Способ литья в песчаные формы с противодавлением
1. СПОСОБ ЛИТЬЯ В .ПЕСЧАНЫЕ ФОР№ С ПРОТИВОДАВЛЕНИЕМ, включаю1ций изготовление формы, уравновешивание газового давления в формообразующей полости и в тигле с заливаемым расплавом, подачу расплава в форму путем создания перепада давления в тигле с расплавом и в формообразующей полости , кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс давления в формообразую1дей полости и тигле с расплавом и удаление отливки, о т л и - . чающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и упрощения обслуживания путем сокращения времени вакуумирования, после уравновешивания газового давления в формообразующей полости формьл, изготовленной вакуумяой формовкой, и в тигле с расплг1вом до величины 0,7-1,5 кгс/см уменьшают разреi жение в форме до атмосферного (Л давления. 2. Способ по п. 1, отличающий .с я тем,что давление газа на расплав в тигле поддерживают на 0,5-2,5 кгс/см больше, чем давление газа в формообразующей полости форьвд.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪГ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3460516/22-02 (22) 01.07.82 (46) 15.12.83. Бюл. Р 46 (72) В.В.Никитин, Б.A,Ëàâðîâ, Н.В.Шестаков, A.Ô.Æáàíoâ, Н,В.Володин и В.И.Душин (53) 621,746.04.621.74.043у3 (088.8) (56) 1. Заявка Японии Р 55-64944, кл, В,22 С 9/02, В 22 С 3/00, заявл.
08.11.78. ) .53-136773, опублик.
16.05,80.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 404559, кл. В 22 2 18/04, 1974, 3. Македонски 3. и др. Формовочные смеси для изготовления стержней при литье с противодавлением.
Сборник 10-я национальная конференция по литью металлов. НРБ, Варна, 1977, с. 75-85. (54)(57) 1, СПОСОБ ЛИТЬЯ В .ПЕСЧАНЫЕ
ФОРЬН С ПРОТИВОДАВЛЕНИЕИ, включающий изготовление формы, уравновешивание газового давления в формообразующей полости формы и в
g(51) В 22 С 9/02; В 22D 18/04 тигле с заливаемым расплавом, подачу расплава в форму путем создания перепада давления в тигле с расплавом и в формообразующей полости, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс давления в формообразующей полости и тигле с расплавом и удаление отливки, о т л и ч а ю шийся тем, что, . целью снижения энергозатрат и упрощения обслуживания путем сокращения времени вакуумирования, после уравновешивания газового давления в формообразующей полости формы, изготовленной вакуумчой формовкой, и в тигле с расплавом до величины
0,7-1,5 кгс/см уменьшают разрежение в форме до атмосферного давления.
2. Способ по и. 1, о т л и ч а— ю щ и и .с я тем,что давление газа на расплав в тигле поддерживают на .0,5-2,5 кгс/см больше, чем давлеЯ ние газа в формообразукщей полости формы.
1060294
Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью в песчаные формы, изготовленные методом вакуумной формовки с заполнением формы с противодавлением, Известен способ изготовления
/ песчаных форм методом вакуумной формовки, включающий наложение полимерного герметичного покрытия на модели и опоки, заполнение бпок сыпучим наполнителем, создание в объемах опок разрежения, удаление моделей, нанесение на покрытие противопригарного состава, сборку формы и заливку ее расплавом, кристаллизацию и охлаждение отливки, снятие разрежения в объеме опок и удаление отливки. Этот способ позволяет снизить себестоимость отливки за счет значительного снижения трудоемкости изготовления формы и затрат на материалы и технологическое оборудование (1) .
Однако механические и эксплуатационные свойства отливок, в особенности из алюминиевых сплавов, I остаются низкими из-эа малой интенсивности теплообмена между отливкой и формой. В случае .применения этого способа заливки форм произво- дится вручную или с помощью специальных дозирующих устройств, что снижает культуру производства и усложняет литейное оборудование.
Известен способ литья с противодавлением, который включает сборку и герметизацию формы на позиции заливки машины, герметизацию тигля с расплавом, создание одинакового газового давления в тигле с расплавом и в полости форма, создание повышенного давления в тигле с расплавом кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс давления в тигле и полости формы, удаление отливки (2) .
