Спосіб лиття

Реферат: Спосіб лиття включає занурення форми з чашею в ванну з металом, витримування до твердіння в ній металу, піднімання форми з чашею до рівня контакту дна з дзеркалом розплаву та видалення виливка. Форму з чашею при зануренні та твердінні в ній металу обертають в одну сторону або періодично в різні сторони. UA 113232 U (12) UA 113232 U UA 113232 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до ливарного виробництва та може бути використана для виготовлення заготівок із металів та сплавів, які можуть бути використані в галузях промисловості для створення надійних виробів за рахунок більшої міцності та пластичності. Відомий спосіб лиття в металеву форму (Колобнев И.Ф., Крымов В.В., Мельников А.В. Справочник литейщика (Цветное литье из легких сплавов. - Изд. 2-е переработ. и доп. - М.: Машиностроение, 1974. - 416 с.), в якому підготовлений для заливки метал заливають в металеву форму. В результаті кристалізації металу в формі виливок біля стінок форми має дрібнокристалічну структуру, до якої прилягає зона стовпчастих кристалів, за якою всередині виливка розташована зона рівновісних кристалів. Змінюючи у відомих межах теплофізичні характеристики форми, можна змінювати товщину зон кристалів, механічні та експлуатаційні властивості виливків. Недоліком такого способу лиття є те, що одержані виливки, маючи кристали різної форми та розмірів, розміщені пошарово в окремих зонах виливка, а це є причиною анізотропії цих зон та зниження механічних та експлуатаційних властивостей готових виробів, що змушує конструкторів орієнтуватись на найнижчі їх значення. Крім того, лиття в металеву форму характеризується великими витратами на ливниково-живильну систему. Відомий також спосіб одержання виливків (Патент Японії № 52-96934, МПК кл 11, B09G05D1/02. Опубл. 09.02.76 p.), який передбачає занурення форми з кожухом в ванну з металом, витримку до твердіння в ній металу, підйом форми з кожухом та видалення виливка. Недоліком способу є те, що кристалічна структура виливка формується по схемі лиття в металеву форму, а також і те, що спосіб не вирішує проблеми забруднення сплаву окисними плівками. Найбільш близьким до запропонованого способу одержання виливків є спосіб одержання виливків (Авторское свидетельство СССР № 931289, МПК B22D 23/04), Опубл. 30.05.1982 р. Бюл. № 20, який передбачає занурення форми з горизонтальним роз'ємом в ванну з металом, витримку до затвердіння в ній металу, підйом форми з кожухом до рівня контакту дна кожуха з дзеркалом розплаву та видалення виливка. Недоліком такого способу є структурна неоднорідність виливка, яка пов'язана з тим, що після заповнення металом форми тверднення проходить згідно зі способом лиття в металеву форму, що є причиною структурної неоднорідності виливка, яка притаманна литтю в металеву форму. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого способу лиття, в якому шляхом перемішування розплаву в процесі заповнення форми та його тверднення складаються передумови для значного підвищення однорідності структури та її подрібнення. Поставлена задача вирішується тим, що в способі лиття, який включає занурення форми з кожухом в ванну з металом, витримку до твердіння в ній металу, підйом форми з кожухом до рівня контакту дна кожуха із дзеркалом розплаву та видалення виливка згідно з корисною моделлю, форму з кожухом при зануренні та твердінні в ній металу обертають в одну сторону або періодично в різні сторони. Обертання рідкого металу в одну сторону або періодично в різні сторони в процесі його тверднення не дозволяє розвиватися зоні стовпчастих кристалів. Сформовані зародки кристалів в області дрібнокристалічної зони розносяться циркуляційними потоками по всьому об'єму розплаву в формі і, таким чином, в зоні стовпчастих кристалів формується зона рівновісних кристалів. Моделювання процесу на органічній речовині кампфені, температура ліквідус якого складає 45 °C і в розплавленому вигляді він являє собою прозору рідину, показало, що при зануренні форми, що обертається в одному або періодично в різних напрямках, на витічні струмені кампфену, що надходить із ливникових отворів у форму, накладаються періодичні однонаправлені або реверсні збурення, які стимулюють турбулізацію об'єму кампфену. Допоміжна турбулізація обумовлюється обтіканням виступів шорстких бокових поверхонь, які утворюються при кристалізації рідкого кампфену при першому ж його контакті з формою. Утворені при цьому турбулентні неоднорідності у вигляді дрібномасштабних вихорів розподіляються у всьому об'ємі та вирівнюють температурні та структурні неоднорідності аж до тверднення моделюючої речовини у напрямку живлення. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 1 - вихідне положення, на фіг. 2 - змикання форми та занурення форми, що обертається, в розплав, на фіг. 3 - твердіння виливка у формі, на фіг. 4 - підняття форми, нижньої частини - до контакту з дзеркалом розплаву, а верхньої - до зони видалення виливка. З початку процесу в тигель 3 з перегрітим розплавом 4 занурюють зібрану форму, що обертається, яка складається з верхньої півформи 1 та чаші 2, яка нагріта до температури металу. Діаметр ливникових каналів в дні чаші - 4 мм. У вихідному положенні нижня частина 1 UA 113232 U 5 10 15 20 форми у вигляді чаші 2 (фіг. 1) опущена до торкання з ванною розплаву 4 так, щоб його дзеркало не виступало за межі ливниково-живильних каналів 5. Для виконання процесу заливки верхня частина форми 1 опускається до змикання з нижньою (фіг. 2). Після цього чаша з формою обертається та одночасно занурюється в розплав (фіг. 3) на глибину, яка перевищує максимальний вертикальний розмір порожнини форми. В цьому положенні дається витримка до закінчення процесу тверднення виливка. Після цього обертання припиняється і форма піднімається вгору. Чаша до вихідного положення, а верхня частина форми - до зони видалення виливка (фіг. 4). Довжина ливникових залишків знаходиться в межах 5-8 мм. Випробування пропонованого способу лиття проводилось на широкоінтервальному алюмінієвому сплаві АК7. Для даного складу елементів сплаву температура ліквідус, яка встановлена методом термічного аналізу, складає 616 °C. Для проведення випробування сплав перегрівали до 720 °C. Для унеможливлення окислення металу проміжок між чашею та тиглем засипають флюсом Арсал 25. Одержані зразки виливків в розрізах мали рівномірну структуру і забезпечили щільність при зрізі ливарних кірочок. Таким чином, обертання форми з кожухом в процесі заповнення її металом та кристалізація в ній металу гарантовано утворює більшу кількість як зародків, так і мікрокристалів, що надійно забезпечує отримання виливків з переважно рівновісною структурою. залежно від геометрії виливка зона стовпчастих кристалів зменшується до 6 разів, а середній розмір зерна зменшується в 2-3 рази. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Спосіб лиття, що включає занурення форми з чашею в ванну з металом, витримування до твердіння в ній металу, піднімання форми з чашею до рівня контакту дна з дзеркалом розплаву та видалення виливка, який відрізняється тим, що форму з чашею при зануренні та твердінні в ній металу обертають в одну сторону або періодично в різні сторони. 2 UA 113232 U 3 UA 113232 U 4 UA 113232 U 5 UA 113232 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6