RU2052316C1 - Casting method with successively directed crystallization - Google Patents
Casting method with successively directed crystallization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2052316C1 RU2052316C1 SU5045249A RU2052316C1 RU 2052316 C1 RU2052316 C1 RU 2052316C1 SU 5045249 A SU5045249 A SU 5045249A RU 2052316 C1 RU2052316 C1 RU 2052316C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mold
- casting
- cavity
- alloy
- cooling
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью в постоянные литейные формы кокили, и может найти широкое применение при изготовлении любых отливок, особенно крупногабаритных, у которых можно создать плоский фронт кристаллизации и наибольшую из сторон которых можно использовать для питания. Изобретение можно применить при изготовлении отливок из алюминиевых сплавов. The invention relates to foundry, in particular to permanent mold casting, and can be widely used in the manufacture of any castings, especially large ones, in which a flat crystallization front can be created and the largest of which can be used for power supply. The invention can be applied in the manufacture of castings from aluminum alloys.
Известен способ литья (Технология литейного производства. Цветное литье. Справочник. М. Машиностроение, 1989, с. 415-417), при котором литейную форму, нагретую выше температуры ликвидуса сплава, устанавливают на охлаждаемый поддон кристаллизатор и заливают перегретым сплавом. При заливке форма находится внутри нагревающего устройства (индуктора). После небольшой технологической выдержки форму опускают вниз из зоны нагрева с определенной скоростью вместе с поддоном кристаллизатором. В процессе затвердевания формируется направленная структура отливки. Однако этим способом получают литые слитки, а отливки деталей машин получить не представляется возможным. Способ пригоден только для индивидуального производства. A known method of casting (Foundry technology. Color casting. Handbook. M. Engineering, 1989, S. 415-417), in which the mold, heated above the liquidus temperature of the alloy, is placed on a cooled tray crystallizer and filled with superheated alloy. When pouring, the mold is inside the heating device (inductor). After a short technological exposure, the mold is lowered down from the heating zone at a certain speed together with the mold pan. During the solidification process, a directional structure of the casting is formed. However, cast ingots are obtained by this method, and it is not possible to obtain castings of machine parts. The method is suitable only for individual production.
Наиболее близким техническим решением является способ последовательно направленной кристаллизации. Сущность этого способа состоит в том, что жидкий сплав поступает в нижнюю часть литейной формы по металлической трубке. Форма относительно конца трубки медленно перемещается вниз, т.е. новые порции сплава поступают на частично затвердевшую часть сплава в форме, чем и обеспечивается последовательно направленная кристаллизация отливки. The closest technical solution is a method of sequentially directed crystallization. The essence of this method is that the liquid alloy enters the lower part of the mold by a metal tube. The shape relative to the end of the tube slowly moves downward, i.e. new portions of the alloy arrive at the partially hardened part of the alloy in the mold, which ensures a sequentially directed crystallization of the casting.
Однако известный способ имеет следующие недостатки: способ пригоден только для индивидуального литья, так как требуется большая подготовка формы. Это делает способ малопроизводительным; выход годного низок, так как имеются затраты жидкого металла на литниковую систему; литниковая система остается. However, the known method has the following disadvantages: the method is suitable only for individual casting, as it requires a large preparation of the mold. This makes the method inefficient; yield is low, since there are costs of liquid metal on the gating system; gating system remains.
Цель изобретения повышение производительности за счет использования предложенного способа на карусельных многопозиционных кокильных машинах с применением многоместной кокильной оснастки, увеличение выхода годного (90% и выше) за счет отсутствия литниковой системы, которая отсекается подвижной литниковой плитой еще в жидком состоянии сплава. Отсутствие же литниковой системы дает возможность полностью устранить очень трудоемкие операции, такие как обрубка и обломка литниковой системы. The purpose of the invention is to increase productivity through the use of the proposed method on rotary multi-position chill machines using multi-seat chill tooling, increase yield (90% and higher) due to the lack of a gate system, which is cut off by a movable gate plate even in the liquid state of the alloy. The absence of the gate system makes it possible to completely eliminate very labor-intensive operations such as chipping and debris of the gate system.
На фиг. 1 изображена схема для осуществления способа; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 нижняя часть подвижной литниковой плиты. In FIG. 1 shows a diagram for implementing the method; in FIG. 2, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 section BB in FIG. 1; in FIG. 4 lower part of the movable sprue plate.
