Установка для получения тонкостенных отливок

.. - : з фФте Я1,Я

Союз Советских

Соетиалистицеских

Ресттублик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

®) 452947

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (22) Заявлено02.08.72 (21)1818718/22-2 (51) М. Кл.

В 224 27114

Гащдврственный намнтет

Севвта Инннстрав СССР

an делам изебретеннй н нтнрытий (32) Приоритет 02.О8.71 (31) 712819О (33) Франция

Опубликовано 06.12.74. Бюллетень № 45 (53) УДК

821.74 046.О3 (088.8}

Дата опубликования описания 22.Î6.75

Иностранец

Робер Порталье (Франция} (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма и

Сосьете де Вант,- де л,Алюминьон Пешинэ (Франция) и (71} Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКОСТЕННЫХ ОТЛИВОК

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к оборудованию для литья под низким давлением.

Известна установка для получения отлт вок, включающая литейную форму с охлаж дающим устройством, снабженную литникс вым каналом в нижней части и вентиляционным устройством - в верхней части, и герметичную плавильную печь с тиглем для расплава, патрубком подачи рабочего агента и металлопроводом, который состыкован с литниковым каналом.

Установка используется для отливки деталей, имеющих тонкие стенки, и, в частности, для отливки элементов радиаторов, капотов, корпусов, станин, патрубков, головок цилиндров.

Известен метод отливки детали, имеющая тонкие стенки, путем заполнения металлической формы металлом, сплавом или синтетической смолой, охлаждения слоя, находящегося в контакте со стенкой формы, до его затвердевания, а затем — удаления излишков жидкого материала. Таким образом получают детали, имеющие тонкие стенки постоянной или переменной толщины, например полые детали без использования стержня.

Этот способ не нашел промышленного применения, заполнение и опорожнение фор» мы осуществляется вручную.

С целью получения тонкостенных отливок предлагаемая камера снабжена дополнительной камерой, размещенной между щ литейной формой и герметичной плавильной печью и выполненной в виде двух полостей, „ связанных в верхней части соответственно с литниковым каналом и патрубком подачи рабочего агента, а в нижней части полости

15 соединены между собой и с металлопроводом и многопозиционным вентилем, установленным на трубопроводе и связывающим герметичную плавильную печь и дополнительную камеру соответственно с источни20 ком рабочего агента, между собой и с атмосферой.

Дополнительная камера снабжена нагревательным устройством, а ее полость, связанная с патрубком, снабжена датчиком

25 уровня.

452947 На фиг. 1 схематично изображена предо, лагаемая установка с наклонным металлсьпроводом; на фиг. 2 — то же, с вертикальным металлопроводом; на фиг. 3 — то же, с системой трубопроводов подачи рабочего агента и многопозиционным вентилем; фиг. 4 — многопозиционный вентиль; на фиг. 5 — дополнительная камера с датчиком уровня; на фиг. 6 - установка и многопозиционный вентиль в нерабочем положении; на фиг. 7 - то же, в начальном рабочем положении; на фиг. 8 — то же, в период формообразования тонкостенной отливки; на фиг. 9- литейная форма, соединенная через многопозиционный вентиль с атмосферой; на фиг. 10 — ; на фиг. 11 — сечение по А-А на фиг. 10; на фиг. 12 — литейная форма с охлаждающим устройством.

Установка для литья тонкостенных ртливок включает печь, дополнительную камеру и литейную форму, установленные друг под другом в указанном порядке, а также многопозиционный вентиль.

Плавильная печь (типа печи низкого давления) содержит тигель 1, установленный в герметичной камере 2, в которой благодаря патрубку 3 для подачи рабочего агента может. создаваться давление.

В тигле 1 находится заливаемый в литейную форму расплав 4. Дополнительная камера включает корпус 5, в котором предусмотрены две внутренние полости 6 и 7.

