Литниковая система для отливок мелющих тел

Полезная модель относится к области литейного производства и может быть использована в качестве литниковой системы для получения отливок мелющих тел. Предложена литниковая система для получения мелющих тел в разовых земляных формах с вертикальным разъемом, содержащая стояк, общий литник, систему питателей и множество расположенных вертикальными рядами рабочих полостей для отливки мелющих тел, причем каждый питатель связан с соответствующим вертикальным рядом рабочих полостей с возможностью последовательного питания этих рабочих полостей. В литниковой системе для каждой пары вертикальных рядов рабочих полостей для отливки мелющих тел предусмотрен дополнительный вертикальный литник, сформированный симметрично в обоих полуформах, расположенный между рядами пары, непосредственно связанный с общим литником и посредством питателей с каждой рабочей полостью каждого из вертикальных рядов пары. Литниковая система обеспечивает 100%-е получение годных отливок без усадочных раковин и пористости и удовлетворительное отделение отливок от литниковой системы.

Полезная модель относится к области литейного производства и может быть использована в качестве литниковой системы для получения отливок мелющих тел.

Известно, что наиболее распространенным видом брака мелющих тел (шаров, цильпебсов) является наличие усадочных раковин из-за дефицита питания, связанного с несовершенством существующих литниковых систем.

Наличие в тепловых узлах мелющих тел усадочных раковин приводит в процессе эксплуатации к их разрушению в наиболее слабых сечениях - в области усадки, осколки разрушенных мелющих тел засоряют решетки шаровых мельниц, что затрудняет выход годного продукта, снижает его качество.

Известна литниковая система для получения шаров диаметром от 13 до 50 мм в разовые песчано-глинистые формы с горизонтальным разъемом [1], содержащая стояк и коллектор, от которого горизонтальными рядами располагаются, питающие друг друга, рабочие полости для отливок мелющих тел. Как показала практика, около 60% отливок имеют раковины и рыхлоты, что снижает их износостойкость.

Известна также литниковая система для отливок мелющих тел в металлические формы с вертикальным разъемом [2], где рабочие полости для отливок мелющих тел между собой соединяются последовательно, т.е. питают друг друга. Недостатком таких литниковых систем является то, что хотя питание рабочих полостей для отливок мелющих тел осуществляется друг другом, а верхние рабочие полости являются прибылями, не удается избежать усадочных раковин в отливках. Существует проблема высокого выхода годного, а также последующего отделения отливок от литниковой системы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является литниковая система для получения мелющих тел с использованием разовых земляных форм с вертикальным разъемом, разработанная фирмой «DISA» [3]. Через стояк от общего литника рабочие полости для отливок мелющих тел располагаются вертикальными рядами, и питание рабочих полостей для отливок осуществляется последовательно друг другом через питатели. Однако, изготовленная по данной схеме модельная оснастка также не обеспечила приемлемое качество литья. Усадочные раковины обнаружены в 60-80% отливок. Увеличение сечения питателей привело к тому, что отливки трудно отделялись друг от друга, но и в этих случаях усадочные раковины наблюдались у 60% отливок.

Задачей полезной модели является создание литниковой системы, обеспечивающей 100% получение годных отливок без усадочных раковин и пористости, с оптимальным сечением питателей, обеспечивающим удовлетворительное отделение отливок от литниковой системы.

Поставленная задача решается заявляемой литниковой системой для получения мелющих тел в разовых земляных формах с вертикальным разъемом, содержащая стояк, общий литник, систему питателей и множество расположенных вертикальными рядами рабочих полостей для отливки мелющих тел, причем каждый питатель связан с соответствующим вертикальным рядом рабочих полостей с возможностью последовательного питания этих рабочих полостей. Поставленная задача решается за счет того, что для каждой пары вертикальных рядов рабочих полостей для отливки мелющих тел предусмотрен дополнительный вертикальный литник, сформированный симметрично в обоих полуформах, расположенный между рядами пары, непосредственно связанный с общим литником и посредством питателей с каждой рабочей полостью каждого из вертикальных рядов пары.

В предпочтительных формах реализации отношение площади сечения F_литн.. дополнительного вертикального литника к площади сечения питателя F_пит. составляет F _литн.:F_пит.=5,2-6,9 (в частности, для получения отливок мелющих тел массой 130-180 г), а отношение ширины а вертикального литника к среднему размеру b его поперечного сечения составляет а:b=5,1-5,6.

