Механизм прессования машины для литья под давлением

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью под давлением . Цель изобретения - обеспечение возможности изготовления тонкостенных и протяженных отливок. Механизм прессования содержит силовой цилиндр 1, пресспоршень 4, соединенный со штоком 3 цилиндра 1, систему С регулирования скорости прессования и вибровозбудитель В, подключенный к поршневой полости силового цилиндра. На металл в пресс-форме передается сложное давление от суммы статического давления рабочей среды на. поршень 2 силового цилиндра и составляющей пульсирующего давления. Это приводит к. тому, что к поверхностным силам деформации металла под давлением пресс-поршня приобщаются необходимой величины объемные силы, что приводит к уменьшению пористости отливок. Скорость движения пресс-поршня не снижается ввиду подключения вибровозбудителя к поршневой полости силового цилиндра. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s В 22 D 17/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2D (21) 4480685/02 (22) 12.09.88 (46) 30,04.92. Бюл. N 16 (71) Н ауч но-исследо вател ьский институт технологии машиностроения и Специальное конструкторское бюро машин точного литья Молдавского производственного,обьединения "Точлитмаш" (72) В.Г.Кострица, В,С.Киян, А.Е,Гаевский, В.И.Юрченко, Б.Г.Касапов и А.С.Печул (53) 621,74.043 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 500886, кл. В 22 D 17/10, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N 414050, кл. В 22 0 17/10, 1962.

Авторское свидетельство СССР

N 486860, кл. В 22 0 17/08, 1974. (54) МЕХАНИЗМ ПРЕССОВАНИЯ МАШИНЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью под дав„„ Ы, 1729б92 А1 лением. Цель изобретения — обеспечение возможности изготовления тонкостенных и протяженных отливок. Механизм прессования содержит силовой цилиндр 1, пресспоршень 4, соединенный со штоком 3 цилиндра 1, систему С регулирования скорости прессования и вибровозбудитель В, подключенный к поршневой полости.силового цилиндра. На металл в пресс-форме передается сложное давление от суммы статического давления рабочей среды на, поршень

2 силового цилиндра и составляющей пульсирующего давления. Это приводит к тому, что к поверхностным силам деформации металла под давлением пресс-поршня приобщаются необходимой величины объемные силы, что приводит к уменьшению пористости отливок. Скорость движения пресс-поршня не снижается ввиду подключения вибровозбудителя к поршневой полости силового цилиндра. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

1729692

Изобретение относится к литейному производству, в частности к машинам для литья под давлением.

Известны механизмы прессования машин для литья под давлением с применением вибрации по (1), (2), (3).

В первом указанном механизме вибровозбудитель выполнен в телескопических поршне и штоке силового цилиндра и гоэтому может быть использован лишь в больших машинах, с массой заливаемого металла от 6 кг (по алюминию) и более для получения отливок с толщиной стенки соответственно от 3 мм и более.

Во втором механизме вибровозбудитель расположен в полости, выполненной в пресс-штоке, что увеличивает массу подвижных вместе с пресс-штоком частей и тем самым снижает скорость прессования и подпрессовки от 0,4-5 до 0,1-1,8 м/с. Поэтому механизм прессования может реализовать технологию вибрационного литья под давлением лишь толстостенных (с толщиной стенки более 3 мм), непротяженных (с наибольшим размером до 300 мм) отливок, для формирования которых по условиям теплообмена металла с пресс-формой достаточны скорости прессования и подпрессовки не более 1,8 м/с. Тонкостенные (с толщиной стенки от 3 до 1 мм) и протяженные (наибольшим размером от 300 до 1000 мм) отливки, для формирования которых требуются скорости прессования и подпрессовки от 1,8 до 5,0 м/с, невозможно изготовить на машинах с указанным вторым механизмом прессования, В третьем механизме прессования вибровозбудитель подключен к штоковой полости силового цилиндра. Для создания колебания пресс-плунжера вибровозбудитель в течение половины периода останавливает и отводит пресс-шток назад на амплитуду колебания. В результате скорость прессования или подпрессовки снижается от 0,4-5,0 до 0,2-2,3 м/с. то есть с использованием третьего механизма прессования тоже нельзя изготовлять тонкостенные и протяженные отливки, для формирования которых требуются скорости прессования или подпрессовки от 2,3 до 5,0 м/с.

