способ изготовления алюминиевых отливок

Формула изобретения

1. Способ изготовления алюминиевых отливок, включающий заливку формы расплавом в автоклаве и последующее создание избыточного давления в автоклаве, отличающийся тем, что соотношение продолжительности времени от окончания заливки формы до начала приложения избыточного давления и продолжительности времени от начала приложения избыточного давления до достижения максимального значения составляет 1:(1-1,5).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объем формы составляет 40-60% от объема автоклава.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам литья толстостенных, сложнофасонных, крупногабаритных алюминиевых отливок автоклавным способом.

Известен способ изготовления алюминиевых отливок, при котором заливают форму в автоклаве, а затем создают избыточное давление (М.Б.Альтман и др. Плавка и литье легких сплавов. М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1956, с. 120).

В известном способе не регламентированы временные и скоростные параметры создания избыточного давления. Не регламентированы соотношения объемов заливаемой формы и автоклава.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления алюминиевых отливок, при котором заливают форму в автоклаве, а затем создают избыточное давление (Цветное литье. Справочник. Под общей редакцией Н.М.Галдина. М. : Машиностроение, 1989, с. 428). Алюминиевые сплавы в жидком состоянии содержат растворенный водород. При затвердевании водород активно выделяется и при кристаллизации в отливках образует рассеянную газовую пористость. Газовая пористость снижает прочностные характеристики отливок. Сущность данного способа заключается в том, чтобы при кристаллизации максимально подавить выделение из расплава растворенного водорода.

В известном способе не регламентированы временные и скоростные параметры создания избыточного давления. Не регламентированы соотношения объемов заливаемой формы и автоклава.

Техническим результатом изобретения является повышение плотности отливок путем исключения (уменьшения) газовой пористости.

Технический результат достигается за счет того, что в способе изготовления алюминиевых отливок, при котором заливают форму в автоклаве, а затем создают избыточное давление, соотношение длительности времени от окончания заливки формы до начала приложения избыточного давления и длительности времени от начала приложения избыточного давления до достижения его максимального значения составляет 1:(1-1,5). Объем формы составляет 40-60% от внутреннего объема автоклава.

Способ реализуют следующим образом.

Изготовляют литейную форму, например, из стержней и собирают в пакет. Форму устанавливают в автоклав. Расплав жидкого алюминия рафинируют, модифицируют известными способами и заливают установленную в автоклаве форму. После заливки герметизируют заливочное отверстие автоклава и создают избыточное давление до (5 0,5) атм.

Максимальный эффект уменьшения газовой пористости достигается при быстром заполнении автоклава воздухом. Установлено, что максимальный эффект достигается, когда соотношение времени от конца заливки формы до начала приложения избыточного давления (t₁) и длительности времени от начала приложения избыточного давления до достижения максимального значения (t₂) составляет 1:(1-1,5). Минимальное соотношение t₁:t₂ достигается при максимальном объеме литейной формы и минимальном объеме автоклава.

Максимальный эффект уменьшения газовой пористости достигается, когда объем формы составляет 40-60% от внутреннего объема автоклава. При объемах формы менее 40% от внутреннего объема автоклава необходимо иметь резервные емкости сжатого воздуха для обеспечения технологических параметров процесса кристаллизации. Достигнуть размещения в автоклаве литейной формы объемом более 60% от внутреннего пространства автоклава не представляется возможным, т. к. необходимо обеспечить удобство обслуживания (установку литейной формы, сборку автоклава с установленной литейной формой, заливку формы в автоклаве через горловину).

Пример конкретного выполнения.

Изготавливают толстостенную корпусную отливку, толщиной до 70 мм. Вес отливки до 80 кг, масса заливаемого сплава до 250 кг. Расплав жидкого алюминия марки АЛ-4 рафинируют, модифицируют известными способами и заливают в установленную в автоклаве форму. Форма занимает 50% от внутреннего объема автоклава. Время t₁ = 10-15 с, время t₂ = 10-22 с.

В таблице 1 приведены результаты исследования газовой пористости и анизотропии в отливках.

В таблице 2 приведены механические свойства отливок в зависимости от вариантов технологии литья.

В вариантах технологий 1-5 представлены отношения t₁/t₂.

Вариант 6 - М.Б.Альтман и др. Плавка и литье легких сплавов. М.: ГНТИЛ по черной и цветной металлургии, 1956, таб. 114, 115, с. 453 - 456. P = 4-5 атм.

Вариант 7 (с кристаллизацией в автоклаве P = 0,5-0,6 МПа) - Г.Б.Строганов. Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1985, таб. 54, 55, 56, с. 131-133.

Вариант 8 - прототип. - Цветное литье. Справочник. Под общей редакцией Галдина Н.М. М.: Машиностроение, 1989, с 428. P = 0,4-2 МПа.

Изобретение позволяет получить плотные отливки без газовой пористости и с качественными показателями механических свойств.