SU1138240A1 - Способ получени литых штампов - Google Patents
Способ получени литых штампов Download PDFInfo
- Publication number
- SU1138240A1 SU1138240A1 SU833531494A SU3531494A SU1138240A1 SU 1138240 A1 SU1138240 A1 SU 1138240A1 SU 833531494 A SU833531494 A SU 833531494A SU 3531494 A SU3531494 A SU 3531494A SU 1138240 A1 SU1138240 A1 SU 1138240A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- layer
- alloy
- cooling
- liquid nitrogen
- cast
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 37
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 16
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 12
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 12
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 3
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 2
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 2
- 238000007713 directional crystallization Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- UUDAMDVQRQNNHZ-UHFFFAOYSA-N (S)-AMPA Chemical compound CC=1ONC(=O)C=1CC(N)C(O)=O UUDAMDVQRQNNHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000015943 Coeliac disease Diseases 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002631 hypothermal effect Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003110 molding sand Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЫХ ШТАМПОВ, включающий послойную заливку сплава в литейную форму и направленное охлаждение со стороны нижнего торца заготовки, отличающийс тем, что, с целью повышени качества литых заготовок и снижени себестоимости, первый слой заливают из высоколегированной износостойкой стали толщиной 10-50% объема литейной формы и ведут его охлаждение с помощью жидкого азота, а после затвердевани его 30-80°/о в литейную форму заливают второй слой из сплава с теплопроводностью , больщей на 20-100%, и температурой начала затвердевани , меньшей на 60-100°С, чем у сплава первого сло , а направленное охлаждение с помощью жидкого азота прекраш.ают при температуре сплава второго сло , равной 780-800°С. (Я оо СХ) ю 4 I Жидкий азот Фиг.1
Description
Изобретение относитс к литейному производству , а именно к .литью штампов с направленным затвердеванием.
Известен способ лить деталей, включаюпхий охлаждение отдельных частей формы, например, жидким азотом 1.
Недостатком этого способа применительно к литью штампов вл етс их высока стоимость, вызванна применением высоколегированной стали на весь их объем.
Наиболее близким к изобретению по технической суш.ности и достигаемому результату вл етс способ получени литых заготовок , преимущественно сплавов, включающий послойную заливку металла в литейную форму и направленное охлаждение со стороны нижнего торца заготовки 2.
Однако известный способ характеризуетс высокой стоимостью и не обеспечивает высокое качество штампов из-за сравнительно низкой -теплопроводности высоколегированной инструментальной стали, что отрицательно сказываетс на стойкости штампов.
Целью изобретени вл етс повышение качества литых заготовок и снижение себестоимости .
Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу получени литых заготовок , преимущественно штампов, включающему послойную заливку сплава в литейную форму и направленное охлаждение со стороны нижнего торца заготовки, первый слой заливают из высоколегированной износостойкой инструментальной стали толщиной 10-50% объема литейной формы и ведут его охлаждение с помощью жидкого азота, а после затвердевани его 30-80% в литейную форму заливают второй слой из сплава с теплопроводностью, большей на 20-100%, и температурой начала затвердевани , меньшей на 60-100°С, чем у сплава первого сло , а направленное охлаждение с помощью жидкого азота прекращают при температуре сплава второго сло , равной 780-800°С.
Применение сплава дл заливки второго сло , обладающего теплопроводностью, большей на 20-100%, чем у спалава дл заливки первого сло , обеспечивает ускорение процесса окончательной кристаллизации и, как следствие, увеличивает производительность способа получени литых щтампов, а также улучшает услови теплопередачи при самоотпуске. Кроме того, при эксплуатации высока теплопроводность основани штампа позвол ет улучшить теплоотвод от разогретой рабочей поверхности инструмента на массу или холодильник, устанавливаемый в держателе штампа, что существенно снижает градиент температуры и уровень термических напр жений в контактной зоне штампа и вследствие этого обусловливает повышение его работоспособности .
