Устройство литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (лвкд)

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в литейном производстве для изготовления отливок способом выжимания с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), преимущественно, в керамических формах, изготовленных по выплавляемым моделям. В устройстве для литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащем контейнер с размещенной в нем керамической формой, изготовленной по выплавляемым моделям, заформованную опорным материалом, размещенную под контейнером облицованную огнеупорным материалом камеру выжимания для заливки в нее расплава металла, механизм встречного перемещения контейнера и камеры для вытеснения расплава металла из камеры в форму, опорный материал имеет прочность, превышающую (противодействующую) механическое давление на расплав в форме при кристаллизации в ней металла отливки, разупрочняющийся после затвердевания отливки, а в донной части камеры выжимания выполнено углубление, в котором расположен поршень для создания давления на расплав в форме при его кристаллизации. При этом опорный материал может быть выполнен или из ХТС, или из легкоплавкого сплава, или ферромагнитного сыпучего материала, упрочненного электромагнитным полем. Использование полезной модели позволяет упростить изготовление керамических форм, повысить выход годного, а в целом - снизить себестоимость отливок.

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в литейном производстве для изготовления отливок способом выжимания с кристаллизацией под давлением (ЛВКД) преимущественно в керамических формах, изготовленных по выплавляемым моделям.

Известно устройство для получения отливок выжиманием с кристаллизацией под давлением с использованием керамических форм, изготовленных по выплавляемым моделям (SU 1830203 A3 B 22 D 18/02, заявл. 07.02.89 г.).

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является техническое решение для получения отливок выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащее контейнер с размещенной в нем керамической формой, изготовленной по выплавляемым моделям, с наружными ребрами, заформованным опорным материалом, размещенную под контейнером облицованную огнеупорным материалом камеру выжиманием для заливки в нее расплава металла, механизм встречного перемещения контейнера и камеры для вытеснения расплава металла из камеры в форму и последующей кристаллизацией металла отливки в форме под давлением за счет сжатия жидкого остатка расплава в камере выжимания (К.А.Медведев, Н.Н.Чернов Литье по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением коррозионно-стойких сталей // Литейное производство №1, 2006 г., с.20-23).

К недостатком этого известного устройства следует отнести:

- большую трудоемкость изготовления керамических форм, т.к. ручная приклейка асбестового шнура на наружную поверхность формы трудоемка, что увеличивает себестоимость отливок;

- большой расход металла на пресс-остаток из-за необходимости иметь в камере жидкий остаток высотой 45-50 мм для обеспечения кристаллизации отливки под давлением. Выход годного при литье по выплавляемым моделям

по известной технологии (ЛВМ) составляет обычно 20÷50%. В случае получения пресс-остатка по ЛВКД более 40 мм выход годного уменьшится примерно в два раза.

Целью предлагаемой полезной модели является устранение отмеченных недостатков, а именно:

- упрощение технологии изготовления керамических форм;

- снижение расхода металла на изготовление отливок, повышение выхода годного;

- снижение себестоимости изготовления отливок.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащем контейнер с размещенной в нем керамической формой, изготовленной по выплавляемым моделям, заформованную опорным материалом, размещенную под контейнером облицованную огнеупорным материалом камеру выжимания для заливки в нее расплава металла, механизм встречного перемещения контейнера и камеры для вытеснения расплава металла из камеры в форму, опорный материал имеет прочность, превышающую (противодействующую) механическое давление на расплав в форме при заполнении и кристаллизации в ней металла отливки, разупрочняющийся после затвердевания отливки, а в донной части камеры выжимания выполнено углубление, в котором расположен поршень для создания давления на расплав в форме при его кристаллизации.

Обычный опорный материал (кварцевый песок) имеет прочность на сжатие меньше механического давления, создаваемого им в расплаве металла, вытесненного в форму, при кристаллизации его под давлением, и не препятствует разрушению керамической формы или ее деформации.

Механическое давление, создаваемое в форме при ЛВКД составляет обычно не более 1 МПа, поэтому в качестве опорного материала могут быть использованы:

- или холодно-химически твердеющие смеси (ХТС), прочность на сжатие которых (на фосфатных связующих через 3 часа выдержки составляет 12÷14 Мпа;

- или ферромагнитные материалы (металлические порошки, дробь), упрочненные электромагнитным полем, создаваемым электромагнитом, расположенным снаружи контейнера, выполненного из немагнитного материала;

- или из легкоплавких сплавов, например, Pb, Sb, Sn, не создающих напряжения в керамических формах при затвердевании за счет Sb.

