Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой

Полезная модель относится к литейно-металлургическому производству, в частности, к изготовлению пористых заготовок (отливок и слитков) из разных металлов сплавов, используемых для изготовления деталей в машиностроении и других отраслях промышленности. Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой, содержащая нижнюю и верхнюю полуформы, полости форм отливок и прибылей, выполнена многоместной с установленным между полуформами сетчатым фильтром, выполненным из металлической сетки, и с расположенными в полостях форм отливок, выполненных в нижней полуформе, засыпками порообразующего наполнителя, а в полостях прибылей, выполненных открытыми в верхней полуформе, с расположенными на сетчатом фильтре порциями металлической шихты, при этом полости прибылей закрыты крышкой с газоотводными отверстиями. Литейная форма выполнена из формовочной самотвердеющей песчано-глинистой смеси или в виде стержня из стержневой самотвердеющей смеси или в виде металлического кокиля из чугуна или стали. А засыпка порообразующего наполнителя выполнена из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой или из металлических или керамичких сферических оболочек или из гранул водорастворимых солей. Предлагаемая литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой технологична, надежна в работе, ее конструкция позволяет осуществлять единый технологический процесс - последовательно ввести в ней плавление шихты, формообразование, пропитку и затвердевание при изготовлении не одной, а сразу нескольких пористых отливок из различных металов и сплавов, в том числе из легкоплавких тяжелых металлов и их сплавов, без всплывания гранул порообразующего наполнителя и тем самым увеличить производительность структурных литейных подразделений.

Полезная модель относится к литейно-металлургическому производству, в частности, к изготовлению пористых заготовок (отливок и слитков) из разных металлов и сплавов, используемых для изготовления деталей в машиностроении и других отраслях промышленности.

Известна одноместная литейная металлическая форма с выпором и с нижним подводом металла, которую заполняют гранулами из водорастворимой соли, а затем пространство между гранулами заливают расплавленным алюминиевым металлом или сплавом и др. (Исследование процессов формирования пеноалюминия фильтрацией через водорастворимые соли // Технология легких сплавов, 2011, 4; с. 74-78, с. 75! - рис. 1. Тепловые условия формирования пеноалюминия фильтрацией через водорастворимые соли // Литейщик России, 2011, 6; с. 43-45, с. 44! - рис. 1 и рис. 2).

Основным недостатком данной формы является невозможность изготовления пористых отливок пропиткой (фильтрацией) расплавом легкоплавких тяжелых металлов (Zn, Pb, Sn) и их сплавов и др., так как гранулы водорастворимых солей будут всплывать и вместе с расплавом уходить в выпор, а также низкая производительность, так как форма одноместная.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является разовая одноместная литейная форма, состоящая из двух полу форм: верхней и нижней, с уплотненной формовочной смесью в опоках с полостью формы отливки, полученной с помощью модели и дополнительной полости - прибыли (Литейное производство: учебник для специальностей вузов. 2-ое изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987; с. 5-6, рис. 2 - прототип).

Недостатками данной литейной формы является невозможность получения в ней пористых отливок, так как отсутствует порообразующий наполнитель, форма одноместная, в связи, с чем дает низкую производительность, повышенный расход формовочной смеси.

Техническим результатом заявляемого устройства является создание нового типа многоместной литейной формы для изготовления пористых отливок пропиткой (фильтрацией) расплавом из металлов и сплавов, в том числе из легкоплавких тяжелых металлов и их сплавов, под действием силы тяжести, обеспечивающей надежную работу без всплывания порообразующего наполнителя, позволяющей увеличить производительность, производить больше пористых отливок в единицу времени (час, сутки, месяц, год) при серийном, крупносерийном и массовом производствах, с меньшим расходом формовочных и других материалов.

Технический результат достигается тем, что литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой, содержащая нижнюю и верхнюю полуформы, полости форм отливок и прибылей, выполнена многоместной с установленным между полуформами сетчатым фильтром выполненным из металлической сетки, и с расположенными в полостях форм отливок, выполненных в нижней полуформе, засыпками порообразующего наполнителя, а в полостях прибылей, выполненных открытыми в верхней полуформе, с расположенными на сетчатом фильтре порциями металлической шихты, при этом полости прибылей закрыты крышкой с газоотводными каналами.

