Стопочная безопочная литейная форма

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

}g}} 4 В 22 С 11/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ K(6 Ä и

5 +к() ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

k А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 3772426/22-02 (22) 18.07.84 (46) !5.08.86.Бюл. Р 30 (7i) Московский автомобильный завод им.И.АеЛихачева и Московский автомеханический институт (72) А.П.Трухов, В.М.Чикунов, М.}0еЕршов, А.С.} орилей и Л.П. Туманов а (53) 621.744.06 } 088.8) (56) Патент СЯА }} 3171195, кл. 29-4205,1965.

Патент Японии }} 31492, кл. 1}А220, 1968. (54)(57) 1еСТОПОЧНАЯ БЕЗОПОЧНАЯ ЛИ- ТЕЙНАЯ ФОРМА, содержащая рабочую полость со стержнями для получения отливок, литниковую систему и расположенные на поверхности разъема тонкие каналы, охватывающие упомянутую полость и литниковую систему, отличающаяся тем, что., с целью расширения технологических возможностей путем снижения брака от термических трещин формы, повышения ее металлоемкостн и сокращения времени на подготовку формы к заливке, в ней выполнены дополнительно по

„„Я0„„1250383 A i меньшей мере две щелевидные полости,,соедийенные с каждым из тонких каналов и ориентированные перпендикулярно к тонким каналам, которые соединены с литниковой системой и имеют в месте соединения }} -образный изгиб, при этом высота Ъ щелевидной полости определяется из соотношения где Н вЂ” толщина формы;

6„ — термические напряжения на рабочей поверхности формы; 3 (6 ) — предел прочности смеси не разрыв;

К вЂ” коэффициент запаса. С:

2. Форма по п.!, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в ней выполнены расположенные на поверхности разъема газоотводные каналы, соединенные с рабочей полостью и знаковыми частями стержней и имеющие выход на .наружную поверхность формы, и форма

Ю снабжена дополнительными стержнями

Э размещенными в месте пересечения газоотводных и тонких каналов. ; С©

1250383 3

Изобретение относится к литейному производству, в частности к безопочной формовке, и может быть использовано для предотвращения брака отливок и форм по причине образования трещин в формах после заливки расплава.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей формы путем снижения брака от термических трещин формы, повышения ее металло ° емкости и сокращения времени на подготовку формы к заливке.

На фиг.l показан главный вид стопочной безопочной формы; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.l; на фиг ° 3 — разрез Б-Б на фиг.l (стопки форм ; на фиг.4 — схема для расчета высоты щелевых полостей (ребер).

Стопочная безопочная литейная форма (фиг.l) собирается из единичных двухсторонних литейных форм l, изготовленных из уплотнений песчано-глйнистой смеси. В форме выполнены полости 2 для получения отливок с установленными в них стержнями 3. На фиг.l и 2 показана форма для получения отливок типа гильз. Для заливки металла служат литнйковая чаша 4, стояк 5 и питатель б. Отвод газов, образующихся после заливки металла, осуществляется по газоотводным каналам 7, связывающим газоотводные полости 8 в форме и стержне с наружной поверхностью формы; Тонкий канал 9 соединен с щелевидными полостями 10, ориентированными перпендикулярно к нему. В месте соединения тонкого канала с литниковой чашей он имеет

11-образный изгиб ll, а в месте пере. сечения с газоотводным каналом установлен стержень 12. Транспортировайие стопки форм осуществляется с помощью элементов формовочной линии 13.

При заливке металла в форму происходит быстрое заполнение тонких каналов и щелевидных полостей, малое сечение этих элементов обеспечивает быстрое их затвердевание, при этом в тонких каналах затвердевают армирующие стержни, а в щелевидных полостях — ребра. Ребра, связанные армирующими стержнями, предотвращают термическое расширение прогреваемых слоев формы, что приводит к уменьшению или устранению растягивающих

5

30 напряжений в наружных, трещины при этом не возникают.

Выполнение по меньшей мере двух щелевидных полостей для каждого из тонких каналов или прямолинейного участка такого канала и ориентнрова ние щелевидной полости перпендикулярно тонкому каналу создают наиболее оптимальные условия для жесткой заделки элемента формы, размещенного между щелевидными полостями. Выполнение более двух щелевидных полостей на прямолинейном участке тонкого канала повышает эффективность защемления расширяющегося объема смеси. Толщина щелевидных!полостей и поперечное сечение канала, с одной стороны, выбираются иэ условия заполнения их расплавом при заливке, с другой стороны, поперечное сечение названных элементов должно затвердевать раньше, чем может возникнуть трещина в форме. Время образования трещины для известной формовочной смеси определяется экспериментально, например, на пробе для определения трещиноустойчивости беэопочных форм, а поперечное сечение каналов и щелевидных полостей рассчитывают: по известным тепловым зависимостям, . при этом время затвердевайия прйнимают меньшим времени образования трещины на величину коэффициента запаса.

