Способ изготовления литейных форм вакуумной формовкой и оснастка для его осуществления

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (щ980927 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 18. 03; 81(21) 3261020/22-02 (И1М. Кл.з с присоединением заявки Йо

В 22 С 9/02

В 22 С 21/00

Государствеииый комитет

СССР

llo делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет (Щ УДК 621 ° 744 ° .3(088.8) Опубликовано 15.12.82. Бюллетень N946

Дата опубликования описания 15.12.82

В.Я.Фирсуков, В.К.Гребешков, В.П.Кузнецо, В.И;ЛунЕв, В.Н.Козлов, Р.И.Гусев и A.Ï.Êîìèññàðîs

I

l - l (72) Авторы изобретеии я (71) Заявитель ! (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ВАКУУМНОЙ

ФОРМОВКОЙ И ОСНАСТКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления гребных винтов из цветных сплавов и нержавеющей стали.

Известен способ изготовления литейных форм для гребных винтов, включающий формовку в кессоне, оборудованием: стендовой плитой с подпятннком; шпинделем с разъемньве хомутиком; крон-. штейном для крепления формовочйого шаблона; устройством для уравновешивания кронштейна с шаблоном.

Формовка в кессоне состоит из следующих основных операций: установка шпинделя,в подпятник и проверка его вертикального положения установка на шпиндель разъемного хомутика и кронштейна формовочного шаблона., Кроме того, для изготовления литейной форвы гребного винта необходимо изготовить нижнюю горку 1-й лопасти; установить опалубку для изготовления нижней горки в необходимом положении, проверив с помощью формовочного шаблона, шагового угольника и метра величину замковой части нижней горки, которая должна составлять не менее 100 мм; установить внутри опалубкй бетонный блок и арматурные пуртки. После получения нижней горки 1-й лопасти по радиальным линиям сечений установить и закрепить шаблоны сечений, проверить правильность их установки по уровню; пространство между шаблонамн сечений лопасти заполнить кусками разломанных форм, сверху которых набить облицо1п вочную песчано-цементную смесь;поверхность модели лопасти загладить гладилкой вручную. Аналогично произвести изготовление верхней горки

1-а лопасти, предварительно установив сверху на нижнюю горку с моделью опалубку верхней горки; после изготовления верхней горки 1-й лопасти модель с шаблонами удалить; аиалоГично повторить все операции для полу2(чения форм каждой из остальных лопастей винта.

После сушки (от 32 до 72 ч) произвести покраску н сборку формл; установить на вервмне горки форвы опорные двутавровые балки и прижимные кольца и заполнить пространство между внутренним опорным кольцом и прибыльной надставкой песчано-цементной смесью, уплотнив ее; произвести вторичную сушку формы электросушилаЗО ми (от 16 до 24 ч). Продолжительность

9809 27 времени после выключения электросушил до заливки формы не должна превышать двух часов;(1 3.

Недостатками данного способа являются низкая производительность в основном прн изготовлении литейной 5 формы гребного винта; необходимость в смесеприготовительном отделении; наличие многочисленных и трудоем1ких ручных операций; требуется большой йрипуск до 8-10 мм на сторону )0 ,для мехайической обработки; большие затраты электроэнергии, связанные с продолжительной двухкратной сушкой формы при помощи электровенти«,,ляторных сушил фирмы Браун-Бовери; .необходимость регецбрации формовочного материала °

Известен также способ изготовле,ния литейных форм для гре{Фных винтов из жидко-стекольной смеси (песок +7,-7,5% жидкого стекла с плотностью 1,48 — 1,5 г/см э и модулем

:2 3 - 2,6 ) с использованием модели ступицы с одной лопастью, по которой последовательно изготавливают нижнюю и верхнюю горки каждой лопасти, с отверждением смеси за счет продувки углекислого газа через смесь.

Иэготовление литейной формы греб.ного винта из жидко-стекольной смеси с отверждением путем продувки

С04. включает следующие операции1 укладка кирпичей, установка металлической арматуры и изготовление нижней горки 1-й лопасти с отверждением путем продувки СО .;изготовление верх- З5 ией горки 1«.й лойасти армированной .металлической решеткой, снабженной проушинами для захвата и транспортировки верхней опоки; поднятие при помощи цехового крана верхней горки 4О

1-й лопасти, удаление модели и установка модели для формовки следующей

:лсаасти; сборка верхней и нижней горок

1-й-лопасти винта по рискам и знакам, выполненным при Формовке аналогичнр производится формовка всех ос. тальных лопастей винта,перед изготовлением нижней горки последней .лопасти винта с.большим дисковым отношением производится местная выборка кирпичной клади" из нижней горки . 1-й лопасти для обеспечения необходимого полоаения модели, на которую нависает нижняя горка 1-й ло. пасти 112.

