Литейная стопочная форма
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
3 н. 1
% 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву.— (22) Заявлено 170478 (21) 2604855д2-02 (51)М. КЛ.2 с присоединением заявки №вЂ”
В 22 D 13/04
Государственный комитет
СССР ао делам изобретений и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 15.06.80, Бюллетень ¹ 22
Дата опубликования описания 180680 (53) НЖ 621. 746. .043(088,8) (72) Автор изобретения
A. И. Траченко
Всесоюзный научно-исследовательский проектнотехнологический институт горного машиностроения (71 ) Заявитель (54) ЛИТЕЙНАЯ СТОПОЧНАЯ ФОРМА
Изобретение относится к области ! .литейного производства, в частности к оборудованию для кокйльного литья.
Известна литейная стопочная форма, включающая в себя секционные кокили, установленный в середине кокилей песчаный стержень с пережимными каналами и прибыльными полостями, связанными посредством литниковых .хо дов с полостью формы (1) °
Недостатком этой стопочной формы является наличие значительного количества закристаллизовавшегося металла в литниково-прибыльных полостях внутри центрового стержня, в силу че-15го существенно снижается полезный коэффициент использования металла, т.е. уменьшается процент выхода годI ного литья.
Цель изобретения — повышение выхода годного литья.
Поставленная цель достигается тем, что центровой стержень выполнен с внутренними выступами,расположенными 25 в головной части между заливочным отверстием со стороны торца и верхней прибыльной полостью, причем поперечные сечения пережимных каналов выпол" нены последовательно уменьшающимися 30 от верхнего торца до нижней прибыльной полости центрового стержня.
На фиг. 1 изображен центральноосевой разрез стопочной формы в сборе; на фиг. 2 — поперечный разрез стопочной формы по верхним пережимным Выступам, расположенным между заливочным отверстием и верхней прибыльной полостью; на фиг. 3 — центрально-осевой разрез заполненной жидким металлом стопочной формы, помещенной в устройство для вращения (в состоянии покоя)," на фиг. 4 — центрально-осевой разрез заполненной жидким металлом стопочной фермы, помещенной в устройство для вращения (в первоначальный.момент вращения формы); на фиг. 5 — центрально-осевой разрез заполненной жидким металлом стопочной формы, помещенной в устройство для вращения (на стадии, когда избыток жидкОго металла полностью удален из полости стояка); на фиг. 6 - центрально-осевой разрез заполненной металлом стопочной формы, помещенной в устройство для вращения (на промежуточной стадии кристаллизации металла); на фиг. 7 — центрально-осевой разрез стопочной формы совместно с металлом и вращающим устройством
740393 (на финишной стадии кристаллизации металла) .
Литейная стопочная форма состоит из секционных кокйлей 1-3 с полостя- ми 4-6 для отливок 6, крышки 7 и центровoro стержня 8 с питателями (литниковыми ходами 9-1) системой пережимных выступов 12-14, которые разделяют полость стояка на отдельные прибыльные полости 15-17 и пережимные каналы-отверстия 18-20,со стороны верхнего торца центрового стержн
8 имеется залиночное отверстие 21. П этом все элементы стопочной формы компонуются симметрично вертикальной геометрической оси 22 стопочной формы, так как в этом случае обеспечиваются наиболее благоприятные условия работы как самой формы по получению нысококачественных отливок, так и вращающего устройства в динамическом режиме (фиг. 1,2) ° .
Основные элементы стопочной формы (секционные кокили 1-3, крышка 7, центровой стержень 8, полости 4-6 отливок,.прибыльные полости 15-17, пережимные каналы-отверстия 18-20 и заливочное отверстие 21) имеют форму тел вращения. При этом нижняя полость 4 отливки сообщена с нижней прибыльной поЛостью 15 парой литниковых ходов 9, промежуточная полость 5 отливки сообщена с промежуточной прибыльной полостью 16 двумя литниковыми ходами 10, верхняя полость 6 отливки сообщена двумя литникоными ходами 11 с верхней прибыльной полостью
17, Пережимной канал-отверстие .18 сообщает нижнюю прибыльную полость 15 с промежуточной прибыльной полостью
16, пережимной канал-отверстие 19 сообщает промежуточную прибыльную полость 16 с верхней прибыльной полостью 17, пережимной канал-отнерс-тие 20 сообщает верхнюю прибыльную полость 17 с заливочным отверстйем 21
Полость стояка между верхней прибыльной полостью 17 и заливочным отверстием 21 снабжена пережимными выступами 14. Поперечные сечения пережимных каналов-отверстий 20, 19, 18 .по величине размеров радиусов В„,R<, Rg (фиг. 1, 2) относительно геометрической оси 22 полости стояка (т.е. по величине расстояний от геометрической оси до. боковых стенок пережимных каналов-отверстий) выполнены по следовательно уменьшающимся от верхчего торца до нижней прибыльной полости 15 центрового стержня 8, т.e ° соблюдено условие
В4) К2 > R3
Последовательность сборами стопочной формы следующая.
