ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВНУТРИФОРМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА

Полезная модель относится к литейному производству, в частности, к литниковым системам, обеспечивающим комплексную обработку жидкого металла при заливке в литейные формы.
Известна литниковая система для внутриформенного модифицирования чугуна, содержащая стояк, подводящий канал, соединенный с реакционной камерой, в которой модификатор размещен в сыпучем виде, шлакоуловитель и отводящий канал (см. Справочник по чугунному литью / Под ред. Н.Г.Гиршовича. - Машиностроение, 1978 г., с.248, рис.III. 2 х).
Недостатком данной литниковой системы является низкое качество отливок из-за неравномерности их литой структуры. Это возникает в результате низкой жидкотекучести и формозаполняемости расплава, температура которого в процессе заливки снижается из-за взаимодействия его с холодным модификатором. Кроме того, загрязненность расплава неметаллическими включениями и неоднородность его структуры из-за неравномерного растворения сыпучего модификатора в расплаве, проходящем через реакционную камеру, приводит к эффекту перемодифицирования первых порций заливаемого в форму металла и последующему ослаблению модифицирования последних порций металла, что также снижает качество отливок.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является литниковая система для внутриформенного модифицирования, содержащая соединенные последовательно между собой стояк, подводящий канал, реакционную камеру с размещенной в ней растворимой модифицирующей вставкой, шлакоуловитель и отводящий канал. (См. авт.св. СССР №1752486, В22С 9/08, В22Д 27/20).
Недостатком известной литниковой системы является низкое качество отливок ввиду неравномерности их литой структуры. Это происходит в результате ухудшения формозаполняемости и жидкотекучести заливаемого расплава металла из-за значительного охлаждения его при контакте с поверхностью модифицирующей вставки, имеющей большую площадь. Кроме того, большие габариты и свободное перемещение модифицирующей вставки в полости реакционной камеры создают в последней дополнительное сопротивление и помехи равномерному течению расплава металла, в результате чего, продолжительность реакции модификатора с различными порциями расплава различна, а, значит, различна и степень модифицирования расплава. Это приводит к неравномерности структуры металла в отливке и снижению качества последней.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении качества отливок путем формирования равномернолитой структуры металла.
Поставленная техническая задача решается тем, что в литниковой системе для внутриформенной обработки жидкого металла, содержащей соединенные последовательно между собой стояк, подводящий канал, реакционную камеру с размещенной в ней растворимой модифицируещей вставкой, шлакоуловитель и отводящий канал, согласно изменению, растворимая модифицирующая вставка дополнительно содержит в своем составе экзотермическую добавку и выполнена в виде брикета, размещенного с возможностью жесткой фиксации в любой части реакционной камеры, при этом объем брикета составляет 0,25-0,50 объема реакционной камеры.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где
- на фиг.1 показана заявляемая конструкция литниковой системы, вертикальный разрез;
- на фиг.2 - фрагмент реакционной камеры с жесткой фиксацией вставки. Литниковая система для внутриформенной обработки жидкого металла содержит соединенные последовательно между собой стояк 1 (фиг.1), подводящий канал 2, реакционную камеру 3 (фиг.1, 2), шлакоуловитель 4 и отводящий канал 5, сообщающийся с полостью 6 формы для отливки. В реакционной камере 3 размещена выполненная в виде брикета 7 растворимая модифицирующая вставка, дополнительно содержащая в своем составе экзотермическую добавку. При этом брикет 7 может иметь любую конфигурацию, например, в виде куба, прямоугольного параллелепипеда и т.п. В качестве экзотермической добавки брикет 7 содержит, например, смесь алюминия и железной окалины, которые обеспечивают протекание экзотермической химической реакции со значительным выделением теплоты. Указанный состав растворимого брикета 7 комплексно влияет на расплав металла, обеспечивая модифицирование расплава с одновременным повышением его температуры. Это приводит к повышению жидкотекучести металла и, соответственно, формозаполняемости.
При этом объем растворимого брикета 7 (фиг.1, 2)составляет 0,25 - 0,50 объема реакционной камеры 3, в которой брикет 7 размещен с возможностью жесткой фиксации в любой ее части. Для этого могут быть использованы фиксирующие элементы 8 известной конструкции, например, в виде штырей, посредством которых растворимый брикет 7 жестко крепится к днищу 9 (фиг.2) и/или к стенкам 10 реакционной камеры 3.
Таким образом, заявляемое конструктивное выполнение литниковой системы позволит при стационарном положении растворимого брикета 7 указанного состава создать в реакционной камере 3 условия для равномерного модифицирования расплава металла с одновременным разогревом его до температуры, обеспечивающей высокую жидкотекучесть и формозаполняемость в течение всего процесса заливки расплава в полость 6 формы. Это обеспечит формирование равномерной литой структуры металла изготавливаемых отливок, а следовательно, повысит их качество.
Выполнять брикет 7, объем которого меньше 0,25 объема реакционной камеры 3, нецелесообразно, так как в этом случае разогревающее и модифицирующее действие его на расплав будет незначительным, что снизит жидкотекучесть и формозаполняемость. В результате структура металла изготавливаемой отливки будет неоднородной, что приведет к снижению ее качества.
Если объем брикета 7 превысит 0,50 объема реакционной камеры 3, то это приведет к значительному перегреву расплава металла, размыву стенок литниковой системы и загрязнению расплава неметаллическими включениями. Кроме того, переизбыток модификатора в расплаве приведет к ухудшению формозаполняемости, а значит, и к неравномерности литой структуры отливки, что снизит качество последней.
Литниковая система работает следующим образом. Перед сборкой и заливкой полости 6 (фиг.1) формы для отливки расплавом металла в реакционную камеру 3 помещают брикет 7, состоящий из модифицирующей и экзотермической добавок. При этом брикет 7 жестко фиксируют в любой части камеры 3 посредством фиксирующих элементов 8 (фиг.1, 2), например, штырей. Затем в стояк 1 (фиг.1) подают расплав металла, который по подводящему каналу 2 попадает в реакционную камеру 3, где, взаимодействуя со всех сторон с поверхностью брикета 7, равномерно растворяет поверхностные слои последнего. В результате этого происходит нагрев расплава металла за счет экзотермического теплового эффекта химической реакции взаимодействия с экзотермическими добавками и одновременное насыщение расплава модифицирующими элементами. Затем, равномерно прогретый и модифицированный расплав поступает в шлакоуловитель 4, где происходит очистка его от неметаллических включений. Далее через отводящий канал 5 расплав поступает в полость 6 формы для отливки, заполняя ее. После кристаллизации и охлаждения отливку вместе с литниковой системой извлекают из литейной формы, отделяют от литниковой системы и направляют на последующую очистку и механическую обработку.
Таким образом, заявляемая литниковая система позволяет повысить качество отливок за счет формирования равномернолитой структуры металла путем обеспечения высокой жидкотекучести металла и формозаполняемости.