Недостатками этого .способа изготовления литейных Форм являются низкая производительность в основйом при изготовлении литейной формы гребного винта (хотя и более высокая - в 60

2 раза выше по сравнению со cnocodoMi при котором используется песчано-цементная смесь);например, нагнетательная и засасывалцая поверхностй каждой лопасти. винта оформля

65 ются раздельно; наличие многочисленных и трудоемких ручных операций

У. требуется смесеприготовитель ное отделение и связанные с ним дойолннтельные производственные площади; требуется регенерация формовочного материала и связанные с ней дополнительйые затраты, включая затраты на дополнительные производственные площади;большие затраты электроэнергии,свя.зайные с продолжительной сушкой литейной формы; требуется жидкое стекло для формовочной смеси; требуется углекислый газ отверждения жидкосте,кольной смеси, требуются дополни-! тельные ручные операции, связанные

;с продувкой литейной формы углекислым газом (оформление отверстий для подвода углекислого газа введение наконечника в литейную форму н т.п.).

Наиболее близким к изобретению

ito технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления литейных форм вакуумной Формовкой включающий наложение синтетической пленки на модель, сообщение полости модели с источником вакуума, установку опоки на модель, наполнение опоки сухим беэ связующего формовочным материалом, уплотнение последнего, сообщение опоки с источником вакуума, а полости модели с атмосферой и извлечение модели из формы (2l.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является оснастка для изготовления литейных Форм вакуумной формовкой, включающая опоку с фильтрующей оболочкой, образующей со стенками опоки вакуумную полость, отверстие для заполнения опоки сухим формовочным материалом, фильтрующие трубки, связанные с вакуумной полостью., герметизирующий элемент, облицовывающий рабочие поверхности литейной формы, модель с модельной путятой, установленной на основании, имеющем полость с патрубком для подключения к источнику вакуума или сообщения с атмосферой .(3).

Недостатками известного способа и реализующей его оснастки является то, что не обеспечивается воэможность изготовления литейных форм дЛя миоголопастиых литых гребных винтов вакуумной Формовкой и не повышается производительность за счет вакуумной Формовки при изготовлении гребных винтов.

Цель изобретения - повышение производительности и обеспечение возможности изготовления литейных форм для многолопастных гребных винтов с большим дисковым отношением. . Поставленная цель достигается .тем, что согласно способу изготовле980927

: ния литейных форм вакуумной формовкой включающему наложение синтетической пленки на модель, сообщение полости модели с источником вакуума, установку опоки на модель, наполнение опоки сухим без связующего формовочным материалом, уплотнение последнего, сообщение опоки с источником вакуума, а полости модели с атмосферой и извлечение модели из формы, вакуумную формовку осуществляют в многосекционных опоках, при. чем в каждой из идентичных секций одновременно формуют нагнетательную поверхность для одной литой лопасти и засасывающую поверхность для соседней с ней лопасти, затем секции располагают по окружности, собирают многосекционные опоки и фиксируют в одной базовой плоскости.

A в оснастке для осуществления пособа, включаккцей опоку с фильующей оболочкой, образующей со тенками опоки вакуумную полость, отверстие для заполнения опоки суХим формовочным материалом, фильтрующие трубки, связанные с вакуумной полостью, герметизирующий элемент, облицовывающий рабочие поверхности литейной формы, модель с мо» дельной плитой, установленной на .основании, имеющем полость с патрубком для подключения к источнику вакуума или сообщения с атмосферой, опона выполнена в виде секций, расположенных по окружности и скрепленных между собой внешним кольцом, а основание выполнено в виде двух секторов, связанных общей осью вращения, между которыми.. установлена секция многосекционной опоки..

Оснастка для осуществления способа характеризуется тем, что опока выполнена в виде секций; расположен-: ных па окружности и скрепленных между собой внешним кольцом, а основание выполнено в виде двух секторов, связанных между собой осью вращения, между которыми установлена секция многосекционной опоки °

На фиг. 1 показана литейная фор.ма в. сборе, общий вид; на фиг. 2— оснастка для изготовления литейных форм вакуумной формовкойг вид сбоку, на фиг. 3 - оснастка для изготовления литейных форм вакуумной формовкой, вид сверху; на фиг. 4 — секция; на фиг. 5 - литейная форма, собранная под заливку, разрез.

