СПОСОБ ФАСОННОГО ЛИТЬЯ В КОКИЛЬ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОТЛИВОК ИЗ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ
METHOD OF MOULD GRAVITY DIE CASTING OF LARGE-SIZE CASTS FROM MAGNESIUM ALLOYS

Получение качественных фасонных отливок возможно при плавном заполнении литейной формы (кокиля) жидким металлом и при конструкции ее литниково-прибыльной системы, обеспечивающей последовательно-направленную кристаллизацию металла в литейной форме.
Известен способ литья крупногабаритных тонкостенных деталей (труб, панелей) в металлические формы со сближающими стенками, называемый литьем метода выжимания, обеспечивающий последовательно-направленную кристаллизацию жидкого металла в литейной форме.
Сущность этого способа литья состоит в том, что жидкий металл с некоторым избытком заливается в нижнюю часть раскрытой металлической формы (кокиля). В результате последующего сближения ее стенок жидкий металл поднимается вверх и заполняет форму, а избыток металла, сверх необходимого для формирования отливки, выжимается из формы наружу.
Недостатками этого метода литья являются невозможность получения фасонного литья (деталей), обязательный обогрев литейной формы до высоких температур, близких к температуре кристаллизации сплава, применение механического привода для выжимания жидкого металла сближающимися стенками литейной формы.
Известен способ литья методом последовательно-направленной кристаллизации металла (взятым за прототип), позволяющий получать крупногабаритные отливки, который включает:
- заполнение формы через стальные трубки-стояки, которые перед началом заливки разогреваются электрическим током;
- форма устанавливается на подвижный стол и в процессе заливки опускается вниз по программе;
- трубки-стояки устанавливаются в литейную чашу и закрываются пробками;
- при достижении заданной температуры металла (700-740°С) пробки открываются и металл по трубкам поступает в форму;
- через некоторое время, когда заглубление трубок составит примерно 100 мм, форма начинает опускаться по программе, при этом заглубление трубок остается постоянным до конца заливки;
- число трубок-стояков составляет от 4 до 8, оптимальный диаметр трубок 12 мм;
- кокиль обогревается электрическим током, температурный режим кокиля по высоте обеспечивает последовательно-направленное затвердевание отливки.
Данный метод литья сложен в техническом исполнении, требует строгого выполнения и связан со значительными трудовыми и энергетическими затратами.
Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка способа фасонного литья в кокиль крупногабаритных отливок из магниевых сплавов, обеспечивающего получения качественных отливок (деталей) по чистоте, механическим свойствам и структуре.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предложен способ фасонного литья в кокиль крупногабаритных отливок из магниевых сплавов высотой 800-1200 мм, включающий заливку жидкого металла в кокильную литейную форму через литниковую чашу с магнезитовым фильтром, отличающийся тем, что жидкий металл заливают в неподвижный чугунный кокиль через вертикальные колодцы без использования вертикально-щелевых питателей, а внутреннюю поверхность кокиля перед его заливкой металлом нагревают до температуры 150-200°С и наносят на нее два слоя утеплительной краски различной теплопроводностью с нарастающей снизу вверх толщиной.
Плавное заполнение формы жидким металлом достигается подбором сечения стояков.
Применение предлагаемого способа крупногабаритного литья с использованием блоков стояков из стержневой смеси, холодильников в центральном стержневом узле обеспечивает плавное заполнение формы металлом и последовательно-направленную его кристаллизацию. Все это в совокупности позволяет получить отливки с требуемыми качественными характеристиками по чистоте, прочности, структуре и т.д.
В сравнении со способом-прототипом предлагаемый способ фасонного литья крупногабаритных деталей из магниевых сплавов имеет следующие преимущества.
1. Простота технологического изготовления и сборки литейной формы.
2. Отсутствие стояков и стальных трубок.
3. Отсутствие операции по очистке бывших в употреблении стальных трубок-стояков от окислов и шлаков.
4. Отсутствие подвижного стола и подвижной литейной формы.
5. Отсутствие подвода электроэнергии к литейной форме.
Все указанные преимущества позволяют значительно снизить энергетические, трудовые затраты и повысить экологию окружающей среды при производстве крупногабаритных фасонных отливок.
Пример осуществления
Нагревают внутреннюю поверхность кокиля до 150-200°С и на нее наносят два слоя утеплительной краски с различной теплопроводностью с увеличением ее снизу кверху. Кокиль нагревают до температуры 300-350°С, устанавливают подогретый блок стояков и литниковую чаша, в которую загружается нагретый до красного каления магнезитовый фильтр. Готовый жидкий магниевый сплав в железном тигле доставляют к литейной форме и при требуемой технологической температуре 720-760°С производят заливку металлом литейной формы из тигля.
В зависимости от массы отливки используют один или несколько блоков стояков из стержневой смеси, в каждом из которых по два отверстия для течения металла по ним к литейной форме. Жидкий металл через полукольцевой коллектор поступает в литейную форму через вертикальные колодца без щелевых питателей. Выбранная и рассчитанная литниковая система обеспечивает плавное заполнение литейной формы жидким металлом и последовательно-направленную его кристаллизацию, благодаря чему большинство отлитых отливок не имеют дефектов литья (шлаковые, окисные, флюсовые включения, газовые и пористые раковины). Исследование механических свойств производилось на образцах, вырезанных из отливок и на отдельно-отлитых образцах.
Механические свойства отдельно отлитых образцов сплава МЛ5 составляют:
в
в
2
2
σ=26,2 кгс/мм, δ=9,7% и соответствуют требованиям ГОСТа 2856-79, по которому σ=≥23 кгс/мм; 5>5% в термообработанном состоянии Т4.
Химический состав выплавленных сплавов МЛ5, МЛ5пч. Также соответствует указанному ГОСТу.
Таблица
Механические свойства магниевого сплава МЛ5 по вырезанным образцам
Требования
Марка сплава
Индекс деталей
σ<sub>b</sub>, кгс/мм<sup>2</sup>
σ<sub>0,2,</sub> кгс/мм<sup>2</sup>
δ, %
ОСТ 90248-77
МЛ5, Т4
-
16,0
-
2,5
МЛ5, Т6
-
16,0
-
1,0
По спец. ТУ
В-1
14,0
8,0
2,0
В-2
16,0
9,0
2,5
Фактически
МЛ5
В-1
15,2-24,0
11,0-11,9
3,0-7,5
Фактически
МЛ5
В-2
17,5-26,5
10,8-11,8
3,2-12,8
Механические свойства по вырезанным образцам из деталей (таблица) соответствует специальным ТУ. На основании проведенных исследований следует, что применение предлагаемого способа фасонного литья в кокиль крупногабаритных отливок позволяет получать отливки удовлетворительные по всем показателям качества.
Список литературы
1. М.Б.Альтман, А.А.Лебедев, М.В.Чухров «Плавка и литье легких сплавов». Издательство «Металлургия», Москва, 1969 г.