Об оптимизации литниково-питающих систем для стальных отливок по выплавляемым моделям

УДК 621.74

ОБ ОПТИМИЗАЦИИ ЛИТНИКОВО-ПИТАЮЩИХ СИСТЕМ ДЛЯ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

О.В. Богданов, C.B. Дельцов, В.Л. Сивков

ON THE OPTIMIZATION OF THE GATING-FEEDING SYSTEMS FOR STEEL CASTING INVESTMENT CASTING

O.V. Bogdanov, S.V. Deltsov, V.L. Sivkov

Представлены материалы по оптимизации и методам улучшения технологических параметров питания отливок, получаемых методом литья по выплавляемым моделям. Указанные мероприятия основываются на обеспечении принципа направленного затвердевания от тонких стенок отливки к прибылям. Отработка литниково-питающих систем производилась с помощью программ для моделирования литейных процессов.

Ключевые слова: литниково-питающие системы, литьё по выплавляемым моделям, дефекты усадочного характера, нержавеющие стали.

The article presents the materials and methods to optimize process parameters to improve supply of castings produced by investment casting. These measures are based on promoting the principle of directional solidification of thin wall castings for profit. Testing of the gating-supply systems was carried out with a program for simulating casting processes.

Keywords: gating, investment casting, shrinkage defects, corrosion-resistant steel.

На основании известной классификации лит-никово-питающих систем для отливок, получаемых точным литьём, была сделана попытка на ОАО НАЗ «Сокол» дополнить её при производстве отливок авиационного назначения.

Целью данной работы является устранение дефектов усадочного характера в отливках и повышение выхода годного металла посредством оптимизации литниково-питающих систем отливок, получаемых методом литья по выплавляемым моделям.

В качестве базовых технологий взяты технологии производства отливок «Узел крепления» и «Колено», которые изготовлялись из нержавеющей стали 08Х14Н5М2ДЛ. Плавка производилась в индукционных печах с основной футеровкой. Отливки изготовлялись в условиях мелкосерийного производства. Модельный состав включал парафин со стеарином в равных долях. Керамическая суспензия готовилась на основе гидролизованного раствора этилсиликата и наполнителя. В качестве наполнителя керамической суспензии применялся пылевидный кварц. На каждую модель наносилось семь слоев керамического покрытия. Прокаливание керамических оболочковых форм производилось в опоках с засыпкой оболочковых форм опорным наполнителем. Температура прокаливания оболочек перед заливкой 970 °С. На рис. 1, а, б представлена трёхмерная модель отливки «Узел крепления». В программном комплексе ЬУМР1о\у проведено математическое мо-

делирование заливки и затвердевания отливки «Узел крепления», которое подтвердило, что нижняя часть отливки будет поражена дефектами усадочного характера. В связи с указанными недостатками применяемой литниково-питающей системы было предложено доработать её, чтобы обеспечить необходимое питание тепловых узлов отливки. На рис. 1,в представлена трёхмерная модель отливки «Узел крепления» с литниково-питающей системой, в которой рожковые отводы расширены, а питатели в средней части отливки приближены к участкам, в которых формируется усадочная пористость. В результате проведённых мероприятий удалось полностью исключить дефекты усадочного характера в теле отливки.

Аналогичная работа была проведена для отливки «Колено». Моделирование заливки и затвердевания данной отливки подтвердило, что объём прибыли, используемой для питания теплового узла данной отливки, избыточен. После соответствующих расчётов питающая система отливки была уменьшена на 30 %, а затем вновь проведено моделирование заливки и затвердевания отливки. Оно показало, что объём прибыли достаточен для питания теплового узла отливки.

Таким образом, предварительный расчёт литниково-питающих систем посредством моделирования литейных процессов позволяет прогнозировать дефекты усадочного характера и обеспечивать повышение выхода годного металла.

Серия «Металлургия», выпуск 16

59

а)

б)

в)

Рис. 1. Трёхмерная модель отливки «Узел крепления»: а - в сборе; б - по существующей технологии; в - по предлагаемой технологии: 1 - стояк; 2 - прибыли; 3 - питатели; 4 - рожковые отводы

Выводы

1. Анализ результатов моделирования процессов заливки и затвердевания литых заготовок «Узел крепления» позволил внести корректировку в существующую литниково-питающую систему, вследствие чего полностью устранены дефекты усадочного характера в них.

2. В отливках «Колено» определён оптимальный объём прибыли, обеспечивающий питание отливки и повышение коэффициента выхода годного металла с 21 % до 32 %.

Поступила в редакцию 7 марта 2011 г.

60

Вестник ЮУрГУ, № 14, 2011