Способ пропитки отливок

 

Изобретение относится к технологии исправления литейных дефектов типа пор корпусных отливок и деталей, в частности к способу пропитки отливок. В контейнер 3 укладывают отливки и размещают контейнер в пресс-форму 1 машины литья под давлением марки 711А07. Через горловину 7 контейнер заполняют материалом пропитки - композицией ПК-80 Т201-2-725-84. Перемещением поршня 12 в камере прессования 11 вправо до фиксированного положения 1 создают разряжение 350 мм рт.ст. и осуществляют выдержку 5-6 мин. Далее поршень 12 перемешивают в положение П, сообщая полость камеры прессования с атмосферой , и заливают в нее буферную жидкость - парафино-стеариновую массу ПС50 через заливочное окно 13. Рабочим ходом поршня 12 пропитывающую жидкость с отливками нагружают давлением до 2,5 МПаи выдерживают давление 1,5-2 мин для пропитки отливок. Давление снимают путем отвода поршня 12, размыкают пресс-форму и извлекают контейнер с отливками. 2 з.п. ф-лы, 2 табл, 2 ил. (Л

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГосудАРственный комитет

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796435/02 (22) 02.03.90 (46) 23.10.92. Бюл. М 39 (71) Нижегородский политехнический институт (72) Г.И. Тимофеев, М.Ю, Трифонов, Ю.И.

Трифонов и И.Б. Казаринов (56) 1, Патент США М 4479986, кл, В 05 D 3/00, 1984.

2. Л.И. Тучинский "Композиционные материалы, получаемые методом пропитки", M., Металлургия, 1988, с. 37. (54) СПОСОБ ПРОПИТКИ ОТЛИВОК (57) Изобретение относится к технологии исправления литейных дефектов типа пор корпусных отливок и деталей, в частности к способу пропитки отливок. B контейнер 3 укладывают отливки и размещают контейнер в пресс-форму 1 машины литья под дав„„ЯХ„„1770111 А1 (я)з В 23 P 6/04, B 22 F 3/26 лением марки 711А07. Через горловину 7 контейнер заполняют материалом пропитки — композицией ПК-80 Т201-2-725-84. Перемещением поршня 12 в камере прессования

11 вправо до фиксированного положения 1 создают разряжение 350 мм рт.ст. и осуществляют выдержку 5 — 6 мин. Далее поршень 12 перемешивают в положение П, сообщая полость камеры прессования с атмосферой, и заливают в нее буферную жидкость — парафина-стеариновую массу ПС50 через заливочное окно 13. Рабочим ходом поршня 12 пропитывающую жидкость с отливками нагружают давлением до 2,5

МПа и выдерживают давление 1,5 — 2 мин для пропитки отливок. Давление снимают путем отвода поршня 12, размыкают пресс-форму и извлекают контейнер с отливками. 2 з,п. ф-лы, 2 табл, 2 ил, 1770111

Изобретение относится к технологии исправления литейных дефектов типа пор корпусных отливок и деталей и может применяться на всех предприятиях машиностроения.

Известно изобретение, касающееся способа- пропитки отливок с использованием пропиточного устройств, согласно которому камеру для прЬгтитки отливок заполняют таким образом, что над уровнем жидкости образуетея пространство. Затем отливки устанавливают в исходное положение внутри камеры над уровнем жидкости, создают вакуум, и после выдержки, необходимой для дегазации отливок, последние погружают в жидкость, затем они возвращаются в исходное положение над уровнем жидкости, а после удаления излишков жидкости Отливки удаляют из камеры для ополаскивания и термообработки. Данное изобретение относится к системе пропитки металлических отливок с использованием

"сухого вакуума". Недостатком данного способа пропитки отливок является трудность изготовления пропиточного устройства ввиду его сложности, а также то, что процесс пропитки отливок осуществляется под атмосферным давлением, которого бывает недостаточно для глубокого проникновения уплотняющей жидкости в поры отливок, а следовательно, снижается и уровень пропитки последних.

В качестве прототипа принят способ и ропитки отливок. Способ вкл ючает помещение заготовки с пропитывающей жидкостью в форму машины литья под давлением и нагружение давлением через буферную среду (в дан ном случае воздух, находя щийся в камере прессования), рабочим ходом поршня. Сжатый воздух давит на жидкий металл (пропитывающую жидкость), осуществляя пропитку заготовки, находящейся в .пресс-форме. Способ пропитки по прототипу имеет ряд недостатков. Если отливку загрузить в пресс-форму машины литья под давлением, заполнить пресс-форму с отливкой пропитывающей жидкостью, то пропитывающая жидкость будет стремиться проникнуть в поры отливки, закупоривая поры. Воздух, находящийся в порах отливки, и воздух, находящийся в камере прессования, снижает эффект пропитки.