Полость 6 имеет верхнее отверстие 8, свя» занное с литниковым каналом 9 в нижней части литейной формы.-Полость 7 связана в верхней части с патрубком 10 подачи рабочего агента. В своей нижней части полости 6 и 7 связаны между собой и стыкуются с металлопроводом 1 1, нижний конец которого погружен в расплав 4. Металлопровод 11 может быть наклонным (фиг. 1) или вертикальным (фиг. 2), Тигель 1 выполнен литым из обычного ,чугуна и покрыт изнутри огнеупорной обмаэкой известного состава.

Дополнительная камера (фиг. 5) состоит иэ собственно корпуса 12 и дна 13, несущего металлопровод 11. Находящийся сверху собственно корпус 12 оканчивается в верхней части термическим швом 14; этот шов, как и шов, соединяющий две полуформы, чисто обработан для создания возможности установки пластичного асбестового уплотнения очень малой толщины с целью обеспечения более простым путем гермети,зации и создания необходимого термического шва. Нагревательное устройство 15 дополни- ° тельной камеры, например газовые горелки или электрические сопротивления, расположены либо снаружи камеры, либо в предусмотренных для этого выемках 16 для поддержания во

5 всем узле температуры, несколько превышающей температуру расплава, используемого для отливки, Обе полости 6 и 7, имеющиеся в дополнительной камере, могут иметь приблизительно равные объемы. Отверстие в их

10 нижнеи части, через которое они сообщают ся, может иметь сечение, равное сечению металлопровода 11. Полость 7 снабжена в своей верхней части патрубком 10 для подачи рабочего агента, который может перь15 крываться многопозиционным вентилем, при этом уровень расплава должен оставаться ниже точки подсоединения этого патрубка.

Эта точка контролируется датчиком уровня.

Когда заливаемый расплав является провод,20, ником электрического тока (например, алюминий и его сплавы), датчик уровня 1 7 со» стоит из двух проводников, которые замыкаются расплавом в случае излишнего повышения его уровня, в результате чего с

25 помощью электрозадвижки (на чертежах не показана) обеспечивается закрытие многоI позиционного вентиля.

Полость 7 имеет предпочтительно кони30 ческую форму для того, чтобы объем рабо» чего агента в положении залитой расплавом литейной формы был таким, чтобы поверх. ность расплава находилась приблизительно ! на два сантиметра ниже электрических кон- .

35 тактов, которые, в свою очередь располо» жены приблизительно на два сантиметра ни же патрубка 10. Определение остаточного объема осуществляется путем использования закона Мариотта исходя из высоты 40, максимального заполнения формы и удель ного веса расплава. С помошьюэтого под счета определяется объем полости 7, соот ветствуюший наиболее высокой детали, ко-, торая может быть отлита в описываемой

45 установке, он остается справедливым и для меньших размеров.

Литейная форма включает корпус 18, внутренняя стенка которого ограничивает внутренний объем 19.. Б нижней части она

50 имеет литниковый канал 9 соединенный с

> верхним отверстием 8 полости 6 дополнительной камеры, а в верхней части — вентиляционное устройство 20.

Литейная форма чаше всего состоит из отдельных элементов, называемых обоймами, пригоняемых по плоскостям, обычно вертикальным и горизонтальным, определя452947 емым на основе изучения теплообмена.

Некоторые из этих элементов имеют авто»номное охлаждение 21 эа счет циркуляции охлаждаюшего агента. Их сборка осушест вляется посредством изоляционных терми»ческих швов или воздушных прослоек, позволяющих ориентировать температурный градиент расплава, заполняющего литейную форму, в момент охлаждения и начала затвердевания под действием охлаждения каж- о дой обоймы и получать, таким образом, желаемый тонкий слой, толщина которого более или менее значительна в зависимости от интенсивности охлаждения.

