Литейная металлическая форма и способ изготовления армирующего элемента для нее

 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано преимущественно для изготовления питых заготовок инструмента с внутренними каналами для подвода смэзочно-охлаждающей жидкости, имеющего рабочую и хвостовую части. Цель изобретения - упрощение изготовления и расширение технологических возможностей . Достигается это тец что армирующие элементы соединены дугообразной частью, выполнены в виде единого U-образного элемента, прямолинейные ветви которого расположены параллельно друг другу на расстоянии, равном расстоянию между продольными внутренними каналами охлаждения при этом дугообразная часть снабжена дополнительно фиксаторами, связанными при помощи отверст 1й с U-образным элементом, а свободными концами с литейной формой, армирующий элемент погружают полностью в электролит, создают на нем монрпнтную герметичную оболочку оптимальной толщины в зависимости от заливаемого в литейную форму материала, при этом герметизацию соединения юкоподесда (фиксатора) с армирующим элементом осуществляют одновременно с нанесением гальванического покрытия, а токоподвод выполняют из сплава на основе железа с наконечником из меди, после формирования монолитной герметикой оболочки на армируюшем элементе токоподводы укорачивают в соответствии с конфигурацией фиксаторов и используют в качестве фиксаторов Б литейной форме 2 с и 1 зпф-лы, 9 ил

(в) Щ3 (») 200

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Ь>

Ю

4>

Ю

ОО

OO

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5003519/02 (22) 06.09.91 (46) 15.10.93 Бюл. Ия 37-38 (76) Пирайнен Виктор Юрьевич; Гребешков

Вениамин Константинович (54) ЛИТЕЙНАЯ МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ФОРМА И

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМИРУЮЩЕГО

ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ НЕЕ (57) Изобретение относится к питейному производству и может быть использовано преимущественно для изготовления литых заготовок инструмента с внутренними каналами дпя подвода смазочно-охлаждающей жидкости, имеющего рабочую и хвостовую части. Цель изобретения — упрощение изготовления и расширение технологических возможностей. Достигается это тем, что армирующие элементы соединены дугообразной частью, выполнены в виде единого U-образного элемента, прямолинейные ветви которого расположены параллельно друг другу на расстоянии, равном расстоянию между продольными внутренними каналами охлаждения,при этом дугообразная часть снабжена дополнительно фиксаторами, связанными при помощи отверст 1й с U-образным элементом, а свободными концами с литейной формой; армирук.щий элемент погружа|от полностью в электролит, создают HR нем монолитную герметичную оболочку оптимальной тол»,ины в зависимости от заливаемого в литейную форму материала, при этом герметизацию соединения .окоподвсда (фиксатора) с армирующим элементом осуществляют одновременно с нанесением гальванического покрытия, г токоподвод выпопня,от из сплава на основе железа с наконе ником из меди; после формирования монолитной гермети:-.ой оболочки на армирувшем элементе токоподводы укорачивают в соответствии с конфигурацией фиксаторов и используют в качество фиксаторов 6 литейной форме. 2 с и 1 зл ф-пь 9 ил.

2000878

25

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано, преимущественно, для изготовления литых заготовок инструме та с внутренними каналами для подвода самзочно-охлаждающей жидко:ти, имеющего рабочую и хвостовую части.

Цель изобретения — упрощение изготовления и расширение технологических

BC Ý Ì0Æ H0ÑÒ6 É, На фиг. 1 изображена литейная металлическая форма для инструмента с внутренними каналами охлаждения; на фиг, 2 — то же, в разрезе; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг.

2; на фиг, 4 — спиральное сверло с внутренними каналами охлаждения и центральным осевым отверстием для подвода смазочноохлаждающей жидкости; на фиг. 5 — то же, с радиальными отверстиями для подвода смазочно-охлаждающей жидкости; на фиг. 6 — армирующий элемент литейной формы с токоподводом в гальванической ванне; на фиг. 7 — сечение Б — Б на фиг, 6; на фиг. 8— схема соединения рабочей и хвостовой частей путем жидкой штамповки; на фиг, 9— рабочая и хвостовая части инструмента перер сваркой трением.