При этом литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой выполнена из формовочной самотвердеющей песчано-глинистой смеси.

Причем литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой выполнена в виде стержня из стержневой самотвердеющей смеси.

А также литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой выполнена в виде металлического кокиля из чугуна или стали.

Кроме того, засыпка порообразующего наполнителя выполнена из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой.

А также засыпка порообразующего наполнителя выполнена из металлических или керамических сферических оболочек.

При этом засыпка порообразующего наполнителя выполнена из гранул водорастворимых солей.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена литейная форма для изготовления пористых отливок в разрезе; на фиг. 2 - та же форма выполнена в виде стержня из стержневой самотвердеющей смеси (половинчатый разрез); на фиг. 3 - та же форма выполнена в виде металлического кокиля из чугуна или стали (половинчатый разрез); на фиг. 4 - поперечный разрез полости формы отливки с засыпкой порообразующего наполнителя; на фиг. 5 - гранулы пенополистирола с упрочняющей оболочкой в разрезе ("A" увеличено); на фиг. 6 - металлические или керамические сферические оболочки в разрезе ("A" увеличено).

Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой состоит из двух полу форм (в опоках): нижней 1 и верхней 2 и установленного между ними сетчатого фильтра 3, выполненного из металлической сетки. В нижней полуформе 1 имеются полости 4 (в данном случае их четыре, фиг. 1) получаемых будущих пористых отливок, выполненных по четырехместной подмодельной плите, в которых расположены засыпки 5 порообразующего наполнителя. А в верхней полуформе 2 - соответственно четыре полости 6 открытых прибылей, в которых на сетчатом фильтре 3 расположены порции металлической шихты 7. Полости 6 открытых прибылей закрыты съемной крышкой 8 с газоотводными отверстиями 9.

Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой выполнена из формовочной самотвердеющей песчано-глинистой смеси 10 (фиг. 1 и фиг. 4).

Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой выполнена в виде стержня из стержневой самотвердеющей смеси 11 (фиг. 2).

Литейная форма для изготовления пористых отливок выполнена в виде металлического кокиля 12 (фиг. 3) из чугуна или стали.

Засыпка 5 порообразующего наполнителя выполнена из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой 13 ("A" увеличено, фиг. 5).

Засыпка 5 порообразующего наполнителя выполнена из металлических и керамических сферических оболочек 14 ("A" увеличено, фиг. 6).

Засыпка 5 порообразующего наполнителя выполнена из гранул водорастворимых солей (на фиг. не показано).

Работе литейной формы предшествует ее изготовление методом ручной или машинной формовки в парных опоках и сборка. Первоначально изготавливают (формуют) нижнюю полуформу 1 многоместной (в данном случае по подмодельной плите с четырьмя моделями) с образованием полостей 4 получаемых (будущих пористых) отливок из, например, формовочной самотвердеющей песчано-глинистой смеси, располагают в полостях 4 засыпки 5 порообразующего наполнителя и устанавливают сетчатый фильтр 3 (фиг. 1). Затем изготавливают по подмодельной плите верхнюю полуформу 2 с ответными полостями 6 открытых прибылей. После чего спаривают полуформы 1 и 2, в полости 6 открытых прибылей на сетчатый фильтр 3 загружают порции (расчетное количество) металлической шихты 7 и закрывают общей крышкой 8 с газоотводными отверстиями 9.

Работа литейной формы для изготовления пористых отливок пропиткой заключается в следующем. Изготовленную (из формовочной самотвердеющей песчано-глинистой смеси), собранную литейную форму помещают в термическую печь с принудительной вытяжной вентиляцией и программным управлением. Форма нагревается. Температуру рабочего пространства печи доводят до температуры плавления шихты, состоящей из кусков металла или сплава формируемой пористой отливки. Металлическая шихта 7 плавится и расплав самотеком под действием силы тяжести проходит через ячейки сетчатого фильтра 3, стекает по гранулам засыпки 5 порообразующего наполнителя, имеющим одинаковую температуру с температурой расплава, доходит донизу, накапливается и затем снизу доверху (до сетчатого фильтра 3) заполняет зазоры в засыпке 5. Всплывание гранул не происходит - препятствует металлический сетчатый фильтр 3. Газы (воздух и др.), вытесняемые расплавом выходят через свободные ячейки сетчатого фильтра 3 в полости 6 прибылей и оттуда через газоотводные отверстия 9 в крышке 8 в рабочее пространство печи. По окончании плавления шихты 7 заканчивают пропитку, форму выгружают (достают) из печи, снимают верхнюю полуформу 2 с крышкой 8 и сетчатый фильтр 3. Охлаждение и затвердевание пористой отливки происходит в нижней полуформе 1. После остывания до температуры окружающей среды отливки (в данном случае их четыре) выбивают. От отливок отделяют сетчатый фильтр 3, если он оказался приваренным к отливкам.