Форма может содержать составные ча( сти, известные в технике получения отливок: штифты, съемные элементы, салазки, 1 направляющие, эжекторы. Во всех случаях, когда это возможно, отверстие для удаления предусматривается закругленной формы, что позволяет легко отрезать излишки ме»талла и быстро закрывать деталь шайбой; приклеиваемой или привариваемой, например,,путем притирки с вращением или любым другим способом. Различные элементы и составные части

I > литейной формы могут быть снабжены движущимися средствами, такими, как силовые цилиндры, позволяющие отделять их при выемке деталей иэ отливки литейной формы

/ и устанавливать на место в момент заливки э

Вентиляционное устройство 20 снабжено фильтром для удаления воздуха из формы.

Этот фильтр позволяет проходить гаэу, но препятствует прохождению жидкого расплава путем охлаждения поаледнего. Он может быть образован из прессованного порошка обезвоженной гидроокиси алюминия.

Многопозиционный вентиль (фиг. 4) включает корпус 22, имеющий по крайней мере четыре патрубка. В представленном примере он имеет пять патрубков, обозна» ченных по порядку 23-27, при этом пат» рубки 24 и 26 соединены между собой, 45 играют одну и ту же роль и являются обособленными только из соображений удобства конструкции. Подвижный орган представляет собой ротор 28, снабженный выре зом 29 позволяющим соединять некоторые

50 из патрубков, Первый патрубок 23 связан с источником раббчего агента,) например воздуха или азота, или любого другого нейтрального газа, второй 24 и четвертый 26 патруб55 f ки связаны с патрубком 3 для подачи рабочего агента в камеру, третий патрубок25 связан с патрубком 10 полости 7 дополнительной камеры, а пятый патрубок 27 связан с атмосферой.

Перечислим стадии, входяшие в цикл отливки. В первой стадии, называемой стадней выключенной установки, все патрубки вентиля перекрыты. Форма полости 6 и 7 дополнительной камеры и металлопровод ll опорожнены и находятся под атмосферным давлением (фиг, 6). Следовательно форма может быть открыта для проведения операций по подготовке поверхности к заливке и выемке из формы.

Во второй стадии, называемой стадией заполнения формы, форма закрыта, патруб ки 23 и 24 вентиля сообщаются.между сс . бой, а остальные патрубки остаются пере крытыми. Сжатый гаэ проникает в печь низкого давления, и расплав поднимается по металлопроводу 11, затем попадает в полости 6 и 7 дополнительной камеры, и, наконец, в форму (фиг. 7), Воздух, содер» жашийся в форме, удаляется через венти ляционное устройство 20, которое затем перекрывается затвердеваюшим распла вам.

В полости 7, которая замкнута перекрытым патрубком 25, жидкий расплав сжимает гаэ, а датчик уровня 17 исключает всякие неполадки.

Для создания воэможности контролираI вания небольших возможных утечек может быть предусмотрен манометр (фиг. 5).

В третьей стадии, называемой стадией затвердевания слоя, находящегося вблизи стенки формы, и удаления. излишков жидка» го расплава иэ формы в тигель, давление сначала сохраняется на время, необходимое для образования застывшей пленки около стенок 30формы. Последние могут охлаждаться посредством циркуляции ох» лаждающего агента (фиг. 3). Как только пленочный слой 31 достигает желаемой толщины, вентиль устанавливается в поло жение, изображенное на фиг. 8; патруб ки 24 и 25 соединяются, остальные пат рубки перекрыты. Происходит уравнивание давлений между печью и полостью 7, и газ выходит через эту полость в форму и позволяет возвратить в тигель жидкий расплав, содержащийся в форме. В этот момент давление газа в установке отличает» ся от окружающего атмосферного давления.

В четвертой, последней, стадии, называемой стадией создания в установке атмосферного давления, вентиль устанавливается в положение, изображенное на фиг,9; патрубки 25, 26 и 27 соединяются, а

452947 патрубки 23 и 24 перекрываются. Полость печи и полость 7 связываются с окружаюшей атмосферой патрубком 27. Затем форма открывается, деталь извлекает ся из формы, и последняя снова закрывается.

Может быть начат следукнций цикл изготовления.

Все описанные операции, включая раскрытие и закрытие, формы, движение всех составных частей формы: штифтов, съемных частей, салазок, эжекторов и т. д. могут быть автоматизированы в соответствии с заранее составленной программой.