Последовательно устанавливают друг на друга секционные кокили 1-3 накрывают крышкой 7, а затем вво1 дят сквозь центровые отверстия секционных кокилей центровой стержень 8
I до упора в дно конического знака, выполненного в нижнем секционном кокиле 1. Если стопочная форма имеет большую высоту, а центровой стержень
8 имеет большую массу, то для удобства сборки центровой стержень может быть выполнен составным и в этом случае сборку осуществляют постепенным наращенйем путем чередования установки как секционных кокилей, так и отдельных частей центрового стержня. я Для точной и надежной фиксации ри секционных кокнлей 1-3 и крышки 7 друг относительно друга по горизон.тальным плоскостям разъема в перифе1 рийных частях стенок выполняют ступенчатые цилиндрические замки с величиной посадочных зазорон между цилиндрическими поверхностями порядка 0,1—
0„3 мм. Для необходимой фиксации центрового стержня 8 относительно ци20 линдрических поверхностей центровых отверстий секционных кокилей 1-3 и крышки 7 предусматривают между внешней цилиндрической поверхностью центрового стержня 8 и цилиндрическими
Q$ пов ерхностями центровых отверстий секционных кокилей 1-3 и крышки 7 посадочные зазоры величиною 0,10,5 мм, благодаря чему обеспечивается не только надежная и точная фикЗр сация центрового стержня, но и предотвращается попадание жидкого металла в посадочные зазоры и тем самым практически обеспечивается получение секционных отливок без наличия заливов.
Для осуществления заливки и процесса кристаллизации металла отливок собранную и.скрепленную стопочную форму устанавливают и закрепляют на вращающем устройстве, например столе или центробежной установке с вертикальной осью вращения, при этом необходимо соблюдать условие, чтобы геометрическая ось стопочной формы .совпадала с геометрической осью вращения установки.
В приведенном примере (фиг, 3-6) представлен вариант, когда стопочная форма установлена в изложницу 23 центробежной установки с вертикалью ной осью вращения, при этом внутри . изложницы на крышку .7.установлено
- кольцо 24 и сверху поджато крышкой
25, закрепленной в посадочном гнезде изложницы (крейление:крышки 25 к изложнице на фигурах не показано), Ввод стопочной формы внутрь изложницы 23 можно осуществлять в собранном виде с помощью специальных приспособлений или путем поочередной установки отдельных секционных кокилей
g) 1-3, крышки 7 и центрового стержня 8.
При этом важно, чтобы н собранном в изложнице 23 вйде верхний торец 26 центрового стержня 8 был расположен ниже внутренней поверхности 27 крышки 25, так как в этом случае предот740393 вращает<.. выброс брыэ г металла из центробежной формы при ее вращении и обеспечиваются безопасные условия работы обслуживающего персонала.
В собранном виде в верхней части центробежной формы обраэуется между 5 крышками 7, 25, кольцом 24 и верхней частью центрового стержня 8 камера
28, предназначенная для улавливания . и сосредоточения брызг при выбросе избыточного расплавленного металла но время вращения формы. Заливку стопочной формы осуществляют путем подачи струи металла через центроное отверстие 29 н крышке 25 в заливочное отверстие 21 центрового стержня . 8. После того, как жидкий металл
30 заполнит все полости формы так, что уровень зеркала металла в заливочной чаше — отверстии 21 сравняется с уровнем поверхности верхнего торца
26 центроного стержня 8, подачу жид- 20 кого металла прекращают (фиг. 3) и центробежную форму приводят во вращение с заданной угловой скоростью.
При вращении наполненной жидким металлом 30 центробежной формы с 25 вертикальной осью вращения зеркало внутренней свободной поверхности расплава принимает форму расширенного кверху парабОлоида 31, на поверхность которого интенсивно всплывают и .кон- 3р центрируют на ней неметаллические включения 32, которые на фиг. 4, 5 изображены условно кружками. Значительная часть неметаллических включений 32 вместе с потоками 33 выбросов избыточной части жидкого металла 30 удаляется и концентрируется в камере 28. Процесс удаления,избыточной части расплава в камеру 28 иэ полости стояка протекает в следующей по- 4 следовательности: под действием центробежных сил первоначально выбрасываются верхние слои, а затем нижние, при этом происходит направленная циркуляция жидкого металла 30 совместно с неметаллическими включениями 32 снизу вверх. (напранление циркулирующих слоев на фиг. 4 условно показано стрелками) . Избыточная часть металла 34 совместно с удаленной долей неметаллических включений 3" распо- 50 лагается в камере 28, подпитывающие части металла концентрируются в прибыльных полостях 15-17, причем на внутренних .поверхностях зеркала подпитывающих частей металла в прибыль- 55 ных полостях 15-17, на внутренних поверхностях пережимных каналов-отверс" тий 18-20 и заливочного отверстия 21 остается незначительная доля неметаллических включений (фнг. 5). ц)
Сразу же после выброса избыточного металла из полости стояка в прибыльных полостях 15-17 устанавливают ся раэпичные уровни внутренних по1верхностей зеркала металла, соответ- 65 ствующие величинам радиусон пережимных каналов-отверстий 18-20; уровень зеркала металла в нижней прибыльной полости 15 соответствует (ранняется) величине радиуса R нижнего пережимного канала-отверстия 18, уровень зеркала металла в средней прибыльной полости 16 соответствует (равняется) величине радиуса R< среднего пережимного канала-отверстия 19, уровень зеркала металла в верхней прибыльной полости 17 соответствует (равняется) величине радиуса R, верхнего пережим ного канала-отверстия 20. При этом
Ьбраэуется для жидкого избыточного металла своего рода каскад ниспадающих снизу вверх порогов и тем самым внутренние поверхности пережимных каналов 18-20 становятся свободными от металла (пустотелыми) (фиг. 1, 5).