Во-первых, воздух, находящийся в порахотливки, при воздействии на него пропитывающей жидкости будет сжиматься, оказывая сопротивление проникновению пропитывающей жидкости на большую глубину и препятствуя сквозной пропитке ilQp.

При снятии давления отводом поршня в исходное положение (правое крайнее поло5

55 жение поршня), пропитывающая жидкость

"пойдет" следом за поршнем, что способствует вытеканию ее из пор, этому же будет способствовать и воздух, сжатый пропитывающей жидкостью заготовки, стремясь занять первоначальный объем. Воздух же, находящийся в камере прессования и выполняющий роль буферной среды, при рабочем ходе поршня будет стремиться переместиться из области высокого давления в область низкого давления, т.е. в прессформу с пропитывающей жидкостью (с учетом, что и в пресс-форме и камере прессования находится одна и та же жидкость), а это приведе! к замешиванию воздуха в пропитывающую жидкость. Во-вторых, возникает трудность с удалением пропитывающей жидкости из пресс-формы перед ее раскрытием, возможно выливание пропитывающей жидкости и требуется специальная емкость для ее приема, что снижает культуру производства.

Воздух, как буферная среда, в данном процессе лишь ухудшает качество пропитки, попадая в поры отливок. Использование других буферных сред, например, парафино-стеариновой массы, требует специального аппаратурного оформления.

Цель изобретения — повышение качества пропитки.

Эта цель достигается тем, что в способе пропитки отливок, включающем помещение отливок с пропитывающей жидкостью в пресс-форму машины литья под давлением и нагружение давлением через буферную среду рабочим ходом поршня, перед нагружением давлением в пресс-форме создают разрежение за счет обратного хода поршня, а подачу буферной среды осуществляют в конце обратного хода поршня; предлагается подачу буферной среды осуществлять через заливочное отверстие машины литья под давлением; кроме того, предлагается отливки с пропиты вающей жидкостью помещать в пресс-форму в контейнере, выполненном по конфигурации ее полости, Согласно изобретению, машина литья под давлением используется нетрадиционно, т.е. не только как средство создания избыточного давления, но и как средство создания разрежения за счет обратного хода поршня перед нагружением давлением, При этом воздух удаляется из пор отливок и всплывает в виде пузырьков, занимая разреженный объем в пресс-форме над поверхностью пропитывающей жидкости, а в момент отрыва воздушного пузырька от стенки отливки происходит "захлопывание" вакуумированной полости, т,е. тем самым обеспечивается сквозная пропитка тела от1770111 ливки. Использование контейнера позволяет создать минимальное воздушное пространство между стенками пресс-формы и контейнера, меньшее объема камеры прессования, что позволяет обеспечить максимальное разрежение, а следовательно, освободить поры отливок от воздуха и повысить качество пропитки. Таким образом, предлагаемое решение в своей совокупности обеспечивает прежде всего повышение качества пропитки отливок. B предложенном способе пропитки в качестве буферной среды используется воздушно-парафиностеариновая смесь, Во-первых, это позволяет путем различного сочетания объема воздуха, находящегося в камере прессования, и объема залитой в нее парафино-стеариновой массы, регулировать степень сжатия буферной среды и тем самым регулировать величину давления на герметик, передаваемого от поршня машины литья под давлением. Во-вторых, в период заливки жидкой парафино-стеариновой массы в камеру прессования и ее смешения с воздухом в период перемещения под действием рабочего хода поршня, температура ее снижается, повышается вязкость, а следовательно, затрудняется перемещение ("гуляние") воздушных пузырьков в ней и переход их в герметик.

Этому же препятствует и то, что герметик и парафино-стеариновая масса разнородны и не смешиваются друг с другом. И, наконец, в третьих, после создания давленя на герметик буферной средой и выдержки, необходимой для пропитки пор в отливке, парафино-стеариновая масса переходит из жидкого состояния в пластичное, а к моменту раскрытия пресс-формы в пластичнотвердое, что исключает возможность ее перемещения вслед за поршнем в момент отвода его в правое крайнее положение для снятия избыточного давления. После раскрытия пресс-формы, контейнер извлекается, а затвердевшая парафино-стеаринвоая масса в виде корочки легко отделяется от контейнера в области сквозного паза с отверстиями и в области технологического зазора между торцем контейнера (со стороны крышки) и поршнем, герметик же остается в контейнере, что способствует повышению культуры производства.

На фиг.1 приведена схема установки для осуществления способа пропитки отливок и деталей; на фиг.2 — разрез А — А на фиг.1.

