Литниковая система для центробежного фасонного литья с вертикальной осью вращения

 

Использование: литейное производство, в частности производство фасонных отливок методом центробежного литья с вертикальной осью вращения, например, из титановых и жаропрочных сплавов. Сущность: расширенная часть стояка выполнена в виде изолированных друг от друга объемов, а поверхности лопаток выполнены в виде лекальной кривой, угол между радиусом, проведенным из центра стояка к началу сопряжения лопатки с метриковым ходом, и касательной к ближней оси вращения точке лопатки α = 40-50°, угол между тем же радиусом и касательной к наиболее удаленной от оси вращения точке лопатки β = 20-25°, а угол сопряжения сужающегося литникового хода с лопаткой между касательной, образующей угол α,, и осью литникового хода γ = 70-80° . 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к литейному производству и может найти применение в производстве фасонных отливок методом центробежного литья с вертикальной осью вращения, например, из титановых и жаропрочных сплавов.

Известна литниковая система для центробежного литья с вертикальной осью вращения [1] (преимущественно для отливок из титановых сплавов), имеющая центральный стояк (круглый, четырех- или шестигранный) с установленным в центре рассекателем (или без него), радиальные литниковые ходы, переходящие в вертикальные с присоединенными к ним с помощью питателей формами отливок и размещенные во вращаемом контейнере плавильно-заливочной установки.

Такая литниковая система обеспечивает достаточную заполняемость значительной номенклатуры фасонного литья. Однако не гарантирует ее достаточную заполняемость для отливок, имеющих тонкостенную протяжную конфигурацию (при отношении L/δ ≥ 50, где L длина отливки по ходу движения металла, δ преобладающая толщина стенок отливки).

Наиболее близкой к предлагаемой является литниковая система, включающая стояк с установленным в центре рассекателем фасонного типа в виде радиальных лопаток, сопряженных с радиальными литниковыми ходами, питатели и литейные формы.

Недостатком данной литниковой системы является то, что она обладает производительностью, ограниченной условиями вовлечения заливаемого расплава во вращение, и не может обеспечить заполненного течения металла в горизонтальной части литникового хода в направлении от центра к периферии, что повышает вероятность образования пульсаций потока расплава при заполнении рабочей полости формы. В результате повышается вероятность образования в отливках таких дефектов, как незаливы, спаи и др.

Целью изобретения является повышение производительности литниковой системы при заполненном движении расплава в горизонтальном литниковом ходе от центра к периферии, снижение брака литья и расширение номенклатуры изделий при литье тонкостенных протяжных отливок.

Цель достигается тем, что в расширенной части стояка создают изолированные друг от друга объемы, а поверхности лопаток выполнены в виде лекальной кривой, где угол между радиусом, проведенным из центра стояка к началу сопряжения лопатки с литниковым ходом, и касательной к ближней оси вращения точке лопатки α= 40-50^о, угол между тем же радиусом и касательной к наиболее удаленной от оси вращения точке лопатки β= 20-25^о, угол сопряжения сужающегося литникового хода с лопаткой между касательной, образующей угол α, и осью литникового хода γ= 70-80^о.

Сущность изобретения заключается в том, что применение глухих несообщающихся объемов, образуемых нижней расширенной частью стояка и лекальными лопатками, исключает необходимость закручивания металла, сливаемого в центральный стояк, снижая гидравлические потери в потоке расплава, а сопрягаемые с лопатками сужающиеся литниковые ходы обеспечивают заполненное течение в них металла.

На фиг.1 дана схема стояка и сопряженного с ним литникового хода, горизонтальный разрез; на фиг. 2 схема стояка, литникового хода, питателя и формы, вертикальный разрез; (1 стояк; 2 рассекатель; 3 лопатка; 4 литниковый ход; 5 питатель; 6 форма); на фиг.3 лопатка, поперечный разрез. В приведенную во вращение конструкцию через сливной поток из тигля (не показан) сливается мерная порция расплава металла, который дойдя до рассекателя, распределяется по глухим полостям нижней части стояка и, захваченный лопатками, направляется в литниковые ходы. Заполнение формы происходит при обратном (по направлению к центру) течении расплава.

Указанные предельные значения приведенных углов α, β и γ подтверждены выполненными гидромоделирующими экспериментами на прозрачной (из оргстекла) оснастке. При проведении экспериментов замерялись расходные характеристики моделирующей жидкости для сравнения с аналогичными характеристиками известной конструкции и для фотометрирования поведения жидкости в каналах литниковой системы на различных этапах заполнения формы с помощью скоростной фотокамеры. Анализ сравниваемых характеристик показал, что расходы литниковой системы (в зависимости от формы поперечного сечения стояка квадратного, шестигранного, треугольного, круглого) в 1,5-2,0 раза меньше расхода, обеспечиваемого предлагаемой конструкцией литниковой системы (табл.1). Скоростное фотометрирование подтвердило, что заполнение формы происходит при полностью заполненном поперечном сечении канала горизонтального литникового хода. Интенсивность сужения последнего по направлению к периферии от центра выбирали исходя из условия неразрывности потока, зависящего от скорости расплава в каналах литниковой системы (табл.1).

На основании анализа результатов экспериментов установлено, что оптимальными углами исполнения лопаток и сопряжения с ними литниковых ходов, при условии их заполненности, в зависимости от частоты вращения являются значения, приведенные в табл.2.

Изменение углов α, β, γ в зависимости от частоты вращения определяется созданием постоянного расхода литниковой системы при различных режимах заливки, что обеспечивает примерно одинаковое давление на периферийные зоны (относительно оси вращения) формы, предупреждая ее разрушение (исходя из предельной прочности оболочковой формы, равной 5 ˙ 10⁵ Па).

В результате улучшаются расходные характеристики (м³/с) литниковой системы, снижаются пульсации расплава при заполнении рабочих полостей форм, что приводит к снижению брака литья (не менее чем на 10%) и расширению номенклатуры изделий.

Формула изобретения

ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ФАСОННОГО ЛИТЬЯ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ, содержащая центральный стояк с расширяющейся нижней частью, рассекатель и литниковые ходы, соединенные в формами питателями, отличающаяся тем, что она снабжена лопатками, поверхности которых выполнены с переменной кривизной, где угол между радиусом, проведенным из центра стояка к началу сопряжения лопатки с литниковым ходом, и касательной к ближней к оси вращения точки лопатка составляет 40 50^o, угол между тем же радиусом и касательной к наиболее удаленной от оси вращения точке лопатки составляет 20 - 25^o и угол между осью литникового хода и касательной к ближней к оси вращения точки лопатки составляет 70 80^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4