Модифицирующие вставки для отливок из ВЧ и СЧ

Принцип действия.

Модифицирование в форме производится с целью избежаний метастабильной кристаллизации и способствованию графитизации. Здесь решающее значение имеет растворимость, химический состав и время расплавления модификатора.

На рисунке 1 схематечески показано влияние основных параметров модифицирования:

Рис.1 Отбел на клине.

Модификатор А:
Быстрое растворение и сильное, но кратковременное действие модификатора.

Модификатор В:
Медленное растворение и среднее действие модификатора на более длительное время.

Модификатор С:
Оптимальный модификатор с быстрым временем растворения и max действием за все время заливки.

Линия D:
Без модификатора.

Техника использования при машинной формовке отливок и горизонтальном разъеме форм.

Результаты модифицирования показанные на рис. 1 кривая С получены на практике при использовании монолитньх вставок с патентованным составом (Germalloy, Optigran). Более чем 20-летний показывает, что при соблюдении всех указаниий технологии, значительное улучшение качества будет достигнуто только этим методом модифицирования. В представленной литниковой системе (Рис.2) отношение сечений стояка Е со шлакоуловителями L 1 и L 2 с сечением всех питателенй А принимается отношением 5:4 :8:3. Таким образом в двух местах литниковой системы происходит задержка жидкого металла без фильтров. Первая задержка в канале 1 за камерой модифицирования должна предотвратить всасывание воздуха и обеспечить кратковременное пребывание металла в камере модифицирования. Вторая задержка происходит в сечении питателя и должна гарантировать, что высокие шлакоуловители, не зависимо от высоты заливки, будут заполнены металлом и выполнят свою функцию как отделители шлака.

Важный момент представляет введение чугуна в форму, чтобы унесенные вкрапления шлака и расплавляющиеся и нерасплавленные частички модификатора легко отделились. По этой причине шлакоуловитель L 1 сначала находится в нижней половине формы, а затем переводится, как шлакоуловитель L 2, в верхнюю половину формы. Поворот, при переходе из L 1 в L 2, происходит при 45^o. Сечение перехода такое же, как и L 1. Наименьшее расстояние до первого питателя должно быть не менее 100 мм. Описанная система предназначена для заливки металла в форме от 10 до 200 кг.

Примечание:
Чем короче шлакоуловитель L2, тем длительнее должно быть пребывание жидкого металла в нем, либо, чем L2 длиннее - тем короче промежуток времени.

Рис.2 Литниковая система для модифицирования в форме.

1. Гнездо для вставки.

2. Сечение в переходе из L1 в L2 соответствует сечению L1.

3. Размеры литниковой системы и размеры гнезда модификатора смотретие далее в статье.

Литниковая система при вертикальном разделении формы. Использование вставок Germalloy для ВЧ и вставок из Optigran для СЧ.

Из-за принципиально другой техники заливки, при вертикальном разделении формы, описанная ранее литниковая система здесь не применима. При переводе модельной оснастки для модифицирования в форме необходимо предусмотреть гнездо для принятия вставки, чтобы достичь желаемый эффект модифицирования. Из опыта можем указать, что есть опасность, в случае плохого закрепления вставки в гнезде, что она будет унесена и может попасть в отливку. Это ведет к проблемам обработки и браку.

Рис.3 Пример образования литниковой системы используя К 20 и при времени литья около 10 сек. (вес литья около 20 кг).

Закрепление вставки в гнезде модификатора.

Важное условие для пропорционального расплавления литой вставки за всe время заливки - хорошо приспособленное гнездо приема модификатора в литниковой системе (рис.4).

Рис.4 Гнездо для вставки модификатора по К.Н. Клеманн.

Размеры гнезда модификатора (мм):

Буква К указывает на внешний вид блока модификатора (конус).