Интервал различи теплопроводности обусловлен тем, что низколегированные углеродистые стали, которые следует примен ть при заливке второго сло , имеют теплопроводность выще, чем у высоколегированной стали, на величину указанных значений . В частности, штамповые высоколегированные стали типа 45ХЗВЗ МФСЛ (ДИ-23}, 4ХЗВ2Ф2М2СЛ имеют коэффициент теплопроводности в 1,7-2,0 раза меньше, чем углеродистые малолегированные стали типа 45ХС, 40Х, У8.
Меньша на 60-100°С температура начала кристаллизации сплава дл второ , го сло выбираетс из условий обеспечени необходимого переохлаждени незакрио таллизовавшегос объема залитого высоколегированного металла. При этом необходимо , чтобы температура заливаемого дл второго сло сплава была не менее чем на
0 20-40°С Ниже, чем температура начала затвердевани первоначального залитого сплава дл первого сло .
Применение интенсивного, например с помощью жидкого азота, охлаждени со
. стороны нижнего торца обеспечивает направленную , снизу-вверх, кристаллизацию заготовки, что позвол ет получить мелкодисперсную с благопри тной дл износостойкости ориентировкой зерен структуру гравюры штампа. При этом дл получени
0 композитной структуры переходного сло , состо щего из пластической основы малолегированной стали, армированной кристаллами высокс.югированной .стали, а также с целью предотвращени образовани на поверхности раздела неслитин и окисных
пленок заливку второго сплава дл второго сло начинают в момент, когда направленно закристаллизовалось только 30-80% сплава , оформл ющего первый слой. Нижнее значение указанного интервала ограничиQ ваетс необходимостью сохранени условий направленной кристаллизации дл легированного расплава, а верхнее - услови ми формировани оптимального по величине переходного сло .
Дополнительное переохлаждение 70-20%
5 оставшегос незакристаллизованным объема высоколегированной стали продолжаетс при заливке формы малолегированным сплавом, имеющим температуру на 20-40°С меньшую, чем температура сплава первого сли , что ускор ет процесс формировани (за счет резкого возрастани центров кристаллизации ) композитного переходного сло с мелкозернистой структурой. Образовани такого переходного сло в штампе повышает его термоциклическую стойкость и сопро5 тивление хрупкому разрушению.
Прекращение интенсивного направленного охлаждени со стороны гравюры штампа в момент, когда температура сплава, идущего дл оформлени второго сло , равна
780-800°С, предназначено дл самоотпуска сло из высоколегированного crv.aa.
На фиг. 1 изображено устройство дл реализации, предлагаемого способа, стади кристаллизации высоколегированного сплава , оформл ющего первый слой; на фиг. 2 - то же, стади заливки второго сло ; на фиг. 3 - схема строени слоев заготовки.
Устройство дл реализации способа (фиг. 1) содержит кристаллизатор 1 с испарительной камерой 2 дл жидкого азота, боковую полуформу 3, верхнюю полуформу 4 с выполненными в ней литником 5 и прибылью 6.
Способ реализуют следующим образом .
Жидкий расплав высоколегированного сплава через канал 5 заливают в полость 7 формы и одновременно подают жидкий азот в испарительную камеру 2. Интенсивное охлаждение через испарительную камеру 2 обеспечивает в полости 7 формы направленную снизу вверх кристаллизацию расплава. Направленную кристаллизацию осуществл ют в течение времени, необходимом дл затвердевани 30-80% объема залитого высоколегированного сплава. При этом образуетс слой направленно закристаллизовавшегос расплава 8 (фиг. 1), а часть (20-70%) расплава 9 (фиг. 1) остаетс незакристаллизовавщейс .
Затем в полость формы 7 (фиг. 2) производ т заливку сплава 10, характеризующегос высокой теплопроводностью и пониженной на 60-.100°С, чем у сплава залитого дл оформлени первого сло , температурой ликвидуса. При этом температуру заливаемого дл второго сло сплава назначают на 20-40°С ниже температуры ликвидуса первично залитого сплава, что вследствие дополнительного переохлаждени незакристаллизовавшейс части расплава за счет смешивани двух сплавов создает благопри тные услови дл ускорени процесса кристаллизации и формировани мелкозернистого переходного сло . После заверщени кристаллизации металла во всем объеме охлаждение формы жидким азотом прекращают при температуре тела отливки, равной 780 800°С.