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ лить в песчаные формы с противодавлением, включающий изготовление форма, уравновешивание газового давления в формообразующей полости формы и в тигле с заливаемым расплавом, подачу расплава в форму путем создания перепада давления в тигле с расплавом и в формообразующей полости, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс давления в формообразующей полости и тигле с расплавом и удаление отливки, Этот способ применим и для изготовления отливок в песчано-глинистые формы, изготовленные различными методами: встряхиванием, прессованием, пескбметным, холодного твердения и т,д, Применение способа литья с противодавлением дяя изгoTQB ления отливок в песчаных формах, 5
10 полученных способом вакуумной формовки, позволяет снизить трудоемкость изготовления формы, затраты на материалы и оборудование, повысить механические и эксплуатационные свойства отливок, автоматизировать операцию заливки расплава в полость литейной формы и т, д. f3) .
Однако стоимость изготовления отливки велика вследствие большой трудоемкости .изготовления самой формы, а .также стоимости материала фор" мы и технологического. оборудования, значительны энергозатратЫ и усложняется обслуживание оборудования, по15 скольку вакуумирование объема опок осуществляют до охлаждения отливки до технологически необходимой температуры, Цель изобретения - сннжение энергозатрат и упрощенное обслуживание за счет сокращения времени вакуумирования.
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу литья в песчаные формы с противодавлением, включающему изготовление формы, уравновешивание газового давления в формообразующей помости форМы и в тигле с заливаемым расплавом, подачу расплава в форму путем создания пеЗ0 репада давления в тигле с расплавом и в формообразующей полоСти, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс давления в формообразующей полости и тигле с расплавом и удале35 ние отливки, после уравновешивания газового давления в формообразующей полости формы, изготовлеНной вакуумной формовкой, и в тигле с расплавом до величины 0,7-1,5 кгс/см уменьшают разрежение в форме до атмосферного давления„
Давление газа на расплав в тигле поддерживают на 0,5-2,5 кгс/см2 больше, чем давление газа в формообразующей полости формы.
Применение предлагаемого способа литья позволяет исключить образование на отливках значительно трудноудаляемого механического пригара, Если эта разница меньше 0,5 .кгс/см
50 то повышается брак отливок иэ-за обвала формы.
Способ осуществляется следующим образом.
На модель с отсасывающими отверстиями накладывают полимЕрную герметичную пленку, которую подогревают. Затем под пленкой создают разрежение, и она плотно прилегает к модели, повторяя ее конфигурацию.
60 На модель с пленкой устаНавливают опоку с герметичными полостями, связанными с объемом опоки отверстиями, закрытыми фильтрами. В опоку насыпают наполнитель, например, сухой кварцевый песок, вибрируют, в
10б0294 результате чего наполнитель уплотняется. Эатем верхнюю поверхность наполнителя выравнивают и накладывают синтетическую пленку. После этого в герметичных полостях опоки создают разрежение, которое скрепляет наполнитель, разрежение между пленкой и моделью снижают до атмосферного давления, и модель удалярт. Рабочую поверхность полимерной пленки на полуформе покрывают противопригарным составом.
Вместо полимерной синтетической пленки можно применять другие полимерные покрытия, наносимые на модели в жидком виде и отверждаемые на них. В этом случае создание разрежения между покрытием и моделями не требуется.
Аналогично изготавливают и вторую полуформу, после чего в нижнюю полуформу устанавливают стержни, полуформы спаривают, форму устанавливают на позицию заливки машины и герметиэируют в кожухе машины. Одновременно герметизируют камеру, в которой находится тигель с расплавом.
В объеме опок поддерживают разрежение для скрепления наполнителя.
Для предотвращения преждевременного оплавления полимерного покрытия нижние поверхности формы охлаждают до .температуры ниже температуры плавления покрытия, Далее в камеру с расплавом и в кожух с формой подают гаэ под одинаковым давлением. Для исключения образования разности давлений на этой стадии процесса объемы камеры и кожуха сообщаются.