Процесс кристаллизации металла протекает в следующей последовательности. В,первую очередь затвердевает н камере 28 выброшенная из полости стояка избыточная часть 34 металла совместно с не(еталлическими включениями 32, так как она имеет небольшую массу и окружена с трех сторон металлическими частями формы (крышками
7, 25 и кольцом 24), которые обеспечивают ускоренный отвод тепла и переохлаждение металла, так как указанные металлические детали обладают повышенной теплопроводностью (фиг. 6).
В полостях для отливок .секционных кокилей 1-3 в первую очередь затвердевают соприкасающиеся с поверхностями металлических частей формы слои 3537 металла, при этом уровни жидкого металла 30 в прибыльных полостях 1517 понижаются, так как определенная часть расплава расходуется на подпитку секционных отливок уже на начальной стадии кристаллизации из-эа наличия объемной усадки при.понижении температуры металла как кристаллизирующихся слоев 35-37, так и жидких частей металла 30 (фиг. 6) .
Кристаллизация расплава начинается в периферийных зонах, т.е, зонах соприкосновения его с поверхностями стенок металлических частей формы и. заканчивается в центральной зоне, непосредственно у границы контакта с центровым стержнем 8.
Повышенное качество металла секционных отливок 38-40 (фиг. 7) достигается тем, что в процессе затнердевания в полость отливок иэ прибыльных полостей 15-,17 в процессе подпитки поступают наиболее чистые порции расплава, тогда как неметаллические шлаковые включения 32, имеющие меньшую плотность, все время находятся на внутренних поверхностях зеркала металла (фиг. 6) . Небольшая доля неметаллических шлаковых включений 32
740 393 поступает в полость отливок секционных кокилей 1-3, но это происходит на заключительной стадии кристаллизации секционных отливок 38-40, так что включения 32 не проникают в глубь тела отливок, а концентрируются тонкими слоями на внутренних поверхностях, эти некачественные, загрязненные неметаллическпми включениями слои металла снимаются при механической обработке резанием.
При проектировании технологических процессов на конкретные деталиотливки необходимо иметь в виду, что для избежания образования остатков металла в прибыльных полостях 15-17 и литниковых ходах 9-11 суммарная емкость подпитываюШего металла (суммарный объем) соответствуюШих "прибыльных полостей и литниковых ходов должна быть меньше или равна объемной усадке секционных отливок. Та- 20 ким образом, обШая емкость металла прибыльной полости 15 и литниковых ходов 9 не должна превышать объемной усадки секционной отливки 38, обшая емкость металла прибыльной полос- g$ ти 1б и литниковых хоцов 10 не должна превышать объемной усадки секционной отливки 39, общая емкость металла прибыльной полости 17 и литниковых ходов 11 не должна превышать объемной усадки секционной отливки
40 для конкретных металлов и сплавов, имеюших, как известно, различные величины объемчых усадок.
Формула изобретения
Литейная стопочная форма, включаюцая в себя секционные кокили, установленный в середине кокилей песчаный стержень с пережимными каналами и прибыльными полостями, связанными посредством литниковых ходов с полостью формы, о т л и ч а ю ш а яс я тем, что, с целью повышения выхода. годного литья, центровой стержень выполнен с внутренними выступами, расположенными в головной части между заливочным отверстием и верхней прибыльной полостью, причем поперечные сечения пережимных каналов выполнены последовательно уменьшаюшимися от верхнего торца до нижней прибыльной полости центрового стержня.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
У 485822, кл. В 22 D 15/00, 1974.
740 39 3
1б
Составитель Г. Кибовский
Техред Ж. Кас тел ев ич Корректор А. Гриценко
Редактор Е. Хорина
Тираж 889 Подписное
"-.-ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Эаказ 3089/11
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул ° Проектная, 4
