Способ литья под регулируемым газовым давлением в разовые формы

 

СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД РЕГУЛИРУЕ№Ш ГАЗОБЬШ ДАВЛЕНИЕМ В РАЗОВЫЕ ФОРМЫ , включающий создание перепада давлений в формообразующей полости формы, изготовленной вакуумной формовкой , и в тигле с расплавом, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отливок, механических свойств и снижения брака, вакуум в форме увеличивают в период заливки пропорционально увеличению перепада давления в формообразующей полости формы и в тигле Q соотношении 2,0-0,5. 9

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (И) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

$j (21 ) 3461562/22-02 (22) 02.07.82 (46) 23.12.83 Бюл. М 47 (72) В.В. Никитин, Б.A. Лавров, Н.В. Шестаков, A.Ф. Жбанов и В.И. Душнн (53 ) 621. 74. 043. 3 (088. 8) (56) 1. Косинцев В.A. Оптимизация технологических режимов получения алюминиевых отливок вакуумным всасыванием. — "Технология автомобилестроения". Научно-технический сборник, 1975, М 5, с. 11-13.

2. Патент Японии В 55-6463, кл. В 22 С 9/02, В 22 D 31/00, опубли к. 16 ° 02. 80.

3. Авторское свидетельство СССР

)(554943, кл. В 22 D 18/06, 1977.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3460516/22-02, кл. В 22 С 9/02, 1982.

3(() В 22 С 9/02; В 22 D 18 04 (54 ) (57 ) СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД РЕГУЛИРУЕ-.

NblM ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ В РАЗОВЫЕ ФОРМЫ, включающий создание перепада давлений в формообразующей полости формы, изготовленной вакуумной формовкой, и в тигле с расплавом, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отливок, механических свойств и снижения брака, вакуум в форме увеличивают в период заливки пропорционально увеличению перепада давления в формообраэукщей полости формы и в тигле в соотношении 2,0-0, 5.

1061910

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью в песчаные формы, изготовлен» ные вакуумной Формовкой, с заполнением вакуумным всасыванием.

Известен способ изготовления отли» 5 вок вакуумным всасыванием. Этот способ позволяет заполнить полость литейной формы при создании в ней разрежения за счет разности давлений гара, действуницих на расплав 10 в форме и тигле машины.

Этот способ позволяет изготавливать отливки в формах иэ неметаллических материалон, в частности, песчано-глинистых формах, получен- 15

HbIx встряхиванием, прессонанием и другимч методами (1 3.

Существенным недостатком такого производственного процесса являет ся значительная трудоемкость изготовления Формы, что вместе с затратами на формовочные материалы и технологическое оборудование увеличивает себестоимость литой заготовки.

Известен способ литья в формы, изготовленные вакуумной Формонкой, включающий нанесение полимерного герметичного покрытия на модели и опоки, . заполнение опок сыпучим наполнителем, создание разрежения в объеме ,спок, сборку формы, заливку ее рабо- 30 чей полости расплавом, кристаллизацию, охлаждение отливки, снятие разрежения в объеме опок и удаление отливки.

Этот способ позволяет эначитель-, 35 но снизить трудоемкость изготовления формы, затраты на материалы и технологическое оборудование по сравнению с изготонлением форм из песчано-глинистых смесей прессова- 4п нием, встряхиванием и другими методами (2 .

Однако механические свойства отливок, полученных в Формах, изго- 45 товленных по вакуум-процессу, недостаточно высокие. Кроме того, такой способ требует высокой скорости заполнения формы распланом, что приво" дит к захвату и эамешинанию воздуха в объем расплава и, следовательно, к повышенному браку отливок из-за газонасыщенности. Последнее особенно характерно для цветных сплавов с небольшим удельным весом (алюминиевым и магниевым 1. Заливка распла- 5 ва н полость литейной Формы при таком способе производится вручную или с помощью специальных доэирующих устройств. Для заполнения формы необходимо применение развитых лит" 60 никовых сМстем, для питания кристал-. " лиэующейся отливки — питающих сис" тем. Все это приводит к повышенному расходу сплава и повышению себестои" мости изготовления отливки. 65

Известен также способ литья вакуумным всасыванием, который позволяет в определенной мере устранить указанные недостатки. Этот способ включает сборку формы, установку и герметизацию ее на позиции залинки а машины, создание в полости Формы нарастающего разрежения, заполнение полости формы расплавом под действием этого разрежения, кристаллизацию, охлаждение отливки, снятие разрежения в полости формы, удаление отливки 3 g.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ литья в песчаные формы, включающий изготовление форм, вакуумной формовкой, создание в период заливки расплава перепада давлений в формообразующей полости Формы и в тигле с распла» вом, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки.