Структура отливки штампа, полученного предлагаемым способом состоит из трех характерных зон (фиг. 3). Зона 11 рабочей поверхности шт:ампа представлена износостойким слоем из столбчатых дисперсных кристаллов высоколегированной стали, переходного сло 12 с композитной структурой, основу которой формирует высокотеплопроводный пластичный металл, армированный кристаллами высоколегированной стали. Структура сло имеет плавный переход как по химическому составу так и по размеру зерен от поверхностнолегированного сло к основанию штампа.
Последн зона 13, относ ща с к телу штампа, практически не отличаетс по химическому составу от.заливаемого сплава дл второго сло . ч
Пример. В качестве опытных штампов,
изготовл емых по предлагаемому способу,
выбраны ковочные штампы дл процесса
Автофордж. Размеры штампа: ширина
150 мм, длина 180 и вьгсота 80 мм.
При Опробовании способа дл гравюры
0 штампа выбирают высоколегированную сталь 4ХЗВ2Ф2М2СЛ, а дл изготовлени тела штампа - высокотеплопроводную сталь 9ХС.
Элементы формы «1, «3, «4 (фиг. 1) изготавливаютс из цирконового концентрата КЦЭ-1, ОСТ 48-82-74 с добавкой фенолформальдегидной смолы СФП-011Л, ГОСТ 6-05-441-78 в количестве 2, по массе. Указанные элементы формы изготавливаютс по металлическим модел м.
0 При этом металлические модели предварительно подогреваютс до 250°С и покрываютс из пульверизатора термостойким каучуком СКГ -3, ВТЛУ 51-57. Полимеризаци формовочной смеси осуществл етс при нагреве модели до 400°С. в течение
25 мин. Испаритель азота изготовл етс из жаростойкого чугуна. Плавка сталей производитс в индивидуальной печи. Заливка стали 4ХЗВ2Ф2М2СЛ осуществл етс при 1560°С (температура ликвидуса 1507°С,
Q а заливка стали 9ХС - при 1480°С (температура ликвидуса 1432°С).
При направленной кристаллизации в зависимости от химического состава стали дисперсна структура может образоватьс лишь при определенных значени х соотношени G/R, где G - градиент температур у фронта кристаллизации; R - скорость кристаллизации. Экспериментально установлено , что дисперси структуры с размерами чеек 1,2-3,0 мкм дл стали 4ХЗВ2/ 2М2СЛ достигаетс при G/R f 80 мин/мм при скорости роста кристаллов, R 2,73 мм/мин. При этом обеспечиваетс градиент температуры в расплаве ,4С/мм,
5 Продолжительность затвердевани стали 4ХЗВ2Ф2М2СЛ устанавливаетс экспериментально и составл ет 1,2 мин. Окончательное затвердевание (второй этап) завершаетс по истечении 30 мин. Затем форма охлаждаетс до температуры тела штампа
0 780-800°С, а отливка без охлаждени азотом выдерживаетс в форме в течение 60 мин дл протекани самоотпуска гравюры штампа при 620-660°С. Интервал температуры при самоотпуске выбираетс из условий
г обеспечени оптимальной твердости штампа, HRC 48-50.
Использование предлагаемого способа в народном хоз йстве позвол ет повысить
качество, а соответственно и работоспособность литых штампов за счет формировани на рабочих поверхност х малодисперсного высоколегированного сло , характеризующегос высокой износостойкостью, мелкозернистого в зкого переходного сло и основани из сплава более теплопроводного, экономить дефицитные высоколегированные
стали, так как 70-50% объема штампа выполнено из более теплопроводной, низколегированной стали, что также снижает себестоимость штампа и кроме того, повысить производительность вследствие сокращени времени кристаллизации путем заливки сплава второго сло с меньшей температурой кристаллизации.
