Спосіб обробки рідкого металу

Спосіб обробки рідкого металу у ливарній формі, наприклад, за принципом внутрішньоформеного модифікування, який відрізняється тим, що порошок модифікатора у заданій КІЛЬКОСТІ вводять у розплав за допомогою пшомоделі, яка у вигляді циліндра або патрона розміщується у стояку ливникової системи над зумпфом Винахід відноситься до ливарного виробництва, а саме виготовлення якісних фасоних виливків з різних сплавів Розплавлений метал подають у ливарну форму, де він твердіє в умовах теплообміну з матеріалом форми, при цьому формується структура металу та властивості литої деталі Відомо багато способів управління формуванням структури металу, у тому числі і за допомогою модифікаторів - ХІМІЧНИХ елементів, які у невеликих кількостях вводять у розплавлений метал та які, не створюючи у металі нових структурних фаз, активізують кристалізацію та покращують якість литих деталей Модифікатори подають у розплав такими методами подають у ківш з рідким металом /1/, вводять у потік металу під час заливки його у ливарну форму або виливницю /2/, модифікують чавун у герметично закритому автоклаві /3/, вносять їх у ливарну форму через модель з пінополістиролу, що газифікується /4/та інше Поряд з перевагами, означені методи мають такі недоліки, як складність обладнання та оснастки, нерівномірність дії модифікаторів у об'ємі металу, низьке їх засвоєння у даних умовах лиття (15 25%) - модифікатор згорає при контакті з металом, обмежена "життєздатність" модифікатора (20 ЗОхв) у розплавленому металі Це приводить до низькій ефективності вживання модифікаторів (з точки зору технології і якості виливків) І значним витратам дефіцитних і дорогих матеріалів Найбільш повно цілям підвищення якості литого металу відповідає модифікування його за методом обробки модифікаторами всередині ливарної форми (внутрішньоформене модифікування) за допомогою реакційної камери - порожнини певних розмірів у ливарній формі на шляху потоку металу у каналі ливникової системи - ливниковому ході У цю порожнину розміщують розрахункову КІЛЬКІСТЬ модифікатора у вигляді порошку Під час заливки форми потік розплаву передає модифікатор до виливка, у об'ємі якого він і розповсюджується, впливаючи на процес кристалізації Проте в таких умовах, коли весь порошок майже одразу переноситься у порожнину форми, розповсюдження його у об'ємі виливка проходить нерівномірно, особливо у виливках складної конструкції та чітко вираженої різностінності При цьому поряд з певним впливом на формування структури металу, у об'ємі виливка фіксуються і лікваційні зони, які знижують якість металу і загалом - ефективність використання модифікатора В основу винаходу поставлена задача забезпечення рівномірного та повного засвоєння модифікатора у об'ємі виливка, а відтак - якісної однорідної структури металу, та зниження витрат на модифікуючи матеріали Поставлена задача досягається, якщо модифікатор у об'єм виливка подавати поступово, наприклад, за допомогою моделі з пінополістиролу, у яку при її виготовленні запікають задану КІЛЬКІСТЬ порошку модифікатора (варіант суспензійного лиття за моделями, що газифікуються) Під час заливки форми модель під дією теплоти розплаву поступово газифікується і частки модифікатора, також поступово, переходять у розплав, активізуючи процес кристалізації Реалізувати, проте, такий варіант процесу в умовах лиття у піщано-глинисті форми практично 44410 Важливою обставиною у цьому процесі є те, що під час газифікації моделі у формі створюється відновлююча газова атмосфера на основі водню продуктів деструкції пінополістиролу - це виключає можливість окислення модифікатора і він практично весь засвоюється у металі виливка, а невеликий проміжок часу, впродовж якого він поступає у форму, не знижує його "життєздатності", забезпечуючи ефективний вплив на кристалізацію металу Вихід газової фази, яка (у незначній КІЛЬКОСТІ) утворюється при газифікації моделі, забезпечується через випори 6 у верхній напівформі, тверді залишки продуктів деструкції пінополістиролу фільтруються (затримуються) за допомогою піщаних затворів 7, які розміщують над вихідними отворами випорів Металографічні дослідження якості металу, обробленого таким методом, показали значне роздроблення первинних кристалів металу у всьому його об'ємі, механічні властивості металу підвищені на 15 20% у порівнянні з прототипом Джерела інформації 1 Литейное производство / Под ред А М Михайлова-М Машиностроение, 1987 -217с 2 Ершов В А, Черняков И М Строение и свойства слитка -М Машгиз 1986 -368 с 3 Гиршович Н Г Справочник по чугунному литью - М Машиностроение, 1987 - 436 с 4 Баландин Г Ф , Васильев В А Физикохимические основы литейного производства - М Наука, 1985 -246 с неможливо через недостатню газопроникність матеріалу форми, яка необхідна для проходження нормального газового режиму форми з моделями, що газифікуються У варіанті, що пропонується у ВІДПОВІДНОСТІ з задачею винаходу, модифікатор за вказаними умовами можна внести у розплав, якщо модель з пінополістиролу у вигляді циліндра або патрона, у яких замішано модифікатор, розмістити у одному з каналів ливникової системи, наприклад, у стояку(фіг) Модель 1 виготовляють з пінополістиролу ма3 рки ПСВ-С насипної маси у 11 13кг/м У модель під час її виготовлення вносять задану КІЛЬКІСТЬ порошку модифікатора (у вигляді пилу), для чого його змішують з пінополістиролом за допомогою, наприклад, 4%-го розчину полівшіл-бутіраля у спирті, і таку суміш засипають у металеву пресформу, де вона спікається у модельну масу під дією будь-якого носія теплоти, окрім відкритого вогню Ливарну форму 2 виготовляють з піщаноглинистої суміші у парних опоках Після виготовлення верхньої напівформи у стояку 3 з боку ладу розміщують модель з модифікатором 1, у вигляді патрона чи циліндра за розмірами стояка у нижній його частині, над зумпфом 4 Під час заливки форми рідким металом модель, яка має певний термічний опір, газифікується поступово, а порошок модифікатора частинами переходить у розплав і далі - у порожнину 5 ливарної форми, де він усереднюється і рівномірно розповсюджується у металі виливка, впливаючи на кристалізацію у всьому його об'ємі Фіг. ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90