Упомянутые выше и другие достоинства и преимущества заявляемой полезной модели будут рассмотрены ниже со ссылками на позиции чертежей, на которых схематично представлены:

Фиг.1 - литниковая система в соответствии с прототипом (в вертикальном разрезе по плоскости разъема);

Фиг.2 - заявляемая литниковая система (в вертикальном разрезе по плоскости разъема);

Фиг.3-6 - варианты формы выполнения и размеров вертикальных литников в различных проекциях.

На Фиг.1 схематично представлена литниковая система, принятая в качестве прототипа. Литниковая система содержит стояк 1, общий литник 2, систему питателей 3 и множество расположенных вертикальными рядами рабочих полостей 4 для отливки мелющих тел, причем каждый питатель 3 связан с соответствующим вертикальным рядом рабочих полостей 4 с возможностью последовательного питания этих рабочих полостей 4.

На Фиг.2 схематично представлена заявляемая литниковая система в одной из возможных предпочтительных, но не ограничивающих формах реализации. Литниковая система также, как и в описанном выше случае, содержит стояк 5, общий литник 6 и множество расположенных вертикальными рядами рабочих полостей 7 для отливки мелющих тел. Кроме того, литниковая система дополнительно содержит для каждой пары вертикальных рядов рабочих полостей 7 для отливки мелющих тел дополнительный вертикальный литник 8, сформированный симметрично в обоих полуформах, расположенный между рядами пары. Каждый дополнительный литник 8 непосредственно связан с общим литником 6 и посредством питателей 9 с каждой рабочей полостью 7 каждого из вертикальных рядов пары.

На Фиг.3-6 схематично представлены в различных проекциях различные возможные, но не ограничивающие формы выполнения дополнительного вертикального литника 8, а также различные варианты выбора его размеров: ширины а и среднего размера b поперечного сечения вертикального литника.

Полезная модель поясняется также с помощью нижеследующего примера, в котором рассмотрена работа заявляемой литниковой системы.

Пример. Получение отливок с использованием литниковой системы в соответствии с прототипом и в соответствии с заявляемой полезной моделью

Отливки комбинированных мелющих тел массой 174 г каждая получали по модельной оснастке, изготовленной в соответствии с прототипом [3] и в соответствии с заявляемой полезной моделью. Для получения отливок мелющих тел использовали вертикальные литники различных форм сечения и различных размеров. Варианты форм и размеров вертикальных литников и полученные результаты приведены в Таблице 1.

Формовку отливок осуществляли на АФЛ «Дизаматик», а заливку - с использованием автоматической заливочной станции (печь ABB). Заливку производили бельм хромистым чугуном следующего химического состава, масс %: С=3,0; Si=0,8; Mn=0,6; Сг=1,0; Fe - остальное.

Для литниковой системы в соответствии с прототипом (см. Фиг.1) рабочие полости 4 для отливки мелющих тел заливались через стояк 1 от общего литника 2 через соответствующие питатели 3, при этом сами рабочие полости 4 располагались вертикальными рядами. Таким образом, питание рабочих полостей 4 осуществлялось последовательно друг с другом через соответствующие питатели 3. Подбирались различные сечения питателей, например, 6×12 мм (72 мм²), усадка наблюдалась в 80% отливок (вариант 9, табл.1). При сечении питателей 6×16 мм (96 мм) усадка наблюдалась в 60% отливок (вариант 10, табл.1), при этом отливки затруднительно отделялись в гроздьях и от литников.

Для литниковой системы в соответствии с заявляемой полезной моделью между каждыми двумя вертикальными рядами рабочих полостей 7 для отливок мелющих тел был предусмотрен дополнительный вертикальный литник 8, расположенный симметрично в обеих полуформах.

По обеим сторонам от каждого вертикального литника 8 расположены (в полуформах с вертикальным разъемом) вертикальные ряды полостей 7 для отливки мелющих тел, которые запитываются через питатели 9.

В заявляемой литниковой системе чугун через стояк 5 и общий литник 6 поступает в каждый из дополнительных вертикальных литников 8 и, далее, через питатели 9 - в каждую из рабочих полостей 7 для отливок мелющих тел. При этом за счет запитывания каждой рабочей полости 7 через отдельный питатель из соответствующего дополнительного вертикального литника удалось достигнуть более равномерное заполнение рабочих полостей 7 и практически исключить брак (наличие в отливках усадочных раковин и т.п.).

Было опробовано несколько вариантов с изменением размеров сечения литника и сечения питателей. Варианты форм и размеров вертикальных литников и питателей приведены на Фиг.3-6 и в Таблице 1.