Схема для осуществления способа состоит из задней половины 1 кокиля, передней половины 2 кокиля, центральной неподвижной части 3 кокиля, в которую установлена подвижная литниковая плита 4, состоящая из верхней части 5 плиты 4, нижней части 6 плиты 4 и изоляционного слоя 7. В верхней части 5 плиты 4 выполнены полость 8 стояка, полость 9 питателя и литниковый канал 10. В задней половине 1 кокиля и передней половине 2 кокиля выполнены полость 11 прибыли и полость 12 формы, в дно которой выходят радиаторы холодильники 13, связанные с каналом 14 охлаждения, с другой стороны упирающиеся в прижимную плиту 15 через уплотнительную прокладку 16. Механизм подъема и опускания (не показано) плиты 4 содержит устройство 17 включения и шток 18. В литниковой чаше 19 выполнено окно 20. The scheme for implementing the method consists of the back half 1 of the chill mold, the front half 2 of the chill mold, the central
Заливка сплава в кокиль производится из печи-дозатора по металлопроводу (не показано) в литниковую чашу 19, из которой через окно 20 поступает в полость 8 стояка, а затем через литниковый канал 10 в полость 9 питателя и далее в полость 12 формы. Нижняя часть стояка изготовлена так, что кинетическая энергия струи сплава гасится и сплав спокойно, ламинарно входит в полость 12 формы. В момент, когда сплав заполнит дно полости 12 формы и перекроет полость 9 питателя, одновременно включают механизм (не показано) подъема и опускания плиты 4 и охлаждение кокиля. Плита 4 поднимается вверх и при этом отсекает питатели от отливки еще в жидком состоянии. Охлаждающая среда циркулирует по каналу охлаждения 14, смывая радиаторы холодильники 13, контактирующие со сплавом. Радиаторы холодильники 13 выполнены из материала с большой теплопроводностью, что дает возможность быстро захолодить залитый сплав, создав плоский фронт кристаллизации. The alloy is poured into the chill mold from the metering furnace through a metal wire (not shown) to the
По окончании заливки плиту 4 при помощи механизма (не показано) подъема и опускания возвращают в исходное положение. Параметры плиты 4 подбирают расчетным путем в зависимости от поперечного сечения отливки и литейной скорости кристаллизации данной отливки. По мере подъема плиты 4 сплав как бы слоями заполняет вышележащие слои, подпитывая нижележащие, обеспечивая последовательно направленную кристаллизацию отливки, одновременно вытесняя последовательно образующиеся газы (например, от песчаных стержней в момент заполнения формы горячим сплавом). Upon completion of pouring, the plate 4 is returned to its original position by means of a mechanism (not shown) for raising and lowering. The parameters of the plate 4 are selected by calculation, depending on the cross section of the casting and the casting rate of crystallization of the casting. As the plate 4 rises, the alloy fills the overlying layers, as it were, by layers, feeding the underlying layers, providing sequentially directed crystallization of the casting, while simultaneously displacing sequentially generated gases (for example, from sand rods at the time the mold is filled with hot alloy).
Скорость подъема литниковой плиты определяют из условия неразрывности потока жидкого металла;
vп= где Vn скорость подъема литниковой плиты, м/с;
μ- коэффициент расхода (зависит от сечения питателя);
Sпит площадь поперечного сечения питателя, м2;
n число питателей;
g ускорение свободного падения, м2/с;
Но высота отливки, м;
Sф площадь поперечного сечения отливки, м2.The rate of rise of the sprue plate is determined from the condition of continuity of the flow of liquid metal;
v p = where V n the speed of the gating plate, m / s;
μ - flow coefficient (depending on the cross section of the feeder);
S pit the cross-sectional area of the feeder, m 2 ;
n number of feeders;
g acceleration of gravity, m 2 / s;
N about the height of the casting, m;
S f the cross-sectional area of the casting, m 2 .
Размеры поперечного сечения питателя определяют из условия материального баланса в зоне затвердевания:
Sпит•vм•n S k где Vм линейная скорость истечения металла из питателя, м/с;
Sпит= Sф где τв- время заполнения формы сплавом, с;
Учитывая, что Ho= k, то Sпит= где k коэффициент затвердевания, м/с1/2.The dimensions of the cross section of the feeder are determined from the condition of material balance in the solidification zone:
S pit • v m • n S k where V m the linear velocity of the flow of metal from the feeder, m / s;
S pit = S f where τ in is the time of filling the form with the alloy, s;
Given that H o = k , then S pit = where k is the coefficient of solidification, m / s 1/2 .
