RU2139167C1

RU2139167C1 - Method of casting of magnesium alloys

Info

Publication number: RU2139167C1
Application number: RU98107602/02A
Authority: RU
Inventors: В.И. Якимов; А.Т. Калинин; А.В. Якимов
Original assignee: Комсомольское-на-Амуре авиационное производственное объединение
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 1999-10-10

Abstract

FIELD: casting of magnesium alloys. SUBSTANCE: prior to pouring of melt, mold hollow is filled with protective gas heavier than air. During melt pouring, gas mixture is supplied which consists of gas heavier than air and gas lighter than air in ratio of 1:(10-20). After completion of melt pouring into mold, supplied to surface of metal is only heavy gas up to solidification of casting surface. EFFECT: reduced amount of rejects of castings due to reduced formation of secondary oxides. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области литейного производства, преимущественно к способам литья сплавов в формы. The invention relates to the field of foundry, mainly to methods for casting alloys into molds.

Известен способ разливки магниевых сплавов в формы, при котором для уменьшения окисления струи расплава и зеркала металла их поверхности припыливают порошковой серой в литниковой чаше (см., например, Колобнев и др., Справочник литейщика. М., "Машиностроение", 1974, 262 с.). There is a method of casting magnesium alloys into molds, in which, to reduce oxidation of the melt jet and metal mirrors, their surfaces are dusted with powder sulfur in a sprue bowl (see, for example, Kolobnev et al. Foundry Handbook. M., "Engineering", 1974, 262 with.).

Недостатком данного способа является то, что при неполном сгорании порошкообразной серы она увлекается движущей струей в полость формы и образует газовые раковины в теле отливки. The disadvantage of this method is that with incomplete combustion of powdered sulfur, it is carried away by a moving jet into the mold cavity and forms gas shells in the casting body.

Известен способ литья (см. заявку Японии N 55-21634, В 22 D 23/00, 1980), включающий заливку форм, установленных в короб, заполненный негорючим газом, который тяжелее воздуха. A known method of casting (see Japanese application N 55-21634, 22 D 23/00, 1980), including pouring molds installed in a box filled with non-combustible gas, which is heavier than air.

Недостатком способа является большой расход инертного газа и не исключение возможности окисления струи расплава. The disadvantage of this method is the high consumption of inert gas and does not exclude the possibility of oxidation of the jet of melt.

Наиболее близким техническим решением является способ заливки форм магниевыми сплавами, включающий подачу газа тяжелее воздуха в полость формы перед заливкой и во время заливки (см. авт. св. СССР N 118982, В 22 D 21/04, 1958.). The closest technical solution is the method of filling molds with magnesium alloys, which includes supplying gas heavier than air into the mold cavity before pouring and during pouring (see ed. St. USSR N 118982, B 22 D 21/04, 1958.).

Недостатком данного способа является отсутствие постоянной нейтральной атмосферы вокруг струи заливаемого расплава, что приводит к окислению металла и снижению качества отливок. The disadvantage of this method is the lack of a constant neutral atmosphere around the jet of molten melt, which leads to oxidation of the metal and lower quality castings.

Цель настоящего изобретения - повышение качества отливок. The purpose of the present invention is to improve the quality of castings.

Поставленная цель достигается тем, что в способе литья магниевых сплавов, включающем подачу защитного газа тяжелее воздуха в полость формы перед заливкой и во время заливки расплава, в отличие от прототипа, во время заливки расплава газ тяжелее воздуха подают в смеси с газом легче воздуха при соотношении их 1:10...20, а после заливки подают газ тяжелее воздуха. This goal is achieved in that in a method of casting magnesium alloys, which includes supplying a protective gas heavier than air into the mold cavity before pouring and during pouring of the melt, in contrast to the prototype, when pouring the melt, gas heavier than air is fed into the mixture with gas lighter than air at a ratio there are 1:10 ... 20, and after filling, gas is supplied heavier than air.