Таблица 1
Варианты	Размеры вертикального литника	Отношение a:b	Размеры питателей	Отношение Fлит.:Fпит.	Примечание
Ширина	Средний размер поперечного сечения	Площадь сечения литника Fлитн.	Длина, с, мм.	Ширина, d, мм	Площадь сечения питателей, Fпиг., мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Заявляемая полезная модель
1	40	13,25	530	3,0	12	11	132	4,0	60% усадка отделение отливок плохое
2	50	9,75	487,5	5,1	12	4	48	10,15	100% усадка отделение отливок хорошее
3	То же	То же	То же	То же	12	5	60	8,125	80% усадка отделение отливок хорошее
4	То же	То же	То же	То же	12	6	72	6,7/0	Усадки нет отделение отливок хорошее
5	То же	То же	То же	То же	12	7	84	5,803	То же
6	То же	То же	То же	То же	12	8	96	5,416	То же
7	То же	Тоже	То же	То же	12	9	108	4,513	Усадки нет, отделение отливок плохое
8	То же	То же	То же	То же	12	10	120	4,06	То же
Прототип
9	-	-	-	-	12	6	-		80% усадка отделение отливок плохое
10	-	-	-	-	6	6	-		60% усадка отделение отливок плохое

По результатам были определены оптимальные формы, размеры и соотношения размеров, обеспечивающие получение отливок без усадочных раковин и хорошим отделением их от литниковой системы. При этом важным явился выбор такого сечения вертикального литника, который обеспечивает реализацию принципа направленного затвердевания: последними затвердевают наиболее массивные части вертикального литника в районе питателей, что обеспечивает хорошую пропитку отливок при правильно выбранном сечении питателей. Как видно из Таблицы 1, отношение ширины а вертикального литника к среднему размеру b его поперечного сечения должно соответствовать соотношению а:b=5,1-5,6 (варианты 2-8 табл.1 при ширине литника 50-55 мм), а оптимальные размеры питателей должны выбираться из соотношения площади F _литн. дополнительного вертикального литника к площади сечения питателя F_пит. равного F_литн.:F_пит. =5,2-6,9 (варианты 4, 5, 6 табл.1). При этом обеспечивается 100% выход годных отливок с удовлетворительным отделением их от литниковой системы.

При соотношении площади вертикального литника к площади сечения питателя F_литн.:F_пит.=10,1-8,1 (варианты 2, 3 табл.1) усадку получают в 100-80% отливок при нормальном отделении их от литниковой системы. При соотношении F_литн. :F_пит.=4,5-4,06 (варианты 7, 8 табл.1) усадки отливок нет, однако они неудовлетворительно отделяются от литниковой системы из-за увеличенных размеров питателей.

При изготовлении отливок по варианту 1 таблица 1 показывает, что при соотношении F_литн. :F_пит.=4, то есть даже при значительном, в среднем в 2 раза, увеличении площади сечения питателей и при соотношении а:b=3, даже при увеличении площади сечения вертикального литника F_лит. (смотри таблицу 1) 60% отливок имели усадку и неудовлетворительно отделялись от литника, что связано с нарушением принципа направленного затвердевания.

Источники информации.

1. М.Е.Гарбер «Отливки из белых износостойких чугунов, Москва, Машиностроение, 1972 г. с.82.

2. А.Н.Поддубный, Л.М.Романов «Износостойкие отливки из белых чугунов для металлургии и машиностроения», Брянск, Придесенье, 1999 г. с.95.

3. Технические материалы фирмы «DISAMATIC», DANSK INDASTRY SYNDIKAT, AIS DK-2730 HERLEV DENMARK, 1974 г.

1. Литниковая система для получения мелющих тел в разовых земляных формах с вертикальным разъемом, содержащая стояк, общий литник, систему питателей и множество расположенных вертикальными рядами рабочих полостей для отливки мелющих тел, отличающаяся тем, что она снабжена вертикальными литниками, расположенными симметрично в обоих полуформах между парами вертикальных рядов рабочих полостей, при этом вертикальные литники непосредственно связаны с общим литником и посредством питателей с каждой рабочей полостью каждой пары вертикальных рядов.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что отношение площади сечения F_литн. вертикального литника к площади сечения питателя F_пит. составляет F_литн.:F_пит.=5,2-6,9.

3. Система по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что отношение ширины а вертикального литника к среднему размеру b его поперечного сечения составляет а:b=5,1-5,6.