При достижении в объеме кожуха, а следовательно и в сообщающейся с ним полости формы, избыточного давления 0,7 кгс/см2 разрежение в объеме опок уменьшают до атмосферного давления, Избыточное давление, действующее на полимерное герметичное покрытие, обеспечивает сохранение имеющейся конфигурации полости формы. Одновременно с уменьшением разрежения избыточное давление газа в камере с расплавом и кожухе про- должает расти до технологически необходимой величины, определяемой. материалом и конфигурацией отливки.
Окончание снижения разрежения в объеме опок и роста избыточного давления в камере и кожухе нужно совместить по времени, чтобы исключить резкие колебания газовых давлений в объеме опон и полости форМЫ, Способ можно осуществлять, уменьшая разрежение в опоках после окончания роста давления газа в полости формы, После окончания сброса разрежения вакуумную систему можно испольэовать для изготовления новОй формы, что позволяет упростить конструкцию машины и ее обслуживание, так как позволяет применять вакуумресиверы значительно меньших размеров, В этом случае упрощается конт роль эа выравниванием давления в ка" мере и кожухе, которое происходит за время снижения разрежения в опоках.
После заполнения камеры и кожуха избыточным-давлением, а объема бпок
10 атмосферным, в камере создают noBHIQeHHDe давление по отношению к кожуху. Для этого их объемы изолируют друг от друга и в кожухе снижают давление на технологически необходимую величину, либо в камере с расплавом давление повышают на такую же величину. При этом разница давлений не должна превышать
2,5 кгс/см, чтобы исключить обра2 зование механического пригара на литых поверхностях.
При образовании разницы давлений расплав по металлопроводу заполняет полость формы и кристаллизуется, Повышенное давление способствует более интенсивному отводу тепла от отливки и получение, повышенных механических свойств. После выдержки в течение технологически необходимого времени, давление из
З0 камеры и кожуха сбрасывают до атмосферного, кожух удаляют, форму разгерметиэируют и удаляют с позиции заливки машины. Отливка охлаждается в сыпучем наполнителе, опоки
35 разбирают, отливку и сыпучий на-. полнитель удаляют, и цикл повторяется вновь.
Предлагаемый способ позволяет снизить энергозатраты на 10-40% эа счет снижения времени работы вакуум-насоса, а также снизить на
5-10% расходы, связанные с амортизацией оборудования эа счет применения вакуум-ресиверов меньших габаритов, Кроме того, предлагаемый способ позволяет повысить на 10-25% производительность процесса изготовления отливки за счет возможности совмещения операции заливки расплава в форму, кристаллизации и охлаждения отливки с операцией изготовления новой формы при использовании освободившейся вакуумной системы.
К недостаткам способа, кроме значительной шероховатости поверхности, можно отнести и повышенное содержание в отливке газов, которые не удаляются из отливки вследствие повышенных парциальных давлений в объемах, ок60 рущающих отливку.
Пример 1, Для изготовления отливки весом 15 кг иэ магниевого сплава марки YJI 5 с тол уной стенки
7-15 мм в герметичных опорах создают разрежение с остаточным давлением
1060294
0,7 кгс/см2 Предварительно на модели верхней и нижней полуформ накладывают синтетическую пленку из сополимера этилена с винилацетатом и между пленкой и моделью создают разрежение с остаточным давлением 0,8 кгс/см в опоки засыпают кварцевый песок с зернистостью 0,1-0,63 мм, охлаждаемый до 30-40 С и виброуплотняют с частотой колебаний 50 Гц в течение
10 с. Затем верх уплотненного напол - 10 нителя выравнивают, а на него накладывают синтетическую пленку той же марки и в объеме наполнителя создают разрежение укаэанной величины, далее Разрежение между моделью и 15 пленкой уменьшают до атмосферного давления, модель удаляют, рабочую поверхность полуформы при помощи пульверизатора покрывают противопригарным составом на основе маршалита .этилового спирта и поливинилбутерали, Аналогично изготавливают другую полуформу, Затем в нижнюю полуформу устанавливают на позицию стеРжни иэ ХТС, полуформы спаривают устанавливают на позицию мамины литья с противодавлением и герметично закрывают кожухом машины, Одновременно герметизируют и камеру с расплавом. Для .предупреждения расплавления пленки нижнюю поверхность формы охлаждают до 30-40 C.