Целью изобретения является обеспечение возможности изготовления тонкостенных и протяженных отливок. Вибрация же металла в процессе литья уменьшает пористость и улучшает механические свойства отливок, Цель достигается тем, что в известном механизме прессования машины для литья под давлением. содержащем силовой ци5

55 линдр, пресс-поршень, соединенный с его штоком, систему регулирования скорости прессования на сливе рабочей жидкости из штоковой полости силового цилиндра и вибровозбудитель, вибровозбудитель подключен к поршневой полости силового цилиндра. Кроме того, вибровозбудитель выполнен в виде гидравлического вибратора. Подключение вибровозбудителя к поршневой полости силового цилиндра приводит к тому, что к статическому давлению рабочей среды на поршень силового цилиндра добавляется составляющая пульсирующего давления. При передаче этого сложного давления далее в пресс-форму в ней к поверхностным силам деформации металла под давлением пресс-поршня приобщаются необходимой величины объемные силы, обусловленныее составля ющей пул ьсирующего давления, что и создает известный положительный эффект применения вибрации, При этом скорость движения пресс-поршня не изменяется. Такое техническое решение является новым и обладает существенным отличием, которое проявляется в цели изобретения.

На фиг. 1 изображен механизм прессования общий вид; на фиг. 2 — график его работы.

Механизм прессования содержит силовой цилиндр 1 с поршнем 2, на штоке 3 которого жестко укреплен пресс-поршень 4.

К штоковой полости силового цилиндра 1 подключена система регулирования С скорости прессования, состоящая из регулятора 5 потока рабочей жидкости, обратного клапана 6, распределителя 7 и запорного клапана 8. К поршневой полости силового цилиндра 1 подключен аибровозбудитель В, состоящий из цилиндра 9 с поршнем 10 и штоком 11, регулятора 12 хода поршня 10, регулятора 13 потока рабочей жидкости, золотника 14 с плунжером 15, приводимым в колебательное движение от электромагнитного привода 16, и запорного клапана 17.

Вибровозбудитель В входит в состав агрегата 18 вибрации, непосредственно подключенного к силовому цилиндру 1. Для повышения частоты вибрации в состав агрегата 18 аналогично могут быть подключены со сдвигом по фазе второй вибровозбудитель, третий вибровозбудитель и т.д. К агрегату 18 вибрации подключен по каналу 19 газовый 20 или газожидкостный 21 аккумулятор.

Работает предлагаемый механизм прессования следующим образом. B начале литейного цикла пресс-поршень 4 и поршень 2 находятся в крайнем положении справа, В камеру 22 прессования заливают

1729692 металл и включают механизм прессования.

При этом режим перемещения поршня 2 и пресс-поршня 4 может быть различным в зависимости от положения запор lblx клапанов 8 и 17, степени перекрытия регуляторов 5

5 и 13 рабочей жидкости, положения регулятора 12 хода поршня 10 вибровозбудителя

В. Всего можно осуществить две регулируемые настройки механизма прессования.

Настройка I. Запорные клапаны 8 и 17 10 открыты, электромагнитный привод 16 включен одновременно с включением рабочего хода механизма прессования, регулятор 5 отрегулирован на обеспечение требуемой скорости прессования в первой 15 фазе, а по ходу штока 3 установлены путевые бесконтактные датчики (на чертеже не показаны) для переключения его на обеспбечение скорости прессования второй и третьей фаз процесса литья; регулятор 13 20 открыт так, что шток 11 под давлением рабочей среды в агрегате 18 вибрации при и ротиводействии сжатия отл и вки 23 (металло-газовой смеси в пресс-форме) перемещению поршня 2 легко возвращает поршень 25

10 в исходное нижнее положение. Под давлением рабочей среды в аккумуляторе 20 (или 21) поршень 2, сжимая отливку 23 в пресс-форме 24, вытесняет рабочую жидкость из штоковой полости силового цилин- 30 дра 1 через регулятор 5 и перемещает пресс-поршень 4 на прессование.

