура окружающей среды, а электрический потенциал равен нулю (литейная форма заземлена), вектор напряженности поля должен быть направлен к отливке, т.е. поле должно создаваться отрицательно заряженными электродами, располагаемыми вблизи поверхности литейной формы или определенной ее части. Для условий получения отливки границы применимости способа: минимальная напряженность поля должна быть такой, при которой происходит заметное уменьшение времени затвердевания, а максимальная напряженность обусловлена ограничением на электрический пробой окружающей среды (запыленного разогретого воздуха в литейном цехе). Для обеспечения безопасности верхний Предел напряженности поля 1000 кВ/м. Для определения параметров способа были проведены эксперименты по получению отливок из олова в стальной литейной форме (стакане), имеющей толщину стенок 5 мм, диаметр 40мм. В центре стакана устанавливалась хромелькапелевая термопара. Пеоиод коисталлизации определялся по температурному графику охлаждения как длина площадки с постоянной температурой металла. Олово нагревали до'250°С. Вокруг заземленного стакана на расстоянии 5 мм симметрично располагали четыре электрода в высоковольтной изоляции соединенных вместе и подключенных к отрицательному полюсу источника высокого напряжения ВИП-50, положительный полюс заземлялся вместе с литейной формой. Измеряли приборами ВИП-50 потенциал электрода (кВ) и ток утечки (тА). Результаты измерений сведены в таблицу. Ток утечки во всех экспериментах был менее 0,01 mA и прибором не обнаруживался. Сокращение времени затвердевания позволит не только повысить производительность литейных процессов, но и повысить качество отливок, увеличив зону мелкозернистой кор-і ковой области отливки. Для сложных отливок, имеющих тонкостенную и массивную часть, целесообразно интенсифицировать охлаждение только массивной части и только ее поместить в электрическое поле указанных параметров. Это позволит не только повысить производительность процесса получения отливки, но и повысить качество отливки. Простота и безопасность устройства по данному способу (изолированные электроды, монтируемые рядом с литейной формой) позволяет применять данный способ при единичном и массовом производстве, на конвейерах и при производстве слитков, э при непрерывном, полунепрерывном литье, и т.п. Расход электроэнергии на осуществление способа весьма мал и сводится лишь к токам утечки.