Температура расплава в тигле машины составляет 670-690 С. Давление газа в кожухе, имеющем объем
0,64 м, и в камере с расплавом, 3
35 имеющей объем 1 м, поднимают до
Э
4 кгс/см в течение 8 с, Объемы камеры и кожуха сообщают трубопроводом диаметром 60 мм. при достижении в кожухе, и сле- 40 довательно, в сообщающейся с ним полости формы, давления 0,7 кгс/см l разрежение в объеме опок снижают до атмосферного давления в течение
6 с. После этого вакуумную систему 45 машины подключают для изготовления новой формы. Для снижения колебаний давлений в камере и кожухе дают выдержку в течение 5 с, после чего объемы камеры и кожуха изолируют друг от друга, и в кожухе снижают давление на 0,6 кгс/см в течение
10 с. При такой разнице давлений отливку выдерживают 90 с, затем давление в камере и кожухе снижают до атмосферного, кожух и камеру раэ- 55 герметизируют, форму удаляют с позиции заливки машины и выдерживают в течение 5 мин, затем опоки разбирают и отливку удаляют. В качестве инертного газа используют зле- gQ газ, Пример 2. Для изготовления отливки весом 20 кг иэ алюминиевого сплава марки АЛ9 с толщиной стенок ,6-10 мм в герметичных опоках соэдают разрежение с остаточным давлением 0,65 кгс/см форму изготавливают и устанавливают на машину также, как и в примере 1.
Температура расплава в тигле мао шины составляет 680-700 С, Давление воздуха в кожухе и камере, имеющих те же параметры, что и в примере 1, поднимают до 5 кгс/см. в течение 10 с. После достижения конечного давления в кожухе и полости формы разрежение в объеме опок снижают до атмосферного давления в течение б с, В течение этого времени выравнивается колебание давлений в камере и кожухе, и, вакуумная система машины используется для изготовления новой форма.
Далее объемл камеры и кожуха изолируют друг от друга и в кожухе снижают давление на 1,1 кгс/см в течение 15 с. При такой разнице давлений отливку выдерживают 180 с, затем операции повторяют, как и в примере 1 с выдержкой отливки в наполнителе для охлаждения в течение 7 мин, Пример 3. Для изготовления отливки весом 20 кг из бронзы марки Бр OIIC5-5-5 с толщиной стенки
5 мм в герметичных опоках создают разрежение с остаточным давлением
0,6 кгс/см, Форму изготавливают и устанавливают на машину также, как и в примере 1.
Температура расплава в тигле машины поддерживается в пределах
1050-1100О С. Давление газ а (азота) в кожухе и камере поднимают до
6 кгс/см в течение 10 с . После достижения конечного давления в кожухе разрежение в объеме спок снижают " до атмосферного давления в течение 6 с, 3а это время выравнивается колебание давлений в кожухе и камере, и вакуумная система машины подключается для .изготовления новой формы, Далее объемы камеры и кожуха изолируют друг относительно друга, и давление в кожухе снижают на
1,8 кгс/см в течение 5 с..При.
2 такой разнице давлений отливку выдерживают в форме в течение 5 мин, затем операции повторяют, как и.: в примере 1 с выдержкой отливки в наполнителе для охлаждения в течение 10 мин..
Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в снижении на 10-35В затрат н электроэнергию эа счет меньшего вре мени работы электромотора вакуум-насоса и снижении на 5-10% затрат на амортизацию оборудования эа счет применения вакуумной системы мень1060294
Составитель Р..Минаев
РеДактор T.Ïàðôåíîâà Техред М.Тепер Корректор И.Муска
Э акаэ. 991 8/9 Тираж 813 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ших габаритов. Экономический эФфект при работе на одной машине составляет 2628 руб. При широком внедрении способа в народное хозяйство годовой экономический эффект может превысить 550 тыс.руб.