Использование смеси газов в заданном соотношении во время заливки, а после заливки защитного газа тяжелее воздуха обеспечивает оптимальное использование составляющих газов в защитной смеси и предотвращение повторного окисления струи расплава, что способствует повышению качества отливок. The use of a gas mixture in a predetermined ratio during pouring, and after pouring the protective gas heavier than air, ensures the optimal use of the constituent gases in the protective mixture and prevents re-oxidation of the melt jet, which improves the quality of castings.

Предлагаемый способ литья магниевых сплавов в формы осуществляют следующим образом. The proposed method of casting magnesium alloys into molds is as follows.

Перед заливкой расплава в форму полость формы заполняют через литниковую чашу газом тяжелее воздуха, например элегаз SF₆. Во время заливки подают газовую смесь, состоящую из одной части "тяжелого" газа и 10-20 частей "легкого" газа. На данном этапе незначительное количество "тяжелого" газа в смеси обеспечивает поддержку постоянной защитной атмосферы в форме, а "легкий" газ образует вокруг струн металла над чашей защитную атмосферу, которая предотвращает окисление металла во время заливки. После окончания заливки форм на поверхность металла подают один "тяжелый" газ до образования корочки.Before filling the melt into a mold cavity through a mold sprue cup is filled with a gas heavier than air, for example sulfur hexafluoride SF _6. During pouring, a gas mixture is supplied, consisting of one part of a "heavy" gas and 10-20 parts of a "light" gas. At this stage, a small amount of “heavy” gas in the mixture maintains a constant protective atmosphere in the mold, and “light” gas forms a protective atmosphere around the metal strings above the bowl, which prevents oxidation of the metal during pouring. After filling in the molds, one "heavy" gas is supplied to the metal surface until a crust forms.

Заявленное соотношение "тяжелого" (элегаз SF₆) и "легкого" (азот N₂) газов в защитной смеси подтверждены экспериментальными исследованиями.Claimed ratio "heavy" (sulfur hexafluoride SF ₆₎ and "light" (nitrogen N ₂₎ gas mixture in a protective confirmed by experimental research.

Исследования проводились на сплаве Мл-5. Шихту расплавляли в среде инертного газа. Рафинировали и модифицировали продувкой газами. После выстаивания сплав разливали в формы. Для оценки эффективности заливки в инертной среде, с точки образования "вторичных" окислов, заливку в форму осуществляли через фильтрованную сетку, установленную в литниковой системе для улавливания неметаллических включений в виде окислов. Затем исследовались макрошлифы продольных разрезов участков литниковой системы с фильтрующей сеткой, залитых без инертной среды и в инертной среде с различным соотношением защитной смеси. Результаты исследований приведены в табл. 1 (см. в конце описания). The studies were conducted on an alloy Ml-5. The mixture was melted in an inert gas. Refined and modified by gas purging. After standing, the alloy was poured into molds. To assess the effectiveness of pouring in an inert medium, from the point of formation of "secondary" oxides, pouring into the mold was carried out through a filtered mesh installed in the gate system to capture non-metallic inclusions in the form of oxides. Then, macro sections of the longitudinal sections of the gating system sections with a filtering grid, filled without inert medium and in an inert medium with a different ratio of the protective mixture, were studied. The research results are given in table. 1 (see the end of the description).