При этом за первую половину периода вибрации

Т=— („) 35

У где Т вЂ” период, с, у — частота колебаний электромагнитного привода 16, с, рабочая жидкость, поступающая по каналу 25, проходит через регулятор 13, золотник 14 и по 40 каналу 26 сливается, Затем во вторую поло-вину периода вибрации (1) плунжер 15, перемещаясь вниз, перекрывает канал 26, вследствие чего рабочая жидкость по каналам 25 и 27 поступает в поршневую полость 45 цилиндра 9, воздействует на поршень 10 и перемещает шток 11 на задний ход (две амплитуды) а. В результате в упругой рабочей среде, находящейся в системе аккумулятор 20 (или 21) — агрегат 18 — поршневая 50 полость цилиндра 1, на время 0,5Т первой половины периода (1) повышается давление. В течение 0,5Т второй половины периода (1) электромагнитный привод 16, перемещая плунжер 15 золотника 14 вверх, 55 открывает канал 26, и рабочая жидкость, поступающая по каналу 25, направляется через регулятор 13 в канал 26 и сливается.

Вслед за этим снижается подпор рабочей жидкости в канале 27 и в поршневой полости цилиндра 9, и под давлением рабочей среды в агрегате 18 шток 11 опускается вниз на ход а. Тем самым снижается давление в рабочей среде, находящейся в системе аккумулятор 20 (или 21) — агрегат 18 — поршневая полость цилиндра 1. Так в указанной рабочей среде возбуждаются непрерывные периодические движения — упругие волны, которые через поршень 2, шток 3 и пресспоршень 4 передаются отливке 23 в прессформе 24.

После затвердевания и заданной выдержки отливки 23 в пресс-форме 24 под давлением вибрирующего пресс-поршня 4 пресс-форма 24 раскрывается, пресс-поршень 4 выталкивает пресс-остаток отливки из камеры прессования, достигает крайнего левого положения и попутно включает сигнал на обратный ход поршня 2 и отключение вибровозбудителя В. Далее запорный клапан 8 закрывается, распределитель 7 переключает подачу рабочей жидкости через обратный клапан 6;в штоковую полость силового цилиндра 1; электромагнитный привод 16 отключается и клапан 17 запирается.

В результате поршень 2со штоком 3 и пресспоршнем 4 возвращается в.исходное положение, а вибровозбудитель В отключается.

Литейный цикл закончен.

Настройка II отличается от настройки тем, что электромагнитный привод 16 отключен, а за парный клапан 17 закрыт, Тогда прямой и обратный ходы поршня 2 со штоком 3 и пресс-поршнем 4 выполняются так же, как и при настройке I, но без вибрации, При описанных двух настройках механизма прессования можно создать три существенно отличных режима перемещения и давления пресс-поршня 4 на металл в камере прессования: 1) обычное поступательное движение (настройка I I); 2) вибрационное движение (настройка I), Если обычную плотную насадку пресс-поршня 4 на штоке 3 заменить скользящей с зазором между ними, то в этом случае можно реализовать следующий режим: 3) ударно-вибрационное движение пресс-поршня 4 при настройке, Указанный второй режим определяет возможность отливки под давлением с вибрацией тонкостенных и протяженных отливок при определенных параметрах вибрации — частоте и амплитуде. Частота: вибрации определяется из условия сообщения отливке в период жидкого и пластичного состояния металла, например, не менее 10 колебаний. Для тонкостенных приборных отливок с толщиной стенки от 3 до 1 мм из эвтектического алюминиевого сплава период его жидкого состояния составляет от 0,1

1729692 до 0,02 с, что определяет необходимую наибольшую частоту вибрации 10 колебаний:

0,1-0,02 с = 100-500 Гц. Наименьшая амплитуда вибрации, как показывает анализ экспериментальных данных, может быть в период заполнения пресс-формы расплавом 0,5-2,0 мм, в период подпрессовки отливки — 0,1 мм.

В предложенном механизме прессования (фиг.1) вибровозбудитель В может быть выполнен, например, в виде. следящего золотникового гидравлического вибратора.

Следящие золотниковые гидравлические вибраторы универсальны в использовании, имеют малые размеры, массу и стоимость, могут обеспечивать большие амплитуды колебаний (до 250 мм), высокие возмущающие усилия (до 400 кН), плавное изменение частоты (от 0,2 до 500 Гц и выше) (см. Варсанофьев, О.В.Кузнецов, Гидравлические вибраторы. Л.: Машиностроение„Ленингр. отд-ние, 1979, с. 144, с. 19). Используемые в этих гидравлических вибраторах электромагнитные вибровозбудители имеют диапазон рабочих частот от 50 до 1000 Гц (см, Шаповал, В,Е.Маслов, Н.M.×èãëàêoâ. Вибрационные приводы в металлообработке.