Работа литейной формы для изготовления пористых отливок пропиткой, выполненной в виде стержня из самотвердеющей смеси (фиг. 2) и выполненной в виде металлического кокиля из чугуна или стали (фиг. 3) аналогична работе литейной формы, выполненной из формовочной самотвердеющей смеси (фиг. 1). Отличие лишь в производственно-технологических возможностях производителя, в наличии тех или иных материалов и оборудования.

Работа литейной формы для изготовления пористых отливок пропиткой с засыпкой 5 порообразующего наполнителя, выполненной из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой 13 ("A" увеличено, фиг. 5), заключается в том, что при нагреве литейной формы под пропитку, например, до температуры 350-420°C происходит термодеструкция пенополистирола (плавление, переход в жидкоподвижное состояние, газификация). Образующиеся газообразные продукты термодеструкции проходят через поры и микротрещины в стенках оболочек и удаляются через ячейки сетчатого фильтра в полости 6 открытых прибылей и через газоотводные отверстия 9 в крышке 8 в рабочее пространство печи, а затем удаляются через принудительную вытяжную вентиляцию. Оболочки становятся пустыми, сохраняют сферическую форму, формируя пористое строение отливки.

Работа литейной формы для изготовления пористых отливок пропиткой с засыпкой 5 порообразующего наполнителя, выполненной из металлических или керамических полых оболочек 14 ("A" увеличено, фиг. 6), и литейной формы для изготовления пористых отливок с засыпкой 5 порообразующего наполнителя, выполненной из гранул водорастворимых солей, аналогична работе литейной формы с засыпкой 5 порообразующего наполнителя, выполненной из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой 13 ("A" увеличено, фиг. 5), хотя имеется отличие в том, что первом случае пиролиза пенополистирола не происходит, в связи с проведением его заранее (предварительно), а во втором случае необходимо произвести растворение водорастворимых солей в воде.

Предлагаемая литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой технологична, надежна в работе, ее конструкция позволяет осуществить единый технологический процесс - последовательно вести в ней плавление шихты, формообразование, пропитку и затвердевание при изготовлении не одной, а сразу нескольких пористых отливок из различных металлов и сплавов, в том числе из легкоплавких тяжелых металлов и их сплавов, без всплывания гранул порообразующего наполнителя и тем самым увеличить производительность структур литейных подразделений (участка, отделения, цеха).

1. Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой, содержащая нижнюю и верхнюю полуформы с полостями отливок и прибылей, отличающаяся тем, что она выполнена многоместной и снабжена фильтром, установленным между полуформами и выполненным из металлической сетки, при этом в полостях отливок, выполненных в нижней полуформе, расположены засыпки порообразующего наполнителя, а в полостях открытых прибылей, выполненных в верхней полуформе, на сетчатом фильтре расположены порции металлической шихты, при этом полости прибылей закрыты крышкой с газоотводными отверстиями.

2. Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена из формовочной самотвердеющей песчано-глинистой смеси.

3. Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде стержня из стержневой самотвердеющей смеси.

4. Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой по п. 1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде металлического кокиля из чугуна или стали.

5. Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой по п. 1, отличающаяся тем, что засыпка порообразующего наполнителя выполнена из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой.

6. Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой по п. 1, отличающаяся тем, что засыпка порообразующего наполнителя выполнена из металлических или керамических сферических оболочек.

7. Литейная форма для изготовления пористых отливок пропиткой по п. 1, отличающаяся тем, что засыпка порообразующего наполнителя выполнена из гранул растворимых солей.