I Жидкий азот
Фиг. 2
Фиг.Ъ
Claims (1)
- СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЫХ ШТАМПОВ, включающий послойную заливку сплава в литейную форму и направленное охлаждение со стороны нижнего торца заготовки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества литых заготовок и снижения себестоимости, первый слой заливают из высоколегированной износостойкой стали толщиной 10—50% объема литейной формы и ведут его охлаждение с помощью жидкого азота, а после затвердевания его 30—80% в литейную форму заливают второй слой из сплава с теплопроводностью, большей на 20—100%, и температурой начала затвердевания, меньшей на 60—100°С, чем у сплава первого слоя, а направленное охлаждение с помощью жидкого азота прекращают при температуре сплава второго слоя, равной 780—800°С.SU „„ 1138240Фиг. 1
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833531494A SU1138240A1 (ru) | 1983-01-04 | 1983-01-04 | Способ получени литых штампов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833531494A SU1138240A1 (ru) | 1983-01-04 | 1983-01-04 | Способ получени литых штампов |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1138240A1 true SU1138240A1 (ru) | 1985-02-07 |
Family
ID=21042459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU833531494A SU1138240A1 (ru) | 1983-01-04 | 1983-01-04 | Способ получени литых штампов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1138240A1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507026C2 (ru) * | 2012-04-13 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) | Способ получения литых биметаллических штампов системы ферритная сталь - алюминиевый чугун |
-
1983
- 1983-01-04 SU SU833531494A patent/SU1138240A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Авторское свидетельство СССР № 76497, кл. В 22 D 27/04, 1947. 2. Авторское свидетельство СССР № 520189, кл. В 22 D 27/04, 1974. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2507026C2 (ru) * | 2012-04-13 | 2014-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) | Способ получения литых биметаллических штампов системы ферритная сталь - алюминиевый чугун |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8574476B2 (en) | Method of manufacturing expendable salt core for casting | |
| CN102994784A (zh) | 强磁场复合变质剂细化过共晶铝硅合金中相组织的方法 | |
| CN1174106A (zh) | 以连续及半连续铸造方式制备梯度材料的方法 | |
| JPH05505343A (ja) | 過共晶Ａ１―Ｓｉ合金の調整鋳造 | |
| CN104942271A (zh) | 一种铍铝合金板材及其制备方法 | |
| SU1138240A1 (ru) | Способ получени литых штампов | |
| CA2040369A1 (en) | Camshafts | |
| AU633154B2 (en) | Method of controlling the rate of heat extraction in mould casting | |
| CN106623862A (zh) | 一种双液复合铁基双金属铸造方法 | |
| RU2335377C1 (ru) | Способ изготовления точных отливок в керамических формах с кристаллизацией под давлением | |
| JPH06142869A (ja) | 鋳鉄製シリンダライナの製造方法と装置 | |
| Fraś et al. | Theoretical model for heterogeneous nucleation of grains during solidification | |
| CN112828245A (zh) | 一种生产挤塑机筒体螺纹套的制造方法及其制造模具 | |
| RU2290277C1 (ru) | Способ получения литых биметаллических штампов сталь - алюминий | |
| KR900001097B1 (ko) | 플래스틱 성형용 주조금형 | |
| JPH11226723A (ja) | 過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金ダイカスト部材及びその製造方法 | |
| CN102069153A (zh) | 一种薄壁球铁齿坯的铸造方法 | |
| CN114472841B (zh) | 压铸铝合金及其制备方法、转子端盖前驱体 | |
| JPS6330147A (ja) | ピストンリングの製造方法 | |
| JPS5952019B2 (ja) | 小型シリンダライナ製造方法 | |
| JP3339333B2 (ja) | 溶融金属の成形方法 | |
| Minkoff et al. | Solidification/liquid state processes | |
| PL171822B1 (pl) | Sposób wytwarzania wyrobów odlewanych z zeliwa w jednej czesci PL PL | |
| RU2677645C1 (ru) | Способ получения литых биметаллических штампов системы "ферритокарбидная сталь - аустенитно-бейнитный чугун" | |
| Flemings | A Short History of MIT Studies on Fluid Flow in Solidification, 1952-2009 |