Эксперименты показали, что заливка форм магниевым сплавом без защитной атмосферы приводила к браку отливок из-за загара в виде групповых раковин и "грибков" на 70% поверхности отливок, открытых частях выпоров и литниковой чаши. Площадь сечения окисных включений в литниковой системе вокруг фильтрующей сетки составила более 750 мм² (диаметр фильтрующей сетки 50 мм). При заливке форм сплавом после продувки полости форм защитным газом тяжелее воздуха загаров на поверхности отливок не было, загары наблюдались на открытых частях выпоров, литниковой чаше. Площадь сечения включений в литниковой системе вокруг фильтрующей сетки составила не менее 750 мм². При заливке форм сплавом после продувки полости формы защитным газом легче воздуха наблюдались отдельные загары на поверхностях отливки и литниково- питающей системы. При подачи газа тяжелее воздуха перед заливкой формы расплавом и после заливки загаров на металле не наблюдалось, но площадь сечения окисных включений в литниковой системе вокруг фильтрующей сетки оставалась в пределах 750 мм². При подаче газа легче воздуха перед заливкой и после наблюдались отдельные загары. При подачи газа тяжелее воздуха перед заливкой формы, во время заливки газов тяжелее и легче воздуха в соотношении 1:1 и после заливки газа тяжелее воздуха - загаров не было, но площадь сечения окисных включений в литниковой системе составила 700-750 мм². Увеличение в газовой смеси газа легче воздуха приводило к уменьшению площади сечения окисных включений в литниковой системе и при соотношениях "тяжелого" и "легкого" газов от 1:10 до 1: 20 наблюдалась наименьшая площадь сечения окисных включений в литниковой системе вокруг фильтрующей сетки. Дальнейшее увеличение "легкого" газа в соотношении газовой смеси к уменьшению площади сечений окисных включений не приводило.Experiments have shown that casting molds with a magnesium alloy without a protective atmosphere led to castings being rejected due to tanning in the form of group shells and “fungi” on 70% of the surface of castings, open parts of spouts and the sprue bowl. The cross-sectional area of oxide inclusions in the gating system around the filter mesh was more than 750 mm ² (diameter of the filter mesh 50 mm). When pouring molds with alloy after purging the mold cavity with shielding gas, there was no tanning heavier than air on the surface of the castings; tanning was observed on the open parts of the strips, in the gate cup. The cross-sectional area of inclusions in the gating system around the filter mesh was at least 750 mm ² . When casting molds with alloy after blowing the mold cavity with shielding gas lighter than air, individual tans were observed on the surfaces of the casting and the gate-feeding system. When the gas supply was heavier than air before pouring the mold with melt and after pouring tans on the metal, it was not observed, but the cross-sectional area of oxide inclusions in the gate system around the filter mesh remained within 750 mm ² . When gas was supplied lighter than air, separate tans were observed before filling and after. When the gas supply was heavier than air before casting, during gas filling it was heavier and lighter than air in a ratio of 1: 1 and after gas filling it was heavier than air - there were no tans, but the cross-sectional area of oxide inclusions in the gate system was 700-750 mm ² . An increase in the gas mixture of gas lighter than air led to a decrease in the cross-sectional area of oxide inclusions in the gating system, and with the ratios of "heavy" and "light" gases from 1:10 to 1: 20, the smallest cross-sectional area of oxide inclusions in the gating system around the filter mesh was observed. A further increase in the “light” gas in the ratio of the gas mixture did not lead to a decrease in the cross-sectional area of the oxide inclusions.

Пример: Сплав Мл-5 приготавливали в электрической печи сопротивления в среде защитного газа. При температуре 720-730^oC разливали по формам в струе защитной газовой смеси, состоящей из газов тяжелее (элегаз) и легче (азот) воздуха. Защитная газовая смесь подавалась через коллектор, закрепленный на форме вокруг заливаемого отверстия. Коллектор состоял из двух полуколец с двумя рядами отверстий, через которые защитный газ подается вверх параллельно струе заливаемого металла и вниз - в полость формы. Причем перед заливкой расплава в форму через коллектор продувался газ тяжелее воздуха, который заполнял полость.Example: ML-5 alloy was prepared in an electric resistance furnace in a shielding gas medium. At a temperature of 720-730 ^o C poured into molds in a stream of protective gas mixture consisting of heavier gases (SF6) and lighter (nitrogen) air. The protective gas mixture was supplied through a manifold fixed to the mold around the filling hole. The collector consisted of two half rings with two rows of holes through which the protective gas is fed up parallel to the stream of metal being poured and down into the mold cavity. Moreover, before pouring the melt into the mold, a gas was blown through the collector heavier than air, which filled the cavity.

Claims

A method of casting magnesium alloys, comprising supplying a protective gas heavier than air to the mold cavity before pouring and during pouring of the melt, characterized in that during pouring of the melt gas heavier than air is fed into the mixture with the melt gas at a ratio of 1: 10 - 20, after melt fillings supply gas heavier than air.