Для получения хорошей внутренней поверхности детали рекомендуется использоBaTb материалы, обладаюшие малым интервалом затвердевания (эвтектические или слабо легированные сплавы).

Описанная установка применима для из готовления любого предмета, имеюшего тон кие стенки. B качестве примера могут служить элементы радиаторов, капоты, кожухи, станины, механические детали, такие, как патрубки, головки цилиндров,, например, для тепловых двигатедей.; . -..

Ниже предлагается описание изготовления элемента радиатора для комнатного отопления из алюминиевого сплава, стенки которого 32 ограничивают центральный канал 33 и два боковых канала 34 и 35 (фиг. 10 и 11). На верхнем и нижнем концах все три канала сообщаются между собой через верхний 36 и нижний 37 каналы и могут связываться с каналами соседнего З5 элемента при помоши четырех патрубков, из которых два верхних 38 и 39 и два нижних 40 и 41 расположены в центральной части соответствуюших каналов 36 и 37. Элемент отливается с открытым ниж40 ним концом 42, но с закрытыми патрубка ми 38-4 1.

Верхняя часть формы представлена на фиг. 12. Обоймы формы, касаюшиеся тех частей элемента радиатора, стенки которых 45 имеют минимальную толшину, не снабжены охлаждаюшими,средствами, тогда как обой- мы, касаюшиеся тех частей элемента, тол. щина стенок которых более велика, снабже,ны охлаждаюшими устройствами. Так, обой- 50 мы 43-48, которые касаются соответст венно тонких стенок 49-54, не имеют никакой системы охлаждения. Напротив, обоймы .55-58, которые касаются соответственно толстых стенок 59-62, имеют си 55 стемы охлаждения 63-66. Нижняя часть формы одинакова, но в ней обоймы 43, 44 заменены проходным отверстием кругового сечения.

Каждая обойма имеет возможность перемешаться отдельно при помоши пневматического или гидравлического силового цилиндра.

После изготовления отливки остается лишь отрезать или отпилить патрубки 3841 по плоскостям 67 (фиг. 11) и заглушить выпускное отверетие 42 приварива мой или закатываемой пластиной.

Таким образом получают тонкие стенки, которые невозможно изготовить другим способом, а также достигают максимальной чистоты структуры, в которой отсутствуют какие либо дефекты литья (усадочные раковины, пузыри и др.). Усадочные трешины очень малы.

Предмет изобретения

1. Установка для получении тонкостенных отливок, включающая литейную форму с ох лаждаюшим устройств м, снабженную литнико- вым каналом в нижней части и вентиляционным устройством-в верхней части, и гермь устройством — в верхней части, и герметичную плавильную печь, снабженную тиглем для расплава, патрубком подачи рабочего агента и металлблроводом, который состыкован с литиикоаым каналом, о т л ичаюшаяся тем, что, сцельюполучения тонкостенных отливок, она снабжена дополнительной камерой, размешенной между литейной формой и герметичной плавильной печью и выполненной в виде двух полостей, одна из которых в верхней части соединена с JIHTHHKQBbIM каналом, а другая - с патрубком подачи рабочего агента, а в нижней части полости соединены между собой и с металлопроводом, и многопозиционным вентилем, установленным на трубопроводе и связываюшим герметичную плавильную печь и дополнительную камеру соответственно с источником рабочего агента, между собой и атмосферой.

2. Установка по и. 1, о т л и ч а юш а я с я тем, что дополнительная камера снабжена нагревательным устройством.

3. Установка по п. 1 и 2, о т л и ч аю ш а я с я тем, что полость дополнитель ной камеры, связанная с патрубком, снабжена датчиком уровня.

4529 ф7

Составитель A д щщев е

Редактор Е,вратчикова Текред 11даиеева Корректоры: И,Поячяковская наказ ()P Пзн. РЕ //ф/- Тарас . Приписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

Ilo делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская иаб., 24