ВСТАВКА ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ЧУГУНА В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ

Полезная модель относится к литейному производству, а именно к внутриформенному модифицированию чугуна, обеспечивающему эффективное графитизирующее действие, и может быть использовано при производстве разностенных отливок.
Модифицирование чугуна в форме производится с целью способствования графитизации и предотвращения отбела. Здесь решающее значение имеет растворимость, химический состав и время расплавления модификатора.
Известна вставка для осуществления внутриформенного модифицирования чугуна,(см. Патент ФРГ №2425122 по кл. C 21 C 1/10, заявл.24.05.74 опубл. 19.12.74), устанавливаемая в литниковом ходе, выполненная в виде вставки из цилиндрических дисков, с возможностью контактирования по всей поверхности с расплавом, протекающим по специальным каналам, выполненным в литниковом ходе.
Недостатком известной вставки является низкое качество получаемых отливок, т.к. при ее использовании происходит повышенный расход металла на литниковые каналы и недостаточное модифицирование первых порций расплава.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является Вставка для модифицирования чугуна в литейной форме (см Патент России №1066738 по кл. B 27 D 27/20, заяв. 31.00.81 опубл. 15.01.84), выполненная в виде цилиндра из графитизирующих компонентов, при этом она в верхней части выполнена в виде усеченного конуса, обращенного вверх меньшим основанием, причем высота цилиндра составляет (0,5-l,5)d, диаметры большего и меньшего оснований усеченного конуса равны
соответственно (0,3-0,5)d и (0,l-0,3)d, а его высота - (0,5-l,5)d, где d - диаметр цилиндра.
Недостатком известной вставки также, как и в аналоге, является низкое качество получаемых отливок, так как не происходит требуемого модифицирования первой порции расплава, который, не встречая препятствий на своем пути в литниковом канале, не сможет единовременно разогреть вставку и даже ее верхнюю конусную часть до состояния интенсивного растворения, что приводит к частичному отбелу в тонких участках отливки.
Задачей полезной модели является повышение качества получаемых отливок, путем обеспечения однородной структуры металла во всех ее участках.
Техническим результатом является повышение качества модифицирования первых порций расплава за счет задержки его в литниковом канале с помощью пластины, выполненной в виде заглушки, до ее нагрева и растворения.
Технический результат осуществляется тем, что в известной вставке для модифицирования чугуна в литейной форме, выполненной из графитизирующих компонентов в виде цилиндра, согласно полезной моделе, она представляет собой таблетку, скрепленную с прямоугольной металлической пластиной, установленной в виде заглушки в углублении литникового канала, с возможностью перекрытия последнего перед входом в литниковую форму, при этом пластина выполнена толщиной 0,5-2,5 мм, а диаметр таблетки выполнен равным или меньшим высоты участка литникового канала, расположенного между прямоугольной пластиной и входом в литниковую форму, а прямоугольная металлическая пластина выполнена из металла близкого к составу расплава.
Проведенные исследования по источникам патентной и научно-исследовательской информации показали, что предлагаемая полезная модель
неизвестна и не следует явным образом из изученного материала, т.е. соответствует критерию «новизна».
Предлагаемая вставка для модифицирования чугуна в литейной форме может найти применение при производстве разностенных машиностроительных и других отливок, в том числе на автоматических формовочных линиях и может быть изготовлена на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, так как для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, т.е. полезная модель соответствует критерию «промышленная применимость».
Выполнение вставки в виде таблетки, скрепленной с прямоугольной металлической пластиной, установленной в виде заглушки в литниковом канале, с возможностью фиксации ее с перекрытием последнего, обеспечивает задержку расплава до заданного разогревания таблетки и ее растворения для модифицирования первой и последующих порций расплава чугуна.
Толщина пластины равная 0,5-2,5 мм обеспечивает необходимую задержку поступления расплава в литейную форму до его насыщения модифицирующими компонентами, при этом, при толщине пластины <0,5 мм происходит слишком быстрое проплавление пластины-заглушки и как следствие - недостаточное модифицирование первой порции расплава чугуна. Если толщина пластины >2,5 мм, то появляется опасность не расплавления ее и «перемерзания» литникового канала
Диаметр и толщина таблетки, выполненной равным или меньшим высоты участка литникового канала, расположенного между прямоугольной пластиной и входом в литниковую форму, зависят от расчетной величины количества модификатора для данной отливки.
Кроме того, прямоугольная металлическая пластина выполнена из металла близкого к составу расплава, что позволяет сохранить заданный состав чугуна, не подвергая его засорению посторонними примесями.
Таким образом, совокупность существенных признаков полезной модели позволяет достичь технического результата, а именно повышения
качества модифицирования первых порций расплава за счет задержки его в литниковом канале с помощью пластины, выполненной в виде заглушки, до ее нагрева и растворения.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
на фиг 1 - изображена литейная форма с установленной внутри нее вставкой для модифицирования чугуна, непосредственно в литейной форме, общий вид в разрезе
на фиг 2 - изображена вставка для модифицирования чугуна в литейной форме, общий вид сбоку и спереди.