Литейная форма включает в себя несколько эаформованных секций 1, каждая из которых снабжена патруб ком 2 для подключения ее к источнику вакуума (не показан) или сообщенная с атмосферой. Последняя секция уста навливается при помощи специального устройства (не показано ). Каждая секция многосекционной опоки фиксируется на плите 3 при помощи крепежных деталей. Между каждыми двумя секциями выполнен выпор 4 (более точно — ваздуховод, поскольку .в процессе заливки формы в полость фаркин должен поступать атмосферный воздух для обеспечения стабильной конфигурации и геометрических размеров литейной форь ы ). Поддерживая пере10 пад давлений по обе стороны синтетической пленки, облицовывающей по-. лость форьы, тем саум предохраняют литейную форму от разрушения при заливке.

15 Для надежного скрепления опок служит кольцо 5.

Для одновременного оформления иагнетательной поверхности одной литой лопасти и засасывающей поверхности

20 соседней с ней .лопасти служит оснастка, показанная на Фиг. 2 и 3.

Оснастка включает секцию 1 с филът рующей.оболочкой 6, образующей со стенками секций вакуумную полость 7, 25,и отверстием 8 с пробкой 9 для заполнения секции сухим без связующего формовочным материалом 10, гермети« зирующий элемент 11 и 12, облицовывающий рабочие поверхности литейной

30 форьм и состоящий из одного или двух сваренных между собой кусков модели 13 и 14 (для оформления нагнетательной поверхности одной лопасти и засасывающей поверхности

35 соседней лопасти) с модельжаж плитами 15 и 16, установленными на ос. ° новании, выполненном в виде двух секторов 17 и 18, имеющих полости

19 и 20 с патрубками 21 и 22 для

4 подключения к вакуумной системе или

© сообщения их с атмосферой. Для обеспечения лучшего вакуумирования сухого формовочного материала, заключен ного между двумя моделями 13 и 14 с .модельными плитами 15 и 16, служат .

45 .Фильтрующие трубки 23, сообщенные с вакуумной полостью 7. Оба сектора 17 и 18 установлены с. возможностью поворота и связаны общей осью 24 вращения, что обеспечи50 вает высокую точность при эаформовании секции 1, заключенной между упомянутыми секторами (скрепляющие эле-. менты не показаны ). Сектор 17 снаб жен цилиндрической перфорированной

$5 ч а сст ь ю 2255, сообщенной с полостью 19 через отверстие 26 и камеру 27 при этом цилиндрическая часть 25 отделена от формовочного материала 10 герметизирующим элементом 11-12.

® Секция 1 в плоскости. сечения, проходящей через,ocb вращения секторов

17 и 18, имеет форму швеллера, обращенного вертикальной стенкой наружу

;(фиг. 5), которая выполнена со скоса65 ми 28 и 29 (фиг..4 ) в соответствии с

980927 сборки, но и при заливке, что способствует повышению качества литья.

Твердость форьы достигает 80-85 ед. при этом разрежение в формовочном материале составляет около 0,5 кгс/см .

Надежное вакуумирование формовочного материала обеспечивается фильтрующими трубками. 23, подключенными к вакуумной полости 7 и связанными с источником вакуума, что позволяет сохранить. конфигурацию формы, облицованной герметизирующим элементом, оформ>зияющей промежуток между двумя соседними лопастями винта.

Чосле сборки литейной форьы и установки стержня 31 (фиг. 5) производится заливка литейной фор>ы через литниковую систему 30,. при этом патрубки 2 каждой секции 1 остаются подключенными к источнику вакуума. После выдержки на затвердевание отливка патрубки 2 отключаются от вакуума: производится выбивка секций, а отливка легко отделяется от формовочного материала. После обдувки и охлаждения секции 1 готовы для повторного использования.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет изготавливать литейные форьы вакуумной формовкой для многолопастных гребных винтов и при этом повысить производительность труда. Кроме того, достигается повышение качества литья, поскольку в процессе заливки и затвердевания металла секции остаются подключенными к источнику вакуума.

Только за счет снижения расходов на металлы, электроэнергию, потребляемую на сушку форм, и уменьшения трудоемкости, экономический эффект на 1 т годового литья составляет 27,82 р/т.

