Патент на изобретение №2375148

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВКИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью в кокиль металлов и сплавов. Кокиль заполняют перегретым металлом на 65-90% объема. В процессе кристаллизации металла кокиль подвергают вертикальному вибрационному воздействию с частотой 240-280 Гц и амплитудой, равной 2-3 высотам кокиля. Обеспечивается получение неоднородной структуры отливки.

Широко известен способ получения отливки литьем в кокиль, принятый автором за прототип.

Этот способ включает в себя заливку расплавленного металла в кокиль, где происходят процессы кристаллизации и затвердевания расплавленного металла.

Недостатком данного способа получения отливки является однородность структуры по всему ее объему, одинаковые плотность и прочность. Однако, при расчете на прочность отливки, согласно эпюрам разрушающих сил, наибольшие напряжения и перемещения испытывают наружные слои отливки, а наименьшие – серединные слои. Этим обусловлена ненужность однородной структуры отливки, которая определяет большой расход металла.

Следовательно, для уменьшения расхода металла структура отливки должна быть неоднородной: наружные поверхности отливки должны состоять из металла максимальной плотности и прочности, а серединная часть отливки – из минимальной.

Целью предлагаемого изобретения является снижение расхода металла за счет получения отливки с неоднородной структурой.

Указанная цель достигается тем, что кокиль, заполненный перегретым металлом на 65-90% объема, в процессе кристаллизации подвергают вертикальному вибрационному воздействию, в результате чего структура отливки получается неоднородной.

Способы получения отливки с неоднородной структурой не были выявлены автором при изучении данной и смежных областей техники, и, следовательно, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «новизна».

Сопоставительный анализ заявляемого способа получения отливки с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что кокиль, заполненный перегретым металлом на 65-90% объема, в процессе кристаллизации подвергают вертикальному вибрационному воздействию. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения «существенные отличия».

Пример

Предлагаемым способом получали отливки диаметром 30-60 мм и высотой 60-120 мм из алюминиевого сплава. Перегретый металл заливали в кокиль, установленный на обычной вибрационной машине для формовки, закрывали графитовой пробкой, герметизировали, и подвергали вертикальному вибрационному воздействию с частотй 240-280 Гц и амплитудой, равной двум – трем высотам кокиля.

При частоте менее 240 Гц и амплитуде менее 2 высот кокиля не возникал эффект интенсивного перемешивания металла.

Увеличение частоты более 280 Гц и амплитуды более 3 высот кокиля вело к разрушению вновь образующейся неоднородной структуры жидким металлом, находящимся в серединной части отливки.

Соотношение объема перегретого металла к объему кокиля было в интервале 65-90%.

При соотношении более 90% не возникал эффект интенсивного перемешивания перегретого металла.

При соотношении менее 65% наружная поверхность отливки формировалась не полностью.

На поперечном и продольном срезах отливок, полученных при оптимальных параметрах частоты, амплитуды и объема, было видно, что их структура получалась неоднородной. У наружных стенок отливки металл затвердевал в виде монолита, далее металл затвердевал в виде мельчайших пор, а в серединной части отливки – в виде пор большого диаметра.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить расход металла для получения отливки на 10-35%.

Формула изобретения

Способ получения отливки литьем в кокиль металла из одного или нескольких компонентов, отличающийся тем, что кокиль заполняют перегретым металлом на 65-90% объема и в процессе кристаллизации металла подвергают вертикальному вибрационному воздействию с частотой 240-280 Гц и амплитудой, равной 2-3 высотам кокиля.