RU1299016C - Устройство дл получени монокристаллических отливок из жаропрочных сплавов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к литейному производству, конкретнее к производству отливок специального назначени . Целью изобретени   вл етс  повышени  выхода годных отливок. В нагретую до температуры ликвидуса сплава форму 1 устройства, установленную на холодильник 2 и закрепленную зажимами 3, через питатель 10 литниковой системы заливают жидкий металл, устройство перед, заливкой перевод т в наклоннсэе положение. Форма 1 нмеет рабочую 11 и затравочную 9 полости, .последн   выполнен-а в форме пр мой призмы с основанием в виде равнобедренного треугольника, соединенного вершиной с литниковой системой, при этом высота призмы равна высоте равнобедренного треугольни1 а, а затравочное отверстие расположено на высоте равнобедренного треугольника верхнего основани  затравочной полости 9. Выполнение устройства по изобретению обеспечивает увеличение выхода год-, ных отливок за счет создани  условий , обеспечивающих монокристаллиЧ- ность их. 2; ил 2 табл. ю сл 05

Description

Изобретение относитс  к литейному производству, конкретнее к производству отливок специального назначени .

Целью изобретени   вл етс  повышение выхода годных отливок.

На фиг. 1 изображено устройство дл  получени  монокристаллических отливок в исходном вертикальном поло- зЬении; на фиг. 2 - устройство в положении заполнени  формы расплавом.

Устройство (Фиг. 1) содержит фор му 1, установленную на холодильник 2 и закрепленн;ую при помощи зажимов 3, холодильник, соединенный со штоком 4, на котором расположен ме- ханизм наклона холодильника 5, шток соединен с механизмом подъема и опускани  6. Устройство помещено в нагревательную печь, котора  содержит гра10

15

наклона поверхность хололплыгика, KOTopriH оформл ет дно затравочной по лости формы, оказываетс  под углом 20-30° к горизонту и место в области контакта формы и холодильника, куда подают первые порции заливаемого в форму расплава, оказываетс  на самОм низком уровне. Расплав заливают через питатель 10 в затравочную полость 9 и одновременно в рабочую полость формы 11. Кристаллы, которые образовались в месте контакта с холо дильником при заливке в первых порций расплава, растут вдоль холодильника при посто нно м, по мере течени  расплава по холодильнику, увеличении поперечного размера холодиль ника. Если форма затравочной полости имеет пр моугольное сечение, тогда

25

I...

фитовый муфель 7 и индуктор 8. Затра-«О кристаллы, растущие вдоль холодиль- вочна  полость 9 формь 1 выполнена ника, укрупн лись бы только за счет в виде пр мой призмы, в сечение которой равнобедренный треугольник. Така  форма затравочной полости обеспечивает укрупнение в поперечном размере кристаллов, растущих вдоль холодильника . Питатель 10 литниковой системы формы расположен в вершине треугольника , лежащего в верхнем осно вании призмы, что обеспечивает подачу расплава по ребру точно в вершину треугольника, лежащего в-нижнем основании призмы, поверхность которого оформлена холодильником. Рабо - ча  полость формы 11. отделена от затравочной полости 9 перегородкой 12 с отверстием дл  отвода единствен30

35

конкурирующего роста. Чем больше рас шир етс  поперечный размер затравочной полости по мере течени  расплава вдоль поверхности холодильника, тем больше в поперечном размере будут растущие вдоль холодильника зерна. Однако слишком большой угол при вершине равностороннего треугольника, леж.ащего а основании затравочной полости , ведет к неоправданному увеличению размеров :затравочной полости. Рационально угол при вершине иметь

30-45. Высота затравочной полости назначаетс  такой, чтобы при наклоне перед заливкой, горизонталь а-а проведенна  из самой верхней точки на поверхности холодильника, котора  оформл ет дно затравочной полости, нигде не пересекала верхнюю поверх- ность затравочной полости (фиг. 3). Если часть верхней поверхности затравочной полости будет расположена при наклоне формы перед заливкой ниж такой горизонтали, то перемещение расплава вдоль своей свободной поверхности и обновление головной части нарушитс , после того, как уровен расплава окажетс  выше верхней поверхности затравочной полости. В зто

ного кристалла.

Устройство работает следующим образом.

Форму 1 перед заливкой устанавливают в нагревательную печь и нагревают до температуры ликвидуса сплава с целью предотвращени  зарождени  и развитии на поверхности формы центров кристаллизации во врем  процесса затвердевани . Расплав в тигле плавильной печи перегревают дл  дезактивации примесей и перед заполнением формы снижают температуру расплава до температуры заливки. Подвод т к дну формы холодильник 2, устанавливают и закрепл ют на него форму зажимами 3. Перед началом заливки форму 1 и холодильник 2 отклон ют от их первоначального вертикального поло О