Формула изобретения проме>кутком между двумя соседними лопастями винтов. Для повышения жесткости опоки, имеющей форму швеллера, между его полками могут быть встроены распорки (не показано ). Секции 1, Предназначенные для определенного з числа лопастей, могут быть использованы для различных винтов в интервале диаметров, например 2,0 — 2,5 м или 5,5 - 6,5 м. Если лопасти винта не перекрывают друг друга, то сек- 10 ции более просты и могут быть использованы как для винтов правого, так и левого вращения. Однако для винтов с большим дисковым отношением и перекрывающими друг друга лопастя- 15 ми (при проектировании на плоскость, перпендикулярную оси вращения винта) ,при одном и том же числе лопастей секции имеют скосы 28 и 29, направленные в противополо>кные стороны: в 2п зависимости от направления винтовой линии - правого или левого. Таким образом, в этом случае опоки могут быть использованы для интервала диаметров винтов при определенном чис- щ ле лопастей только для винтов правого или только левого вращения.

На фиг. 5 показана в разрезе литейная.форма-, собранная под заливку с литниковой системой 30, стержнем 31 и рабочей полостью 32.

Вакуумная. формовка с использованием изобретения осуществляется следующим . обр a ç ом.

После о6лицовывания моделей 13 и

14 секторов 17 и 18 (фиг. 2 и 32 герметизирующим элементом 11 и 12, например рулонной синтетической пленкой или сваренной из двух кусков путем подключения патрубков 21 и 22 к источ» нику вакуума (не показано ), секцию 40

1 устанавливают между:.секторами 17 и 18 и скрепляют между собой. Затем открывают пробку 9 и через отверстие

8 заполняют секцию сухим формовочным материалом 10, а после уплотне- 45 ния формовочного материала 10 отверстие 8 перекрывают пробкой 9 °

Затем патрубок 2 подключают к источнику вакуума, патрубки 21 и 22 сообщают с атмосферой. В результате, этого заформованная секция 1 легко, отделяется от секторов 17 и 18 пос-, ле их разворачивания, как показано - на фиг. 3, секция, 1 извлекается из оснастки и устанавливается на плите

3 (фиг. 1). Аналогично заформовываются все остальные секции и передаются на сборку. На.чертежах показана вакуумная формовка винта .с большим. дисковым. отношением. При малом дно- 40 новом отношении винтов с нвперекрывающими друг друга лопастями оснастка и сборка значительно упрощаются.

Секция 1 остается подключенной к йсточнику вакуума не только во время 4>

1. Способ изготовления литейных форм вакуумной формовкой, включающий наложение синтетической пленки на модель, сообщение полости модели с источником вакуума, установку опоки на модель, наполнение опоки сухим без связующего формовочным материалом, уплотнение его, сообщение опоки с источником вакуума, а полости модели.с атмосферой и извлечение модели из формы, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повьаиения производительности и обеспечения возможности изготовления. литейных

Форм для многолопастных гребных винтов с большим дисковым отношением, вакуумную формовку осуществляют в многосекционных опоках,причем в каждой из идентичных секций одновременно формуют нагнетательную поверх980927

10 ность для одной литой лопасти и засасывающую поверхность для соседней с ней лопасти, затем секции располагают по окружности, собирают многосекционные опоки и фиксируют в одной базовой плоскости.

2, Оснастка .для изготовления литейных форм вакуумной формовкой, содержащая опоку с фильтрующей обо.лочкой, образующей со стенками опоки вакуумную полость, отверстие для заполнения опоки .сухим формовочным материалом, фильтрующие трубки, связанные с вакуумной полостью, герметизирующий элемент,облицовывающий рабочие поверхности литейной формы, модель с модельной плитой, установленной на основании, имеющем полость с патрубком для подключения к источнику вакуума или сообщения с атмосферой,о т л и ч а ю— щ а я с я тем,что, с целью повы.шения производительности и обеспечения возможности изготовления литейных форм для многолопастных гребных винтов с большим дисковым отношением, 5 опона выполнена в виде секций, расположенных по окружности и скрепленных между собой внешним кольцом, а основание выполнено в виде двух секторов,: связанных общей осью вращения, между которыми установлена секция многосекционной опоки .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Изготовление отливок гребных

15 винтов из сплавов на медной основе.

Типовой технологический процесс, СТП-60-Ш-74, 1974.

2 ° Патент СССР 9 553918 кл. В 22 С 9/00, 1971.

20 3. Патент СССР Р 613703, кл. В 22 С 21/00, 1972.