Гнездо может быть в чаше, либо в нижней половине формы. Установка вставки без фиксации в гнезде не дает стабильного эффекта. Появляется опасность, что частично нерасплавленная вставка будет унесена в шлакоуловитель и может попасть в форму.

Время расплавления заготовки.

Выбор заготовки с заданным временем расплавления устанавливается по высчитанному времени заливки. Из гнезда выступающая поверхность заготовки должна быть так образована, чтобы в идеальном варианте время расплавления заготовки было равно времени заполнения формы.

Практически подбираем такую вставку, чтобы время ее расплавления было чуть более времени заливки, т.к. особенно заливая из обычных поворотных ковшей, разница времени заливки зависит от степени заполнения ковша.

Указанные времена расплавления вставок от К20 до К200 действительны при температуре заливки от 1370 до 1410 °С. Для тонкостенных отливок температура заливки должна быть 1410 °С либо в зависимости от толщины стенок может быть и еще выше.

Выбор заготовки.

Заготовка выбирается согласно рис.5 «Выбор заготовок».

Например, если время заливки формы 12 сек., то по рис.5 выбирается К40 . Время ее расплавления 13 сек., что чуть больше времени заливки. Таким образом есть гарантия, что вся масса металла будет достаточно модифицирована.

Если время заливки, например 17 сек - используется заготовка К15О, время расплавления которой такое, как и время заливки. В таком случае так же гарантируется хорошее модифицирование в форме.

Расчет и компановка литниковой системы.

Первый шаг - точно определить вес литья в кг учитывая, металл литниковой системы. По рис. 5 подбирается время заливки. Затем производим расчет необходимых питателей, чтобы выдержать установленное время заливки. Для расчета сечения питателя используется следующая формула:

∑A = (22,6 * G)/(γ * t * ξ √h) (см²)

Обозначения:

А - сумма сечений питателей (см²)

G - вес отливки (кг)

γ - плотность жидкого металла (в зависимости от состава и температуры 6.8-7,0 г/см³)

t - заданное время заливки (сек)

h - высота заливки (см), соответствует расстоянию между плоскостью питателя и зеркалом металла в литниковой чаше

ξ - коэффициент скорости

22,6 - коэффициент, зависящий от земного ускорения (сек*см^-½).

Коэффициент скорости выражает убытки энергии для разных литниковых систем и зависит от температуры заливки. Каждый литейный завод должен дополнительно выяснить эти факторы. Пока нет собственного опыта, можно использовать следующие:

Коэффициенты скорости приведены для температур заливки от 1370 - 1410 ^oС:

Определив сечение питателей, из приложенной таблицы, можно подобрать сечения и размеры остальных элементов литниковой системы.

Рис.5 Выбор К-заготовки.

1. Время расплавления заготовки (сек.)

2. Вес отливки (кг)

3. Время заливки формы (сек.)

Рис.6 Скорость заливки в зависимости от массы отливки.

Ориентировочный состав заготовок Germalloy и Optigran.

Germalloy:

Optigran:

Контроль качества.

При контроле качества определяется состав заготовки, он оценивается и протоколируется.

Каждая упаковка имеет внутри контрольный листок с датой проверки и фамилией контролера.

С помощью шаблона постоянно контролируются размеры так называемой "Глубины посадки". Размеры D1, D2 и h - идентичны с размерами гнезда модификатора, и этим гарантируется предусмотренная посада блока в гнездо.

Упаковка, маркировка и складирование.

Germalloy и Optigran обычно упакованы в бочки по 100 кг. Надпись на упаковке должна быть отчетливо видна и каждое вещество должно быть помечено соответствующим цветом.

Модификатор надо складировать в проветриваемом помещении, охранять от влаги. Его нельзя содержать в помещении, где складируется кислота и присутствуют ее пары.

В оригинальной упаковке модификаторы Germalloy и Optigran хранятся неограниченное время. При транспортировке всеми видами транспорта, включая воздушный, груз безопасен.

Вернуться в раздел "Техническая информация"