Патент на изобретение №2285577
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ЛИТЬЯ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к литью алюминиевых сплавов по газифицируемым моделям и может быть использовано в авиационной технике и автомобилестроении. Сспособ включает сборку моделей и элементов литниковой системы, нанесение газопроницаемого противопригарного покрытия на модель, формовку модели в литейной форме в песке и заливку литейной формы металлом. Покрытие имеет следующий состав, мас.%: 2%-ный раствор поливинилбутираля в изопропиловом спирте 38-49, олифа 1-2, маршалит – остальное. Толщина покрытия составляет 0,1-0,3 мм. Обеспечивается получение качественных фасонных отливок с повышенными механическими свойствами, повышение надежности и ресурса изделий из алюминиевых сплавов. 1 табл.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к литейному производству алюминиевых сплавов по газифицируемым моделям, и может быть использовано в авиационной технике и автомобилестроении. Известен способ литья в разовые песчаные формы отливок из сплавов системы Al-Si-Cu-Mg. Способ включает проектирование и изготовление деревянной модели и оснастки, приготовление формовочной, облицовочной и стержневой смесей, изготовление стержней, формовку модели в опоке, заливку металла, охлаждение, выбивку готовой отливки. (В.М.Лебедев, А.В.Мельников, В.В.Николаенко. Отливки из алюминиевых сплавов. – М.: Машиностроение, 1970, стр.216). Недостатками способа литья в песчаные формы являются невозможность получения качественных отливок и недостаточно высокие механические свойства, невысокая точность размеров. Известен способ литья по газифицируемым моделям отливок, включающий погружение модели в форму из сыпучего материала без связующего, заполнение формы жидким металлом, воздействие на форму изостатическим давлением газа. Способ используют в основном для литья изделий из алюминиевых сплавов, имеющих интервал кристаллизации больше 30°С. Геометрия отливок такова, что отношение длины, которая отделяет прибыльную часть слитка от одной или нескольких критических зон образования усадочных раковин, к половине средней толщины отливки вдоль этой длины превышает значение 10. Давление газа составляет 0,1-0,5 МПа. (Патент РФ №1838042.) Известен также способ литья алюминия и его сплавов, включающий установку пенополистироловой модели в контейнер с сыпучим огнеупорным материалом без связующего, заливку форм металлом под газовым давлением, которое начинают поднимать после кристаллизации металла не менее 40% по массе, отличающийся тем, что газовое давление увеличивают до величины в пределах 5-10 МПа. (Патент РФ №1819185.) Недостатками известных способов является большая трудоемкость при получении отливок сложной конфигурации и недостаточно высокие механические свойства. Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ получения литья по газифицируемым моделям, включающий сборку моделей и элементов литниковой системы, имеющих пустотелые полости и газоотводные каналы, нанесение противопригарной краски, формовку в песке, вакуумирование литейной формы и заливку ее металлом при переменном давлении газа над металлом в форме, в котором во время формовки газоотводные каналы и пустотелые полости модели в форме соединяются между собой и с системой приема газов, а при заливке металла в форму давление газа над металлом дважды понижают ниже атмосферного: в начале и в конце заполнения формы металлом, при этом над залитой полостью форм поддерживают избыточное давление газа, превышающее давление на противопригарную краску, но ниже металлостатического давления в форме, причем наносят противопригарную газонепроницаюмую краску. (Патент РФ №1764768.) Недостатками способа-прототипа являются невозможность получения качественных отливок и недостаточно высокие механические свойства. Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа литья по газифицируемым моделям алюминиевых сплавов, преимущественно системы Al-Si-Cu-Mg, обеспечивающего получение качественных фасонных отливок с повышенными механическими свойствами. Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен способ литья алюминиевых сплавов по газифицируемым моделям, включающий сборку моделей и элементов литниковой системы, нанесение противопригарного покрытия на модель, формовку модели в литейной форме в песке, заливку литейной формы металлом, отличающийся тем, что на модель наносят газопроницаемое противопригарное покрытие толщиной 0,1-0,3 мм следующего химического состава, мас.%:
Применение газопроницаемого покрытия заявляемой толщины позволяет осуществлять быстрый отвод образующихся при заливке металлом газообразных продуктов. Газопроницаемое покрытие толщиной менее 0,1 мм не дает возможности получить чистую поверхность отливки, а при толщине покрытия более 0,3 мм увеличивается время кристаллизации, что приводит к увеличению величины зерна и структурных составляющих, следовательно, снижаются значения механических свойств. Только совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения: газопроницаемость противопригарного покрытия, его толщина и химический состав, позволяет получать качественные фасонные отливки с повышенными механическими свойствами. Примеры осуществления Пример 1. Для получения отливок из алюминиевого сплава по газифицируемым моделям производили сборку моделей и элементов литниковой системы. На собранные модели наносили газопроницаемое противопригарное покрытие толщиной 0,1 мм, химического состава, мас.%: 2%-ный раствор поливинилбутираля в изопропиловом спирте – 49, олифа – 1, маршалит – остальное. Производили формовку модели в литейной форме в песке. Заливали литейную форму сплавом АЛ4МС. Примеры 2, 3 для сплава АЛ4МС и 1, 2, 3 для сплава АЛ32 проводили аналогичным образом, см. таблицу. Пример 4. Для получения отливок из алюминиевого сплава по газифицируемым моделям по способу-прототипу производили сборку моделей и элементов литниковой системы с газоотводными каналами. На собранные модели наносили газонепроницаемое противопригарное покрытие марки КР-10 (ПИ1.2.100-78) толщиной 1,5 мм, химического состава, мас.%: дистенсиллиманит марки КДСП (ТУ 48-4-307-74) – 50; гидролизованный раствор этилсиликата 32 с содержанием SiO2 5% (ГОСТ 26371-84) – 23; борная кислота – 1,3 (ГОСТ 18704-73); вода – остальное. Производили формовку модели в литейной форме в песке. Вакуумировали форму (разрежение 60-120 кПа). Заливали литейную форму сплавом АЛ4МС. Для сплава АЛ32 Пример 4 проводили аналогичным образом. В таблице приведены механические свойства образцов, вырезанных из отливок из сплавов системы Al-Si-Cu-Mg, отлитых по предлагаемому способу и по способу-прототипу. Механические свойства определялись после термообработки по режиму Т5 для сплава АЛ4МС нагрев под закалку 3-ступенчатый при температуре 490°С – 4 ч + 500°С – 4 ч + 510°С – 6 ч, закалка в воде 20°С, старение при 160°С – 10 ч, охлаждение на воздухе; для сплава АЛ32 нагрев под закалку 2-ступенчатый при температуре 505°С – 4 ч + 515°С – 6 ч, закалка в воде 20°С, старение при 150°С – 10 ч, охлаждение на воздухе. Из таблицы следует, что для отливок из сплавов АЛ4МС и АЛ32, полученных по предлагаемому способу, предел прочности возрастает на 10-15%, относительное удлинение на 30-50%, плотность литья выше по сравнению с отливками из сплавов АЛ4МС и АЛ32, полученными по способу-прототипу. Отливки, имеющие балл пористости выше 3, бракуются.
Использование предлагаемого способа литья алюминиевых сплавов по газифицируемым моделям значительно упростит процесс, позволит получать качественные и точные отливки, что снизит металлоемкость и повысит надежность в эксплуатации и ресурс изделий из сплавов преимущественно системы Al-Si-Cu-Mg.
Формула изобретения
Способ литья алюминиевых сплавов по газифицируемым моделям, включающий сборку моделей и элементов литниковой системы, нанесение противопригарного покрытия на модель, формовку модели в литейной форме в песке, заливку литейной формы металлом, отличающийся тем, что на модель наносят газопроницаемое противопригарное покрытие толщиной 0,1-0,3 мм следующего химического состава, мас.%:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
в, МПа
, %