Пресс-форма состоит из 2-х цилиндрических частей 1 и 2, закрепленных соответственно к подвижной и неподвижной плитам машины литья под давлением, Кон5

55 тейнер 3, в который помещают отливки для пропитки, имеет цилиндрическую форму и снабжен крышкой 4. B верхней части, на наружной поверхности контейнера 3, выполнен сквозной по его длине паз 5, в основании которого имеются сквозные по глубине отверстия 6 и горловина 7 для заливки металла пропитки. Размеры контейнера 3 рассчитаны таким образом, чтобы при установке его во внутреннюю полость пресс-формы радиальные поверхности их сопрягались бы по скользящей посадке, а между их стенками по торцу, при закрытой пресс-форме, был выдержан технологически необходимый зазор. Установка контейнера 3 осуществляется по скользящей посадке. При этом для создания глубокого вакуума воздушое пространство зазора между контейнером 3 и стенками прессформы меньше объема камеры прессования в несколько раз. Половины пресс-формы 1 и

2, установленные с помощью плит крепления 8, смыкаются через уплотнительный элемент 9, Уплотнительный элемент 10 обеспечивает герметичность соединения половины пресс-формы 2 и камеры прессования 11, которые крепятся к неподвижной плите машины (не показана) плитою крепления 8, Камера прессования 11 снабжена поршнем 12 с уплотнительным элементом (не показан) и заливочным окном 13, 14 — ограничитель хода поршня.

Способ пропитки отливок осуществляют следующим образом.

Контейнер 3 загружают предварительно обезжиренными отливками, закрывают его крышкой 4 и в горизонтальном положении устанавливают в половину пресс-формы 1 горловиной 7 вверх. При этом воздух из пресс-формы 1 при установке контейнера

3 вытесняется через паз 5. Контейнер 3 через горловину 7 заполняют материалом пропитки. Воздух, вытесняемый материалом пропитки из контейнера 3, удаляется через сквозные по глубине отверстия 6, выполненные в основании паза 5. Поршень 12 в камере прессования 11. устанавливают в левое крайнее положение, после чего под действием механизма запирания машины литья под давлением половины пресс-формы 1 и 2 смы ка ются, герметизи руя околоконтейнерное пространство. Перемещением поршня

12 вправо до фиксированного положения I, в камере прессования 11 и над поверхностью материала пропитки создается разрежение. После выдержки, необходимой для вакуумирования отливок и материала пропитки, поршень 12 перемещают в правое крайнее полажение !1, обеспечивая тем самым связь полости камеры прессования 11, 1770111

10 через окно 13, с атмосферой и возможность заливки в нее буферной жидкости. В качестве буферной жидкости целесообразно использовать среду нейтральную по отношению к герметику и легко отделяющуюся от него после их взаимного контакта, При движении поршня 12 в режиме прессования смесь воздуха с буферной жидкостью сжимается, оказывая давление на материал пропитки, что и приводит к проникновению последней в поры отливок. Величина давления, создаваемая в камере прессования 11, будет зависеть от соотношения объема воздуха и объема воздуха и объема буферной жидкости, а также от технических характеристик машины литья под давлением. После выдержки, необходимой для проникновения материала пропитки в поры отливок, давление снимается путем возврата поршня 12 в правое крайнее положение.

Пресс-форма раскрывается, контейнер

3 извлекается из половины пресс-формы 2, сливается материал пропитки, снимается крышка 4 и отливки передаются для последующей обработки. Для повышения производительности установки, целесообразно в работе использовать 2-3 взаимозаменяемых контейнера 3, Пример. Для проверки эффективности предлагаемого способа пропитки отливок была использована машина литья под давлением марки 711А07 и пресс-форма цилиндрической формы с внутренним диаметром 180 мм и длиною 400 мм (см.фиг.1), В качестве объекта для пропитки были взяты корпусные отливки из алюминиевого сплава

Ал9 типа "корпус" и "волновод", с толщиной стенок от 2,5 до 10 мм, забракованные по герметичности. Отливки не выдерживали давление газа более 1 атм. Контейнер 3 после укладки в него отливок предварительно обезжиренных в содовом растворе и промытых в теплой воде, закрывали крышкой 4 и устанавливали в подвижную половину пресс-формы 1, горловиной 7 вверх. Через горловину 7 контейнер 3 с отливками заполняли материалом пропитки до момента появления последней в отверстиях 6. В качестве материала пропитки использовали пропитывающую композицию ПК-80 Т2012-725-84.

После заполнения контейнера 3 материалом пропитки ПК-80 поршень 12 в камере прессования 11 устанавливали в левое крайнее положение и включали механизм запирания с целью смыкания половины пресс-формы 1 с половиной пресс-формы 2 через уплотнительный элемент 10. Перемещением поршня 12 в камере прессования 11 вправо до фиксированного положения I, в

55 камере прессования 11 и над поверхностью материала пропитки в контейнере 3 создавали разряжение до 350 мм рт.ст. и осуществляли выдержку в течение 5-6 мин с целью вакуумирования содержимого в контейнере

3. После истечения времени выдержки поршень 12 перемещали в положение II, обеспечивая тем самым сообщение полости камеры прессования 11 с атмосферой и возможность заливки в нее через заливочное окно 13 буферной жидкости, В качестве буферной жидкости использовали расплавленнуюю парафино-стеариновую массу ПС50.