Все три вида опорного материала могут разупрочняться после затвердевания отливок в керамической форме и свободно удаляться из контейнера. Первые два вида опорного материала засыпаются, а третий заливается. После затвердевания отливок ХТС разупрочняется за счет нагрева, ферроманитный материал разупрочняется за счет снятия электромагнитного поля, легкоплавкий сплав металла расплавляется и сливается из контейнера для повторного использования.

Введение углубления в камеру выжимания с поршнем для подпрессовки позволяет осуществить кристаллизацию металла отливки под давлением с сокращением расхода металла в несколько раз. Например, при диаметре камеры выжимания, равным 250 мм и диаметре вновь введенного углубления, равном 100 мм, расход материала на пресс-остаток уменьшается ˜ в 5 раз (при стальном литье).

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, на фиг.2 - контейнер с керамической формой, заформованный опорным материалом из стальной дроби, и электромагнит, расположенный снаружи контейнера.

В контейнере 1 размещена керамическая форма 2, заформованная опорным материалом из ХТС. Под контейнером 1 расположена камера выжимания 4, облицованная слоем 5 жидкостекольной смеси. На камеру выжимания 4 установлен пуансон 6 с облицовкой 7 и литниковым ходом 8. В облицованную камеру выжимания 4 залит расплав 9 стали 45Л. В донной

части камеры выжимания расположено углубление 10 (диаметром 100 мм при диаметре камеры выжимания 250 мм), в котором расположен поршень 11, связанный с силовым гидроцилиндром вертикального перемещения (на чертеже не показано). Контейнер 1 и камера выжимания 4 снабжены механизмом встречного перемещения (на чертеже не показано).

При использовании в качестве опорного материала ферромагнитных частиц (Фиг.2) контейнер 1 выполнен из стали Х18Н9Т, опорный слой 3 - из стальной дроби, а снаружи контейнера 1 расположен электромагнит 12.

Устройство работает следующим образом.

В контейнер 1 устанавливается керамическая форма 2 и заформовывается опорным материалом из ХТС на фосфатном связующем («Фоскон»-процесс).

В облицованную камеру выжимания 4, установленную неподвижно заливается расплав стали 45Л при температуре 1540°С, после чего на нее устанавливается пуансон 6. При достижении температуры расплава металла 9 равной 1490°С, включается привод вертикального перемещения контейнера 1 вниз, с заданной скоростью. При перемещении контейнера 1, нижний торец его упирается в пуансон 6, который перемещается в камере 4 и вытесняет расплав 9 из камеры 4 в керамическую форму 2 через литниковый ход 8. После заполнения формы 2 производится подпрессовка расплава в форме поршнем 11 при перемещении его вверх в углубление 10. При этом ХТС противодействует разрушению керамической формы. Подпрессовка поршнем производится при создании давления в жидком расплаве, находящемся в углублении 10, в пределах 1 МПа, тогда как прочность ХТС на сжатие составляет 12÷14 Мпа. После затвердевания отливки производится отрыв пресс-остатка от отливки, опорный материал из ХТС разупрочняется и вместе с отливкой извлекается из контейнера, затем процесс повторяется.

Использование полезной модели позволяет упростить изготовление керамических форм, повысить выход годного, а в целом - снизить себестоимость отливок.

1. Устройство для литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащее контейнер с размещенной в нем керамической формой, изготовленной по выплавляемым моделям, заформованную опорным материалом, размещенную под контейнером облицованную огнеупорным материалом камеру выжимания для заливки в нее расплава металла, механизм встречного перемещения контейнера и камеры для вытеснения расплава металла из камеры в форму, отличающееся тем, что опорный материал имеет прочность, превышающую (противодействующую) механическое давление на расплав в форме при заполнении ее и кристаллизации в ней металла отливки, разупрочняющийся после затвердевания отливки, а в донной части камеры выжимания выполнено углубление, в котором расположен поршень для создания давления на расплав в форме при его кристаллизации.

2. Устройство ЛВКД по п.1, отличающееся тем, что опорный материал выполнен из холодно-химически-твердеющих смесей (ХТС).

3. Устройство ЛВКД по п.1, отличающееся тем, что опорный материал выполнен из легкоплавкого сплава.

4. Устройство ЛВКД по п.1, отличающееся тем, что опорный материал выполнен из ферромагнитного сыпучего материала, а снаружи контейнера расположен электромагнит для упрочнения опорного материала в процессе формирования отливки.