Литейная металлическая форма для изготовления инструмента с внутренними каналами охлаждения, например, спиральных сверл, состоит из разъемных полуформ 1 и

2 с расположенными в их рабочей полости 3 ар лирующими элементами 4 и 5, соединенными дугообразной частью 6, выполнеными в виде единого U-образного элемента, прямолинейные ветви 4 и 5 которого расположены параллельно друг другу на расстоянии, равном расстоянию в отливке между продольными каналами охлаждения и зафиксированы в кондукторе 7, выполненном, например, из двух металлических пластин. установленных на пальцах 8 в разъеме формы, Дугообразная часть 6 снабжена двумя фиксаторами 9, связанными U-образным элементом при помощи глухих отверстий 10 глубиной 1,5 — 3,5 мм в зависимости от размера охлаждающего канала и гальванического покрытия 11, а с литейной формой — свободными концами, например, при помощи ответной канавки 12 в полуформах и отверстий 13 в одной из них — (см. фиг.

3).

На фиг. 4 показано спиральное сверло с внутренними каналами охлаждения и центральным осевым отверстием 14 для подвода смазочно-охлаждающей жидкости к инструменту после горячего прессования отливки через матрицу-фильеру со спиральным фасонным отверстием (не показаны) и продувки . влного наполнителя из спиральных каналов после вскрытия каналов и нагрева заготовок.

На фиг. 5 показано аналогичное спиральное сверло. но с радиальными отверстиями 15 для подвода смазочно-охлаждающей жидкости к инструменту.

На фиг. 6 показаны ванна 16 с электролитом 17, анодом 18 из материала для гальванического покрытия (сплавов на основе железа) и армирующий элемент 19 с закрепленным на нем токоподводом 20, с наконечником из меди 21 (например, в виде пальца или втулки), выполненными в основе по конфигурации фиксаторов 9 с герметичными соедиением их с U-образным армирующим элементом и монолитной герметичной оболочкой в виде гальванического покрытия 11.

На фиг. 8 показан вариант соединения хвостовой части 22 инструмента с рабочей частью из жидкого металла 23 путем жидкой штамповки и использования армирующего вкладыша с пружинным раэжимным кольцом 24 и фигурным выступом 25 в виде усеченного конуса с диаметрально расположенными на нем пазами.

На фиг. 9 показан другой возможный вариант соединения рабочей части 26 с хвостовой частью 27 инструмента за счет сварки трением и двумя глухими отверстиями 28 для захвата и ориентации заготовки относительно матрицы-фильеры. Неправильная ориентация отливки может привести к выходу внутреннего канала на режущую кромку сверла.

Реализация данного технического решения осуществляется следующим образом, Перед сборкой полуформ 1 и 2 в рабочую полость 3 устанавливается U-образный армирующий элемент, состоящий из прямолиейных ветвей 4 и 5, расположенных параллельно на расстоянии, равном расстоянию между продольными каналами охлаждения, дугообразной части 6, снаожеными при помощи отверстий 10 с U-образным элементом, герметизированным монолитной герметичной оболочкой в виде гальванического покрытия 11. Положение армирующего элемента в полости 3 фиксируют при помощи канавок 12 (сквозных или глухих), отверстий 13, а также пальцев 8 и кондуктора 7. После сборки полуформ 1 и 2 (скрепляющие элементы на чертеже не показаны) производят заливку быстрорежущей стали в рабочую полость 3. Полученную отливку(не показано) вместе с одноразовым кондуктором 7 и фиксатором 9 протачивают по наружному диаметру (вместе с хвостовой частью после жидкой ш1плповки), при этом, 2000878

20

30

40

55 фиксаторы 9 частично высверливают на небольшую глубину (2,5 мм), что не представляет затруднений, т,к. фиксаторы изготовлены из легко обрабатываемой стали, остальная часть фиксатора остается в отливке в качестве заглушки. Данные отверстия 28 служат для захвата заготовки и ориентации ее при горячем, прессовании относительно матрицы-фильеры с фасонным спиральным отверстием (на чертеже не показана). Несоблюдение условия ориентации внутренних каналов приводит к браку инструмента.