Движением поршня 12 в режиме прессования давление от поршня 12 через смесь воздуха с буферной жидкостью передавалось на материал пропитки, способствуя проникновению последней в поры отливок. Максимальную величину давление материала пропитки на поры в отливках поднимали до

25 кгс/см за счет сжатия в камере прессования и воздушно-парафина-стеариновой смеси с отношением их объемов 5:1 соответственно, Время пропитки отливок с толщиной стенок от 2,5 — 10 мм, при комнатной температуре, составило 1,5 — 2 мин. После выдержки отливок в материале пропитки под избыточным давлением, последнее снималось путем отвода поршня 12 в правое крайнее положение, включали механизм раскрытия (размыкания) пресс-формы, извлекали контейнер 3 с отливками из прессформы, сливали через горловину 7 материал пропитки из контейнера 3, открывали крышку 4, отливки же после промывки их в холодной воде погружали в ванну с горячей водой (+90 —:95 С), где выдерживалм их в течение 30 минут до полной полимеризации герметика

ПК вЂ” 80,, -Далее отливки извлекали из ванны на воздух и через 5-6 часов вновь подвергали испытаниям на герметичность, Для этого в специальной установке отливка закреплялась и погружалась в воду, а во внутреннюю полость ее подавалось давление газа равное 1 атм, При отсутствии на поверхностях отливки газовых пузырьков, признака герметичности отливки, давление газа повышали до 10 атм (3-х кратный запас по сравнению с ТУ) и выдерживали под этим давлением 30 мин. Признаков появления газовых пузырьков на поверхностях отливок не отмечено. Все отливки, прошедшие пропитку, с целью ликвидации литейных дефектов, по вышеописанному способу, стали герметичными, в итоге повысилась и надежность деталей во время их работы в экстремальных условиях. Для определения эффективности пропитки по предлагаемому способу, по сравнению со способом, опи10

1770111

Таблица 1

Степень разрежения мм рт. ст.

Величина давле- Глубина проникния, передивае- новения герметимого на герметик ка в поры отливки мм

Размер пор в стенке отливки (мм) Толщина стенки отливки (мм) 25 кгc/ cM

03 15

2,0-3,0

3,0-4,0

2,5 — 4

5 — 8

9 — 10

Давление атмосферное, разряжения нет от

0,1 до

0,25 мм

Таблица 2

30 (4 2. Z

Составитель Ю,Трифонов

Техред М.Моргентал Корректор Л.ЛивРиец

Редактор Т,Щагова

Заказ 3700 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 санным в прототипе, исследованию были подвергнуты две партии отливок по 30 шт. в каждой изготовленных в равнозначных условиях и забракованных по негерметичности. (Отливки не выдерживали давления 5 газа менее 1 атм.).

После пропитки каждая партия отливок вновь была подвергнута испытанию на герметичность "воздух — вода" при давлении воздуха 6 атм. Полученные результаты пока- 10 зали, что если количество отливок, пропитанных по способу, описанному в прототипе, выдержавших испытание давлением воздуха в 6 атм, составило 12 шт. (40 /,), то количество отливок, пропитанных 15 по предложенному решению и выдержавших испытание давлением воздуха в 6 атм„ составило 27 шт, Для объяснения полученных результатов из каждой партии были отобраны по 20 отливке, прошедших пропитку и успешное испытание на герметичность, и приготовлены шлифы по плоскости продольного сечения. Исследование шлифов проводилось под микроскопом при 100-кратном увеличе- 25 нии с целью выявления влияния способа пропитки на глубину проникновения герметика в поры отливки. Полученные результаты представлены в табл.1 (по прототипу) и табл.2 (по предложен ному способу).

Формула изобретения

1. Способ пропитки отливок, включающий помещение отливок с пропитывающей жидкостью в пресс-форму машины литья под давлением, подачу буферной среды и нагружение давлением через буферную среду рабочим ходом поршня, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения качества пропитки, перед нагружением давлением в пресс-форме создают разряжение на счет обратного хода поршня, а подачу буферной среды осуществляют в конце обратного ходя поршня, 2. Способпо п1,отл ича ю щи йся тем, что подачу буферной среды осуществляют через заливочное отверстие машины литья под давлением, 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отливки с пропитывающей жидкостью помещают в пресс-форму в контейнере, выполненном по конфигурации полости,