Соединение тонкого канала с литниковой системой обеспечивает быстрое заполнение его расплавом. При этом место соединения тонкого канала с литниковой системой выбирают из технологических соображений в зависимости от расположения в форме полостей для получения отливок и литниковой системы. Кроме того, необходимо, чтобы литниковая система обеспечивала в месте ее соединения с тонким каналом пьеэометрический напор, достаточный для быстрого заполнения канала. Тонкие каналы располагают в местах возможного образования трещин которые как правило, возникают в верхних и боковых частях формы.

Наиболее .удобными местами соединения тонкого канала с литниконой системой являются нижняя часть литниковой чаши или стояк. 1 -образный изгиб тонкого канала в месте соединения с литникбвой системой предотвращает на формах большого размера растрес1250383

Э кивание при литейной усадке затвердевшего в тонком канале металла.

Заливка в форму больших масс расплава вызывает не только повышение уровня термических напряжений в форме но и большее газовыделение что может привести к браку отливок, например газовым раковинам. В таких слу- чаях для вывода газов из формы в ней устраивают газодтводные каналы. В стопочной 4йрме гаэоотводные каналы могут быть выполнены только на поверхности разъема, что приводит к их пересечению с тонкими каналами. Такое пересечение становится возможным

1 при установке в форму дополнительного стержня 12 (фиг.2). который может иметь отверстие дпя одного из каналов или быть целиковым, каналы при этом выполняются в разных формах.

Принципиально важное значение имеет высота щелевидных полостей, которая выбирается в соответствии с зависимостью, выведенной на основании эпюры термических напряжений по сечению формы (Фиг.3). На рабочей поверхности формы от прогрева расплавом возникают сжимающие напряжения 6„, на противоположной растягивакщие, которые в момент образования трещины становятся равными пределу прочности смеси на . разРыв (6 ) .Сжимающие и растягивающие напряжения уравновешены, при этом площади эпюр - сжимающих и растягивающих напряжений, ограниченные кривой АОВ и нейтралью ЫОМ, равны.

Аппроксимируя кривые на участках

АО и ОВ прямыми, можно записать следующее равенство: где Н вЂ” толщина формы;

1 — координата точки изменения знака напряжений, равная высоте щелевидной полости.

При введении на глубину Ъ ребер, жестко соединенных между собой арми. рующими стяжками, подавляется термическое расширение во внутренних слоях йормы и,,соответственно; растягивающие напряжения в наружных.

Тем самым предотвращается появление трещин в форме. Высота ребер определяется по формуле

Значения коэффициента запаса К выбирают от 1 до 2 в зависимости отV конфигурации формы, свойств смеси и заливаемого сплава.

Пример. Расчет высоты щелезидных полостей для формы толщиной

0,3 м, изготовленной из песчакоглинистой смеси, имеющеф 6 ) 0,024 МПа, заливаемой серым чугуном при температуре 1350 С.

Термические напряжения на рабочей поверхности формы определялись из выражения

6е E1 (((, где Š— модуль упругости смеси. при

С

25 заданной температуре;

Ф вЂ” коэффициент теплового расширения смеси;

4С вЂ” увеличение температуры по-, верхности формы после заливки расплава.

В расчетах принято: Е 30 MH/M;.

k = 0,8 1О град "; э1 1200 град, при этих значениях 6 0,288 МПа.

Исходя из уровня напряжений на рабочей поверхности формы, коэффи35 циента запаса К=2 и предела прочности смеси на разрыв определяем высоту щелевидных полостей для заданной высоты формы, Ъ 0,043 м.

Применение безопочной литейной формы с тонкими каналами и щелевидными полостями позволяет устранить брак отливок и форм на линиях беэопочной формовки по причине раст45 рескивания форм в процессе заливки и затвердевания металла, предотвратить аварийные остановки при полном разрушении йормы на транспортной системе формовочной линии, повысить

50, йактическую производительность ли- ° .нии, приближая ее к паспортной, что дает положительный экономический эффект.

l250383

1250383 йв ревеле ие Жменею со и харч

4 иаЛ

Составитель В.Сазонов

Редактор М.Петрова Техред Л.Сердюкова Корректор В.Синицкая

Заказ 4362/11 Тираж 757 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4