Совмещение способа изготовления форм вакуумной формовкой и способа литье с перепадом давления позволяет значительно снизить себестоимость отливок за счет снижения трудоемкости изготовления форм, расходов на материалы и сплав, технологическое оборудование, повысить культуру производства из-эа автоматизации .трудоемкой операции заливки f4 j.

Однако уровень механических свойств и качество отливок остаются недостаточно высокими, что объясняется незначительной разницей давлений в объеме опок и в полости литейной формы. Такая разница приводит к малой интеícHвности теплоотдачи от отливки в форму, повышает брак отливок из-эа значительной гаэонасыщенностн и обвала формы.

Целью изобретения является повышение качества отливок, механических свойств и снижение брака.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу литья под регулируемым газовым давлением в разовые Формы, включающему создание перепада давлений н формообразующей полости Формы, изготовленной вакуумной формот кой, и в тигле с расплавом, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлениЯ и удаление отливки, накуум

s форме увеличивают в период заливки пропорционально увеличению перепада давления в формообразующей полости формы и в тигле в соотношении 2,0 — 0,5.

При этом увеличение разрежения в опоках целесообразно начинать за

1 - 5 с до начала создания разрежения в полости формы.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

1061910

После этого в полости формы создают разрежение, величина которого увеличивается во времени. В связи с тем, что на зеркало расплава в тигле машины действует атмосферное давление, образуется разность давлений газа на расплав в тигле и металлопроводе, под действием которой расплав по металлопроводу заполняет полость формы.

Пропорционально увеличению раз35

40.режения в полости формы увеличивают разрежение в опоках в соотношении

2,0 — 0,5. При этом целесообразно увеличить разрежение в опоках через

1 — 5 с после начала создания разрежения в полости формы до определенной величины, зависящей от характера сплава и отливки.

При соотношении величин разрежения, меньшем 0,5 разница давлений газа, действующих на расплав со стороны формы и в полости формы,незначительна, что приводит к повйшеннбму браку из-за обвала формы. После заполнения формы уровень разрежения в объеме спок при таком соотношении недостаточен для существенного yseличения интенсивности теплоотвода от отливки в форму, что не обеспе- 60 чивает высокие механические свойства отливок. При этом также уменьиается газовыделение иэ отливки в.форму, что также снижает ее механические свойства. 65

На модель,.имеющую отсасывающие отверстия, накладывается синтетическая пленка, которая нагревается до температуры на 70 — 60% ниже температуры ее плавления. Далее между пленкой и моделью создается раэре- 5 жение, под действием которого плен-ка плотно охватывает модель. На модель устанавливают герметичную опоку с отсасывающими полостями, засыпают опоку наполнителем, напри- 30 мер кварцевым песком, уплотняют наполнитель вибрацией, верх наполнителя выравнивают и накладывают на него синтетическую пленку. Вместо пленки можно применять и другие полимерные герметические покрытия.

Далее в опоке создают разрежение и атмосферное давление скрепляет полуформу, после чего разрежение между пленкой и моделью уменьшают до атмоСферного давления, полуформу снимают с модели. Аналогично изготавливают вторую полуформу, устанавливают в полуформы вставки, стержни и т.д., полуформы спаривают, устанавливают на позицию заливки машины и герметизируют. Для исключения преждевременной возгонки пленки нижние поверхности формы охлаждают до температуры на 30-60 С меньше температуры плавления плен- 30 ки.

При соотношении разницы разрежений в опоках и полости формы, большем 2,0, существенно увеличивается брак отливок из-за трудно удаляе мого механического пригара. Кроме того, при этом значительно усложняется конструкция оборудования для осуществления способа, так как в течение короткого времени требуется создать значительной величины разрежение в большем объеме.

Меньшие соотношения (меньше 0,8 ) разниц разрежений рекомендуется применять для отливок из сплавов с большим удельным весом (более 8 г/mP)< большие соотношения (более 1,3 )— для отливок из сплавов.с малым удельным весом (менее 3 г/см J.

Рекомендуемая разница давлений газов, действующих в опоках и в полости формы, должна составлять

О, 3 — О, 5 кгс/см2.

После эаис лнения полости формы расплавом и выгонки пленки под действием разницы давлений газа на зеркало расплава и в объеме опок происходит кристаллизация и охлаждение отливки. Затем разрежение в опоках и полости формы снижают до атмосферного давления, форма разрушается, отливку и сыпучий наполнитель удаляют . из зоны обслуживания машины, и цикл изготовления отливки повторяется вновь °

Предлагаемый способ позволяет по сравнению с известный уменьшить на

20 — 35% брак отливок иэ-эа обвава формы и на 10 — 15% повысить механические свойства эа счет более интенсивного теплоотвода и газоудаления от отливки.