жени  на угол 20-30 в сторону литниковой системы. В результате такого

наклона поверхность хололплыгика, KOTopriH оформл ет дно затравочной полости формы, оказываетс  под углом 20-30° к горизонту и место в области контакта формы и холодильника, куда подают первые порции заливаемого в форму расплава, оказываетс  на самОм низком уровне. Расплав заливают через питатель 10 в затравочную полость 9 и одновременно в рабочую полость формы 11. Кристаллы, которые образовались в месте контакта с холодильником при заливке в первых порций расплава, растут вдоль холодильника при посто нно м, по мере течени  расплава по холодильнику, увеличении поперечного размера холодильника . Если форма затравочной полости имеет пр моугольное сечение, тогда

-

5

О кристаллы, растущие вдоль холодиль- ника, укрупн лись бы только за счет

0

5

конкурирующего роста. Чем больше расшир етс  поперечный размер затравочной полости по мере течени  расплава вдоль поверхности холодильника, тем больше в поперечном размере будут растущие вдоль холодильника зерна. Однако слишком большой угол при вершине равностороннего треугольника, леж.ащего а основании затравочной полости , ведет к неоправданному увеличению размеров :затравочной полости. Рационально угол при вершине иметь

30-45. Высота затравочной полости назначаетс  такой, чтобы при наклоне перед заливкой, горизонталь а-а, проведенна  из самой верхней точки на поверхности холодильника, котора  оформл ет дно затравочной полости, нигде не пересекала верхнюю поверх- ность затравочной полости (фиг. 3). Если часть верхней поверхности затравочной полости будет расположена при наклоне формы перед заливкой ниже такой горизонтали, то перемещение расплава вдоль своей свободной поверхности и обновление головной части нарушитс , после того, как уровень расплава окажетс  выше верхней поверхности затравочной полости. В зтом

случае головна  часть потока будет течь не обновл  сь, пока не затвердеет . В результате нарушитс  рост кристаллов вдоль поверхности холодильника . Из геометрических соотношений (фиг. 3) определ етс  необходима  высота затравочной полости треугольника ABC, угол ABC которого Da-,

0

5

0

312

веч углу наклона фармь и холодильника перед заливкой, так как это углы со перпендикул рными сторонами . Тогда ВС, где АС -. высота затравочной,полости, ВС - длина высоты равнобедренного треугольника, лежащего в нижней части основани  затравочной полости и оформл емом хо- лодильником. При обозначении и необ:ходима  высота затравочной полости h выражаетс  через длину вы- соты равнобедренного треугольника, лежащего в нижнем основании затравочной полости 1ц угол наклона формы и холодильника от вертикали перед за- ливкой с| следующей формулой: ,

h tgq-- Е ,

П Р им ер. Заливали o6f a3Ubi а сечении ftKJO Длиной 200 мм из сплава ЖС6-К, угол при вершине затравочной полости в которую подавалс  первоначально расплав - А5 , . . .-

В качестве материала дл  форм

использовали электрокорунд со св зующим на основе гидролизованногр этилсиликата. Использовались вйдоохлаждаемые медный и стальной холодильники .

В р де, заливок на поверхность холодильников была нанесена краска толщиной О,2-0,4 мм, наполнитель- пылевидный электрокорунд, Ьв зующее- гидролизованньй этилсиликат. Заливали формы при температурах заливки 1А50, 1500, 1550°С.

Скорости движени  головной части

расплава вдоль поверхности холодильника при различных углах наклона фор мы и холодильника перед заливкой q , при которых удалось получить направ- ленньй рост кристаллов вдоль поверх- нести холодильника во врем  з апивки затравочной полости, представлены в -табл. 1.,

температура заливавшегос  в форму расплава;; - есть краска на поверхности холодильника; - - нет краски на поверхности холодильника;

где Т

w

. . j fp . 15

Ч- 35

40

45

.р

ИХ

20

25

30

50

угол наклона и холодильника перед заливкой в сторону литниковой системы;

скорость подъема уровн  расплава в форме, при которой наблюдаетс  рост кристаллов вдоль холодильника;

скорость дв1шени  вдоль поверхности холодильника головной части натекающего на него потока рас- , плава.

На отливках, полученньгх при услови х заливки, когда кристаллы, зародившиес  при попадании на холодильник первых порций расплава, росли вдоль поверхности холодильника по мере всей последующей заливки, было подсчитано количество зерен в направлении , перпендикул рном росту на поверхности отливки, котора  оформл лась холодильником. Замеры проводи лись. в направлении роста кристаллов через 5 мм от вершины основани  затравочной полости, куда попадает в первую очередь расплав при заливке формьт.

. Результаты представлены 6 табл.2, где f - рассто ние от вершины по высоте треугольника основани  призмы.

Ф о р мула и 3 о б р е те н и  

Устройство дл  получени  монокристаллических ртлив ок из жаропрочных сплавов, содержащее керамическую форму с литниковой системой и с рабочей и затравочной полост ми, разделенными перегородкой с затравочным отверстием, холодильник, оформл ющий дно затравочной полости, отличающеес  тем, что, с целью повышени  вьрсода годных отливок, оно снабжено механизмом поворота, а затравочна  полость выполнена в виде пр мой призмы с равнобедренным треугольником в основании,-соединенном вершиной с литниковой системой, при этом высота призмы равна высоте равнобедренного треугольника.

Таблица I