Предложенное техническое решение открывает возможность соединения полученной рабочей 26 (с каналами охлаждения) и хвостовой 27 частей в качестве второго варианта (см, фиг. 9) сваркой трением. После чистовой проточки (с допуском минус 0.1 мм) заготовку с хвостовой частью нагревают в зоне рабочей части до температуры горячего прессования и подвергают горячему прессованию через матрицу-фильеру. Затем подрезают торец с кондуктором

7 и сообщают центральное осевое отверстие 14 с внутренними каналами охлаждения, из которых после нагревания и продувки через отверстие 14 удаляют медь .или сплав на ее основе, как показано на фиг.

4, при этом, фиксаторы остаются в теле заготовки в качестве заглушек, а медные наконечники 21 удаляются из каналов при продувке и не препятствуют прохождению смаэочо-охлаждающей жидкости. После термообработки сверло передается на окончательную механическую обработку. В случае изготовления из той же отливки спиральнбго сверла с радиальными отверстиями для подвода смазочно-охлаждающей жидкости к внутренним каналам охлаждения инструмента предварительно выполненные ранее отверстия 28 (для ориентации заготовки относительно матрицы-фильеры) углубляются и превращаются в отверстия

15, сообщенные с внутренними каалами охлаждения, из которых медь или сплавы на основе меди удаляются путем продувки че.рез отверстия 15 после подрезки торца и удаления части заготовки с кондуктором 7 (см. фиг. 5), нагрева заготовки, горячего прессования через матрицу-фильеру.

Способ изготовления армирующего элемента литейной формы для отливок инструмента (спиральных сверл, фреэ и т.n.) с внутренними каналами охлаждения осуществляется следующим образом.

После формирования U-образного элемента 19 из меди марки М1 круглого поперечного сечения к нему крепится токоподвод 20 из стальной проволоки 5 "ceребрянки"(например, стали 10), с припаянным медным наконечником 21. который устанавливается в отверстия 10 (глубиной

1,5-3,5 мм в зависимости от поперечного сечения медного прутка. Токоподвод 20 с медным наконечником 21 в. полняют в основе конфигурации в виде фикса-оров 9, что позволяет после нанесения гальванического покрытия 11 токоподвод 20 легко привести в соответствие с фиг, 3. укоротив концы токоподвода 20, U-образный элемент 19 помещают в ванну 16 с электролитом 17, анодом 18 (на фиг. 6 он показан условно смещенным в ванне 16) из сплава на основе железа и после подключения к источнику электрического тока на него наносят гальваническое покрытие 11, при этом, герметизацию соединения фиксаторов с U-образным элементом осуществляют одновременно с нанесением гальванического покрытия, причем U-образный элемент 19 погружают полностью в ванну 16 с электролитом 17 и создают монолитную герметичную оболочку, обеспечивающую изоляцию медного Uобразного элемента от заливаемой быстрорежущей стали в литейной форме.

Это позволяет сохранить необходимое сечение канала в отливке для дальнейшего горячего прессования инструмента через матрицу-фильеру. Нанесение монолитной герметичной оболочки возможно производить на армирующие элементы любой формы и поперечного сечения с автоматическим контролем оптимальной толщины покрытия, что нельзя сказать при использовании армирующих элементов в виде труб, требующих заглушек герметизации медных элементов и проведения многочисленных операций, осуществляемых вручную. что усложняет изготовление армирующих элементов и приводит к нерациональному использованию дефицитного проката труб.

Напротив, предложенное техническое решение позволяет упростить изготовление инструмента с внутренними каналами охлаждения, экономить дефицитный прокат труб (для получения 1 т проката требуется

1,5 т металла), а вместо дорогостоящего проката быстрорежующей стали использовать шихтовой материал в виде переплава поломанного режущего инструмента и отходов забракованного при изготовлении.

Пример 1. Армирующий элемент выполнен из меди с нанесенной на нс о гальванической оболочкой из черного металла. Токоподвод выполнен из стали 10 с наконечником из меди. предварительно

2000878 припаянным к токоподводу(см. фиг. 6 поз.

20 и 21).

Состав электролита при нанесении железа:

Сернокислое железо 5 (закисное) 200-250 г/л

Кислота щавелевая 1-4 г/л

Калий сернокислый 100-150 г/л.

В качестве анода использоваи электролитическое железо. 10

Режим осах дения металла на медь:

Рабочая температура электролита 20-25 С

Рабочая плотность тока 5 А-дм

Толщина наносимого слоя зависит от материала отливки и может быть для каждого инСтрумента найдена оптимальная ее величина (0.5 — 1,0 мм).

