ISO 9001:2015
SCC*
SoKa Bau

Обґрунтування та принцип роботи пропонованих оболонок для закритих прибутків

Ця стаття була надана нашою партнерською компанією DEMIN SRM GmbH (www.demin-srm.de)

Головною метою застосування прибутків є отримання придатного відливання без усадкових раковин та пористості. У загальному вигляді картину формування зазначених дефектів можна подати у такому вигляді:

— за дуже короткий проміжок часу на поверхні виливки, що формується, утворюється скоринка затверділого сплаву, що визначає зовнішній контур виливки;

– зменшення об’єму рідкого металу всередині твердої скоринки, що утворилася, випереджає об’ємне усадку самої твердої оболонки;
— за відсутності надходження рідкого металу, що компенсує зменшення обсягу, формуються порожнечі, які називаються раковинами, величина яких залежить від властивостей сплаву, температури перегріву та його початкового об’єму. Умовами живлення відливки, що твердне, обумовлюється можливість отримання щільних її стінок і мінімальної неоднорідності механічних властивостей у різних частинах виливки, що найбільш помітно виявляється при виготовленні великогабаритних литих деталей.
Дослідження умов харчування виливків та розробка способів застосування прибутків, визначення їх розмірів, так само як і методів покращення дії прибутків, засновані на вивченні процесів затвердіння сплавів.

Газовий або повітряний тиск підвищує надійність роботи прибутку, сприяючи зменшенню витрати металу та пористості у виливках. Однак необхідні додаткові витрати на реалізацію та ретельне відпрацювання технологічного процесу. Застосування таких прибутків доцільно при виготовленні великих виливків, що піддаються гідровипробуванням, а також при великій протяжності вузлів, що живляться, на яких доводиться встановлювати кілька звичайних прибутків.
Жодний прибуток з ендотермічною або екзотермічною оболонкою не дадуть такого ефекту, як прибутки з надлишковим тиском.

Екзотермічні оболонки значно зменшують розмір прибуткової частини і самої усадкової раковини, проте при цьому, у тих областях виливки, які прилягають до екзотермічного прибутку, створюється локальний перегрів металу до температури 2000 С і більше, що порушує структуру металу, що надходить у виливок з прибутку. Особливо небезпечні такі перегріви при литті чавуну зі сфероїдальним графітом та вуглецевою сталлю.
Крім цього у виливках утворюються ділянки з різною мікроструктурою на межах перегрітого металу та металу з розрахунковою температурою заливання. Утворення таких ділянок загрожує внутрішніми напругами і різними характеристиками міцності в цих областях.

Способів створення надлишкового тиску в прибутку кілька – це і підведення стисненого повітря, і установка патронів, що газовиділяють, проте, всі ці варіанти вимагають додаткових витрат і, найголовніше, можливі тільки на великогабаритних виливках.
Ми пропонуємо новий напрямок у лиття з використанням прибуткових оболонок, що створюють надлишковий тиск за рахунок розширення матеріалу оболонки, вірніше, за рахунок розширення об’єму покриття, яке наноситься на робочу частину оболонки. Матеріал покриття здатний збільшуватися в десятки разів без виділення газоподібних речовин, а лише за рахунок зміни своєї структури при температурах вище 300°С.

Регулюючи товщину нанесення покриття по висоті та поверхні прибуткової оболонки можна керувати процесами кристалізації одержуваних виливків.
Принцип дії розроблених нами прибуткових оболонок полягає в наступному: при надходженні металу в прибуток матеріал покриття змінює свої кристалічні грати і збільшується в обсязі по всій поверхні нанесеного покриття на величину, що залежить від концентрації покриття і товщини його нанесення. Тиск у прибутку може створюватися від атмосферного до кількох атмосфер. Це також залежить від товщини та концентрації покриття.

Цей ефект можливий лише на закритих прибутках.
В даному випадку, при надмірному тиску в прибутку можна отримувати виливки з більш тонкими стінками та виливки з різною товщиною стінок, без зниження їх якості.

Крім цього, що також дуже важливо, можна знизити температуру металу при заливці, що спричинить, крім підвищення якості виливків, ще й економію енергоносіїв на розігрів металу до вищої температури.