Необходимо отметить, что плоский фронт кристаллизации устойчив при отсутствии концентрационного переохлаждения, что определяется условием:
≥ -ωл где Тж градиент температуры в жидкой фазе, оС/м;
Vв скорость затвердевания, м/с;
ωл тангенс угла наклона линии ликвидус сплава;
Ст относительная концентрация второго компонента сплава в твердой фазе;
kp коэффициент распределения компонента, равный
kp= , где Сж относительная концентрация второго компонента в жидкой фазе;
Дж коэффициент диффузии второго компонента в жидкой фазе;
Максимальная скорость затвердевания из условия теплового баланса на фронте затвердевания в предположении Тж _→ 0 равна
vмакс= где λт коэффициент теплопроводности твердого металла, Вт/м оС;
Тт градиент температуры в твердой фазе, оС/м;
ρт плотность твердой фазы, кг/м3;
L удельная теплота кристаллизации, кДж/кг.It should be noted that the flat crystallization front is stable in the absence of concentration supercooling, which is determined by the condition:
≥ -ω l where T W the temperature gradient in the liquid phase, about C / m;
V in the speed of solidification, m / s;
ω l the tangent of the slope of the liquidus line of the alloy;
C t is the relative concentration of the second alloy component in the solid phase;
k p component distribution coefficient equal to
k p = where C w the relative concentration of the second component in the liquid phase;
Well diffusion coefficient D of the second component in liquid phase;
The maximum rate of solidification from the condition of the heat balance at the solidification front under the assumption T W _ → 0 is
v max = where λ t the coefficient of thermal conductivity of the solid metal, W / m about ;
T t the temperature gradient in the solid phase, about C / m;
ρ t the density of the solid phase, kg / m 3 ;
L is the specific heat of crystallization, kJ / kg.
Использование предлагаемого способа с последовательно направленной кристаллизацией отливок по сравнению с существующими способами имеет следующие преимущества:
увеличение производительности в несколько раз в связи с применением его на существующем высокопроизводительном оборудовании (например, на карусельных многопозиционных кокильных машинах с многоместными кокилями);
увеличение выхода годного (до 90% и более) за счет отсутствия литниковой системы;
возможность получения оливок из композиционных сплавов за счет создания фронта кристаллизации.Using the proposed method with sequentially directed crystallization of castings in comparison with existing methods has the following advantages:
several times increase in productivity due to its use on existing high-performance equipment (for example, on rotary multi-position chill machines with multi-seat chill molds);
increase in yield (up to 90% or more) due to the lack of a sprue system;
the possibility of obtaining olives from composite alloys by creating a crystallization front.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5045249 RU2052316C1 (en) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Casting method with successively directed crystallization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5045249 RU2052316C1 (en) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Casting method with successively directed crystallization |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2052316C1 true RU2052316C1 (en) | 1996-01-20 |
Family
ID=21605743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5045249 RU2052316C1 (en) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Casting method with successively directed crystallization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2052316C1 (en) |
-
1992
- 1992-02-24 RU SU5045249 patent/RU2052316C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Белоусов Н.Н. Плавка и разливка сплавов. Биб-ка литейщика, вып.10. Л.: Машиностроение, 1981, с.65 - 67. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3690367A (en) | Apparatus for the restructuring of metals | |
US3538981A (en) | Apparatus for casting directionally solidified articles | |
JP3068185B2 (en) | Metal casting | |
RU2460607C2 (en) | Device and method for subsequent casting of metals having equal or similar shrinkage factors | |
US3700023A (en) | Casting of directionally solidified articles | |
JPH0126796B2 (en) | ||
US3752221A (en) | Mold apparatus for casting with downward unidirectional solidification | |
CN111922322A (en) | Directional solidification device and casting method | |
US3421569A (en) | Continuous casting | |
JPS5845338A (en) | Alloy remelting method | |
US3598172A (en) | Process of casting with downward-unidirectional solidification | |
RU2052316C1 (en) | Casting method with successively directed crystallization | |
US4270594A (en) | Method and apparatus for producing directionally solidifying cast pieces | |
US3608617A (en) | Art of making precision castings | |
US3749149A (en) | Method and an electro-beam furnace for ingot production | |
US2546517A (en) | Metal casting | |
RU2744601C2 (en) | Cooling furnace for directional solidification and cooling method using such furnace | |
JPH07155897A (en) | Mold structure and casting method | |
GB1216776A (en) | Metal casting and solidification | |
JPH0234262B2 (en) | ||
US3543284A (en) | Process for casting single crystal shapes | |
RU2623941C2 (en) | Method of obtaining large-dimensional castings from heat-resistant alloys by directed crystalization | |
US4487247A (en) | Chill casting methods | |
US3587710A (en) | A method of continuously casting metals | |
RU2040362C1 (en) | Method of guided cast hardening |