К.: Техника, 1983, с. 120, с. 7, Можно также вместо показанного вибровозбудителя В использовать другие вибровозбудители. Например, в указанной выше книге В.Н.Шаповалова, В.Е,Маслова, Н.М.Чиглакова на рис, 72 (с. 104) представлена конструкция магнитогидравлического вибровозбудителя, обеспечивающего частотный диапазон вибрации 0-1000 Гц, максимальный ход штока 10 мм, максимальное усилие 13,7 кН. В книге В.Н,Баранова, Ю.Е.Зазарова. Электрогидравлические и гидравлические вибрационные механизмы.

М.: Машиностроение, 1977, с. 326 на с. 12 показан (рис. 14г) пульсаторный гидравлический вибратор, обеспечивающий максимальную частоту вибрации до 1000 Гц при двойной амплитуде 0,03-0,5 мм и максимальном возмущающем усилии 14 кН.

Таким образом, вибровозбудитель, обеспечивающий частоту и амплитуду вибрации, необходимыедля литья поддавлением тонкостенных отливок, может быть выполнен многими конструктивными решениями. Однако предложенная конструкция вибровозбудителя .— подключение штока известного гидравлического вибратора одностороннего действия (поз, 9, 10, 11, 18 на фиг.

1) к поршневой полости силового цилиндра 1 механизма прессования обладает следующими двумя существенными отличиями.

Первое отличие — возможность быстрого в Краз

К =(— ), 0Ю >dII

D "o 2

dII (2) где D>p — диаметр поршня 10, мм; d>>— диаметр штока 11, мм, повышения (мульти5 пликации) давления в первой фазе вибрации (1) при использовании для привода вибровозбудителя В насоса высокого давления — привода силового цилиндра 1, что уменьшает материалоемкость и габариты

10 механизма прессования.

Второе отличие — возможность создания стабильного изменения давления в первой и второй фазах вибрации (I) за счет ввода в рабочую среду. находящуюся в сис15 теме аккумулятора 20 (или 21) — агрегат 18 вк,брации — поршневая полость силового цилиндра 1, в первой фазе и удаления из нее во второй фазе вибрации строго одного и того же объема — отрегулированного объема

20 части штока 11. Традиционно же в вибрационной технике объем рабочей среды для колебания в ней давления изменяют вводом в нее и сливом порции той же рабочей среды, что со временем в процессе эксплуатации

25 механизма прессования может оказаться непостоянным из-за различных утечек нагнетаемой рабочей среды вследствие изменения ее вязкости (после нагрева, охлаждения) и герметичности уплотнений по

30 мере их износа. Изменение же объема рабочей среды согласно настоящему изобретению повышает устойчивость работы механизма прессования, что стабилизирует снижение пористости и повышение механических

35 свойств отливок. Следовательно, указанное выше дополнительное отличие механизма прессования является новым, существенным и усиливает основной положительный эффект, указанный в цели изобретения, 40 На фиг. 2 показаны графики скорости движения пресс-поршня механизма прессования, где 28 — базовая кривая скорости движения пресс-поршня без вибрации при настройке II; 29 — фактическая скорость дви45 жения вибрирующего пресс-поршня при настройке I; 30 — условная средняя скорость движения вибрирующего пресс-поршня при настройке I.

Эффективность предлагаемого меха50 низма прессования выражается в возможности отливки под давлением с применением вибрации тонкостенных и протяженных отливок, одновременно большего количества отливок (после увеличения

55 количества гнезд в пресс-форме) или отливок большой массы, Формула изобретения

1. Механизм прессования машины для литья под давлением, содержащий силовой

1729692

10 ровозбудитель подключен к поршневой полости силового цилиндра.

У, Ю/С

F,C

45

Составитель B,Êîñòðèöà

Редактор Т.Лошкарева Техред М,Моргентал Корректор В.Петраш

Заказ 1466 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 цилиндр с поршнем и штоком, пресс-поршень, соединенный со штоком силового цилиндра, систему регулирования скорости прессования, подключенную к штоковой полости силового цилиндра, и вибровозбудитель, отл и ча ю щи и с ятем, что, с целью обеспечения возможности изготовления тонкостенных и протяженных отливок, виб2. Механизм поп,1, отличающийся

5 тем, что вибровозбудитель выполнен в виде гидравлического цилиндра одностороннего действия, шток которого размещен в поршневой полости силового цилиндра.