Изготовление отливок путем жидкой 20 штамповки с одновременным соединением рабочей и хвостовой частей осуществляе ся следующим образом (см, фиг, 8), После сборки формы (аналогична фиг. 1 и 2) заливается быстрорежущая сталь ?3 25 (марка Р6М5), а сверху устанавливается хвостовая часть 22 с прижимным разжимным кольцом 24 и фигурным выступом 25 в виде усеченного конуса с диаметрально расположенным на нем пазом, При прессовании 30 пружинное кольцо 24 разжимается, а фигурный выступ 25 внедряется в жидкий металл

3, в результате образуется неразъемное соединение хвостовой и рабочей частей за одну операцию с прессованием заготовки с 35 высокой точностью по диаметру, что обеспечивает минимальные потери в стружку при последующей обработке по наружному диаметру и минимальный расход режущего инструмента при обработке заготовки из 40 быстрорежущей стали. Последующие операции изготовления инструмента аналогичны приведенным выше, Пример 2, Отливка для спирального сверла из стали Р6М5 ГОСТ 19265-73, хво- 45 стовая часть — сталь 45 ГОСТ 1050-74, температура литейной формы 250 С, температура заливаемой из KQBEU3 в форму быстрорежущей стали 15000С, давление на жидкий металл 180 МПа, температура пред- 50 варительного нагрева хвостовой части

550 С. Перед нагреванием хвостовой части производится ее активация в водном растворе соляной кислоты (50-100 г/л) при температуре 15 — 30 С в течение 3-5 мин с 55 последующей промывкой заготовки в проточной холодной воде в течение 30-60 с и сушкой. Нагрев хвостовой части производится в соляной ванне из натриевой селитры. после чего она устанавливается в литейную форму. Качество отливок хорошее.

После проточки по наружному диаметру. заготовку нагревают и прессуют через матрицу-фильеру под давлением усилием

100 тс. Затем, вскрывают торцевую часть и либо радиальные отверстия для подвода смазочно-охлаждающей жидкости, либо центральное, через которое после нагрева продувают медь иэ каналов. После термообработки сверла поступают на окончательную обработку (шлифовку, маркировку и т.и.), Предложенное техническое решение обеспечивает: — упрощение изготовления литейной формы и отливок инструмента; — расширение технологических возможностей для соединения рабочей и хвостовой части за счет использования наряду со сваркой трением (см, фиг. 9) и жидкой штамповки (см, фиг. 8) в зависимости от имеющегося оборудования; — универсальность отливок инструмента с внутренними каналами эа счет того, что подвод охлаждения к внутренним каналам инструмента может быть выполнен через радиальные или через центральное осевое отверстие в зависимости от особенностей металлообрабатывающего оборудования и требований заказчика; — изготовление инструмента по малоотходной технологии и экономии дефицитного проката труб малого диаметра (для получения 1 т проката требуется 1,5 т металла) за счет использования армирующего элемента

U-образной формы иэ сплава на основе меди (медь используется многократно) с гальваническим покрытием из сплава на основе железа; — повышение производительности не только за счет конструкции армирующего элемента, но и эа счет исключения операции герметизации соединения фиксаторов с Uобразным элементом, осуществляется одновременно с нанесением гальванического покрытия, при этом, фиксаторы одновременно служат заглушками и токоподводом при нанесении герметичного гальванического покрытия, осуществляемого автоматически в электролите с контролем необходимой толщины монолитной оболочки; — эффективное использование герметичного гальванического покрытия за счет оптимальной толщины его. т.е. с учетом обеспечения защиты медного U-образного элемента от заливаемой инструментальной стали в литейной Форме и надежной его

2000878

5 Полезность определяется экономическим эффектом, получаемьв: эа счет повышения стойкости сверл с внутренними каналами охлаждения в 4-1G раз по сравнению со сверлами без каналов.

10 (56) Смеляков Н.Н. Армирование отливки.

М,, Машгиэ, 1958. с.123-126, 120.