В углублении 1 литникового канала 2 литейной формы устанавливают вставку, выполненную в виде таблетки 3, склеенной с прямоугольной пластиной 4, установленной в виде заглушки, с возможностью фиксации ее с перекрытием последнего, при этом пластина 4 выполнена из стали, металла близкого по составу к расплаву чугуна, толщиной 0,5-2,5 мм, а диаметр таблетки 3 выполнен равным или меньшим высоты участка литникового канала, расположенного между прямоугольной пластиной и входом в литниковую форму. Равномерность растворения таблетки 3 обеспечивается ее оптимальной формой и размерами, позволяющими осуществлять равномерную подачу расплава в процессе заливки его через пространство 5, образованное прямоугольным сечением литникового канала 2 и диаметром таблетки 3. В качестве шлакоуловителя в литниковом канале 2, непосредственно за прямоугольной пластиной размещен керамический фильтр 6, с возможностью улавливания непроплавленных остатков таблетки перед входом в литниковую форму.
Вставку для модифицирования чугуна в литейной форме используют следующим образом.
В углубление 1 литникового канала 2 заливают расплав чугуна, который, заполняя пространство 5 вокруг таблетки, 3 достигает выполненной в виде заглушки прямоугольной пластины 4, перекрывающей литниковый канал 2 перед входом в литниковую форму, что обеспечивает задержку
расплава чугуна до нужного разогревания таблетки 3 и ее растворения для модифицирования первой и последующих порций расплава чугуна. По мере прогрева и оплавления таблетки 3, оптимальные размеры которой определяется экспериментально, начинается растворение и проплавление пластины 4, служащей в качестве заглушки, существенная роль которой отнесена к ее толщине, равной 0,5-2,5 мм, что обеспечивает необходимую задержку поступления расплава в литейную форму до его насыщения модифицированными компонентами, при этом необходимую толщину пластины 4 также подбирают экспериментально в зависимости от температурного интервала разливки расплава и металлоемкости формы.
Так, например, температурный интервал разливаемого расплава чугуна (в первую и последнюю формы) составлял от 1360 до 1240°С при относительно малой металлоемкости формы (менее 25 кг). Оптимальную толщину пластины брали 0,5-0,6 мм. Визуально было установлено, что во всех формах при такой толщине наблюдалась достаточная задержка времени проплавления пластины 4, а в структурах отливок готового чугуна отбела не было обнаружено. При толщине пластины 4 менее 0,5 мм в первых формах задержки расплава чугуна практически не наблюдалось, а в отливках чугуна обнаруживали отбел.
При температурном интервале разливаемого расплава чугуна от 1430-1320°С и металлоемкости форм равной и более 400 кг., необходимая продолжительность задержки расплава обеспечивалась пластиной 4 с толщиной металла от 1,5-2,5 мм, при этом отбела в отливках чугуна не наблюдалось. Было установлено, что применение пластины более 2,5 мм нецелесообразно, потому что пластина может не расплавлавиться, т.е. в результате чрезмерной задержки расплава перед пластиной, произойдет кристаллизация и «перемерзание» литникового канала перед ней. Результаты эксперимента сведены в таблицу 1.
Пример. Вставка для модифицирования чугуна, изготовленная из ферросилиция с барием в виде таблетки диаметром 30 мм, толщиной 12 мм,
склееная клеем, например, «жидкие гвозди» с прямоугольной пластиной, выполненной из стали, температура плавления которой 1500°С, размером 50×40×05 мм. При разливке расплава чугуна продолжительность задержки составляла 6 сек, при общей продолжительности наполнения формы - 24 сек. Несмотря на то, что температура плавления стали выше температуры расплава чугуна, последний достаточно быстро ее растворяет (в данном случае за 6 сек). Такая задержка обеспечила модифицирование всего объема металла и отсутствие отбела в отливке.
Таблица 1
№n/n
T-pa°C начало разл-ки
Т-ра°С конец разл-ки
Масса отливки - кг.
Толщина пластины - мм.
Материал брикета
Время заливки формы мин-сек
Наличие отбела
1
1360
1240
23
0,3
Ферросилиций с барием
0-20
отбел - 3 мм
2
1360
1240
23
0,4
-#-
0-22
отбел - 1,5 мм
3
1360
1240
23
0,5
-#-
0-24
нет
4
1430
1320
420
2,0
-#-
2-15
нет
5
1430
1320
420
2,5
-#-
2-28
нет
6
1430
1320
650
2,5
-#-
3-40
нет
Предлагаемая полезная модель по сравнению с прототипом повышает качество модифицирования первых порций расплава за счет задержки его в литниковом канале перед входом в литниковую форму с помощью пластины, выполненной в виде заглушки, до ее проплавления и, как следствие, предотвращает отбел в отливках