Способ требует применения большой скорости заливки расплава в полость литейной формы, зависящей от сплава отливки и ее геометрических особенностей. Большая скорость,залиBKH позволяет устранить выравнивание давлений в полости формы и объеме наполнителя и, следовательно,уменьшить вероятность объема обва ла формы.

Пример 1. Для изготовления отливки весом 10 кг из алюминиевого ,сплава марки АЛ2, имеющей толщину стенки 4 — 6 мм, в герметичных опоках создают разрежение с остаточным давлением 0,7 кгс/см .

Предварительно на модель верхней полуформы накладывают синтетическую пленку из сополимера этилена с винилацетатом и между пленкой и моделью создают разрежение с остаточным давлением 0,7 кгс/см, в опоки

2 засыпают сухой кварцевый песок, охлажденный до температуры 30 — 35 С и имеющий зернистость 0,1 — 0,.064 им и уплотняют вибратором с частотой колебаний 50 Гц в течение 10 с.

1061910

Составитель А. Минаев

Редактор Анд. Шандор Техред B.äàëåêoðeA Корректор А; Ференц Заказ 10112/10 Тира)к 813 Подписное

I ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгброд, ул. Проектная, 4

После этого верхнюю поверхность наполнителя выравнивают и на него накладывают синтетическую пленку такой же марки. Далее для скрепления полуформы в опоке создают разрежение с остаточным давлением указанной величины. Затем разрежение между моделью и пленкой снижают до атмосферного давления и полуформу удаляют с модели. Аналогично изготавливают нижнюю полуформу, в ко" торую устанавливают песчаный стержень из ХТС. Затем полуформы спаривали и устанавливали на-позицию заливки машины. Нижнюю поверхность формы воздушным потоком охлаждают до температуры 30 — 40 С.

Температуру расплава в тигле машины поддерживают в пределах

700 — 720 С. Для заполнения формы ее помещают в вакуумную камеру, которую герметизируют. В объеме напол нителя опок разрежение увеличивают „ до остаточного давления 0,5 кгс/см и через 2 с создают разрежение в вакуумной камере до остаточного давления .0,7 кгс/см 2 в течение 4 с.

За время создания разрежения в вакуумной камере разрежение в объеме наполнителя также увеличивалось . до остаточного давления 0,3 кгс/см

При таком газовом режиме отливки выдерживают в течение 250 с, затем разрежение в объеме наполнителя и полости формы снижают до атмосфер. ного давления, расплав по металлопроводу сливается в тигель машины, форма разрушается, вакуумную камеру удаляют и сыпучий наполнитель вместе с отливкой удаляют с позиции заливки машины.

Пример 2. Для изготовления отливки весом 20 кг из бронзы марки Вр ОЦС5-5-5 с толщиной стенок

5 мм в герметичных опоках создают разрежение с остаточным давлением

0,6 кгс/см . Форму изготавливают

2 и устанавливают на машину так же, как и в примере 1.

Температура расплава в тигле поддерживается впределах 1050-1100 С.

После герметизации вакуумной камеры в объеме наполнителя разрежение увеличивают до остаточного давления 0,5 кгс/см и через 3 с создают разрежение в вакуумной камере с остаточным давлением 0,5 кгс/см в течение 5 с. За это время разрежение в объеме наполнителя также увеличивается до остаточного давления

5 0,1 кгс/см .

При этих параметрах отливку выдерживают в течение 12 мин, затем разрежение в объеме наполнителя снижают до атмосферного давления и

)O удаляют отливку, как описано в при мере 1, Пример 3. Для изготовления отливки весом 15 кг из чугуна марки

С-421-44 с толщиной стенки 4 — 7 мм 5 в герметичных опоках создают разрежение с остаточным давлением

0,.55 кгс/см >.

Форму изготавливают и устанавливают на машину так же, как и в примере 1.

Температура расплава в тигле машины поддерживается в пределах 1350

1400 С. Для заливки расплава в полость формы в вакуумированной камере создают разрежение с остаточным

25 давлением 0,4 кгс/см в течение 5 с.

За это время разрежение в объеме наполнителя увеличивается до остаточного давления 0,1 кгс/см 2.

При этих параметрах отливку вы30 держивают. в течение 15 мин, затем разрежение в объеме наполнителя снижают до атмосферного давления и удаляют отливку так же, как и в примере 1.

Рекомендуемая область применения способа — изготовление тонкостенных

I отливок из различных сплавов, к которым предъявляются повышенные требования по механическим и эксплуатационным свойствам.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения заключается в снижении на 5 — 10% веса отливок за счет уменьшения толщин стенок, что возможно осуществить благо45 даря повышению механических свойств литых изделий и на 20 — 35% их брака.

Экономический эффект составит

75000 руб.

50 При широком внедрении способа в народное хозяйство зкономический эффект составит более 650 тыс. руб.