20

//ЮЯ lZ герметизации при нанесении гальванического покрытия; — воэможность изготовления U-образного элемента с поперечным сечением любой формы (квадрат, прямоугольник, овал и иных сложных профилей) с надежной герметизацией в виде гальванического покрытия, что весьма важно, например, для изготовления охлаждаемых лопаток роторов турбин и компрессоров; — изготавливать отливки с внутренними каналами охлаждения практически без ограничения диаметра канала, т.к. номенклаФормула изобретения

ЛИТЕЙНАЯ МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ФОРМА И СПОСОБ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМИРУЮШЕГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ

НЕЕ

1. Литейная металлическая форма преимущественно для инструмента с внутренними каналами охлаждения, содержащая разъемные полуформы с распОложенными в их рабочей полости армирующими элементами, зафиксированными по разъему формы посредством кондуктора, отличающаяся тем, что, с целью упрощения изготовления и расширения технологических, возможностей. армирующие элементы соединены дугообразной частью и выполнены в виде единого U-образного элемента. прямолинейные ветви которого расположены параллельно одна другой на расстоянии, равном расстоянию между продольными внутренними каналами охлаждения, при этом дугообразная часть снабжена фиксаторами, связанными при помощи отверстий с U-образным элементом, а свободными концами - с литейной формой.

2. Способ изготовления армирующего элемента для металлической литейной формы, преимущественно для инструмента с внутренними каналами охлаждения, включающий формирование армирующего

40 а r» тура выпускаемой проволоки — "серебрянки" шире, чем номенклатура выпускаемых стальных труб проката. элемента, нанесение на него промежуточного покрытия, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления и расширения технологических возможностей, армирующий элемент изготавливают из сплава на основе меди, промежуточное покрытие наносят гальваническим путем из сплава на основе железа введением армирующего элемента. к которому предварительно присоединен токопровод, в электролит, причем в последний армирующий элемент погружают полностью, формируют на нем монолитную оболочку оптимальной тОлщины в зависимости от заливаемого в литейную форму материала, при этом герметизацию соединения токопровода с армирующим элементом осуществляют одновременно с нанесением гальванического покрытия, а токопровод выполняют из сплава на основе железа с наконечником из меди.

3. Способ по п,2, отличающийся тем, что после формирования на армирующем элементе монолитной оболочки токопровод укорачивают в соответствии с конфигурацией фиксаторов и используют в качестве фиксаторов в литейной форме.

2000878

Составитель В.Пирайнен

Техред M.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор Н.Семенова

Заказ 3100

Производственно-издательский комбинат Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

22

Литейная металлическая форма и способ изготовления армирующего элемента для нее Литейная металлическая форма и способ изготовления армирующего элемента для нее Литейная металлическая форма и способ изготовления армирующего элемента для нее Литейная металлическая форма и способ изготовления армирующего элемента для нее Литейная металлическая форма и способ изготовления армирующего элемента для нее Литейная металлическая форма и способ изготовления армирующего элемента для нее 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии получения армированного и биметаллического инструмента

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии и может быть использовано для восстановления штампов и других изношенных изделий электрошлаковой наплавкой

Изобретение относится к области сварочного производства и может быть использовано при изготовлении биметаллического режущего инструмента, в частности специального крупногабаритного инструмента, такого как метчики, цилиндрические фрезы и т.п

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при производстве армированных деталей, напримербил

Изобретение относится к области сварочного и литейного производства , в частности к вакуумным установкам для производства биметаллических изделий наплавкой жидким присадочным металлом

Изобретение относится к вакуумным установкам для изготовления биметаллических изделий наплавкой,в частности инструмента

Изобретение относится к восстановлению деталей с большим износом, например бил молотковых мельниц, способом заливки жидким металлом

Изобретение относится к области технологии ремонта металлорежущего инструмента сложного фасонного профиля и может быть использовано, в частности, для восстановления рабочих поверхностей ножей сложного профиля сборных фасонных фрез для обточки колесных пар железнодорожного транспорта

Изобретение относится к дроблению, измельчению твердых материалов в черной и цветной металлургии и может быть использовано для изготовления износостойких ударных изделий, например молотков (бил) молотковых дробилок

Изобретение относится к электрошлаковой наплавке и может быть использовало для упрочнения преимущественно породоразрушающего инструмента (билы размольно-дробильного оборудования, зубья ковшей экскаваторов, коронки (рыхлителей бульдозеров, ножи отвалов и т.п.), а также других деталей, подвергающихся интенсивному износу

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению литьем шарошек, армированных твердосплавными элементами
Наверх