Устройство для регулирования газового обмена в литейной форме

Устройство для регулирования газового обмена в литейной форме

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОВОГО ОБМЕНА В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ, содержащее корпус и скрепленный с ним диффузор, образующие полость для размещения агента под давлением или создания в ней разрежения, закрепленную на конце диффузора сменную крущку с ячейками, заполненными легкоплавким материалом, и камеру для расплава-теплоносителя , гидравлически сообщающуюся каналами с рабочей полостью литейной формы, отличающееся тем, что, с целью повыщения его эффективности, сменная крыщца выполнены в виде двух параллельно размещенных и скрепленных по периферии обечайкой рещеток с закрепленными в их отверстиях. трубками, образующими ячейки для легкоплавкого материала , а камера для расплава-теплоносителя образована обращенными друг к другу поверхностями торцовых частей рещетки , внутренней поверхностью обечайки и внешними поверхностями трубок. 2.Устройство -ПО п. 1, отличающееся тем, что, трубки решеток выполнены постоянного по длине сечения. Л 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубки решеток BbinOviHeHbi в виде усеченных конусов. 00 ГчЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1084112

3(5)> В 22 D 27/13; В 22 С 9/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ !, ;

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1., „(Q ji Y; i j юв

11 (21) 3425417/22-02 (22) 19.02.82 (46) 07.04.84. Бюл. № 13 (72) В. Я. Мурзич (53) 621.746.461:621.746.583 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 531656, кл. В 22 D 47/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР № 532473, кл. В 22 D 27/13, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР № 733857, кл. В 22 D 27/13, 1978, 4. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3364640/22-02, В 22 D 27/13, 1981. (54) (57) . УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОВОГО ОБМЕНА В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ, содержащее корпус и скрепленный с ним диффузор, образующие полость для размещения агента под давлением или создания в ней разрежения, закрепленную на конце диффузора сменную крушку с ячейками, заполненными легкоплавким материалом, и камеру для расплава-теплоносителя, гидравлически сообщающуюся каналами с рабочей полостью литейной формы, отличающееся тем, что, с целью повышения его эффективности, сменная крышка выполнены в виде двух параллельно размещенных и скрепленных по периферии обечайкой решеток с закрепленными в их отверстиях. трубками, образующими ячейки для легкоплавкого материала, а камера для расплава-теплоносителя образована обращенными друг к другу поверхностями торцовых частей решетки, внутренней поверхностью обечайки и внешними поверхностями трубок.

2. Устройство .по и. 1, отличающееся тем, что, трубки решеток выполнены постоянного по длине сечения.

3. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что трубки решеток выполнены в виде усеченных конусов.

10Я 112!

,:.:;рс:...:, о носится к литейному произ одству, а именно к устройствам для управления литейными процессами, происходящими в газопроницаемой форме, и может быть использовано преимущественно при изготовлении ответственных ажурных и тонкостенных деталей сложной формы.

Известно устройство для регулирования газового обмена в литейной форме, выполненное в виде ампулы из материала, температура плавления которого выбрана в интервале 60-400 С (1).

Ампулы из материала с указанными свойствами, содержащие заключенные в них агенты для заданного физико-химического взаимодействия с отливкой или заливаемым металлом, размещают в необходимом количестве в материале формы при ее изготовлении на расстоянии от поверхности отливки, достаточном для теплового разрушения материала оболочки. В период заливки и затвердевания металла под воздействием тепла, переда ваемого заливаемым металлом, происходит разрушение оболочки ампулы и истечение или отсос газов от поверхности с эвакуацией этих газов в объем ампулы, в которой предварительно было создано заданное разрежение или размещен геттер, поглощающий газ. При реализации устройства достигается улучшение процесса управления газовой средой в литейной форме и повышение тем самым качества отливок или слитков.

Однако эта ампула не может быть многократно использована в связи с ее непригодностью после первого применения в результате теплового разрушения оболочки.

Известно устройство для регулирования газового объема в литейной форме, выполненное в виде корпуса из материала более тугоплавкого, чем заливаемый металл и снабженное прикрепленной к этому корпусу сменной крышкой из металла с температурой плавления 50-350 С и элементом из теплопроводного материала, взаимодействующим со сменной крышкой (2).

В объеме ампулы могут быть заключены агенты требуемого химического состава под давлением, геттеры, либо вакуум.

Необходимое количество ампул при формировании размещают в материале формы на расстоянии от границы формы с отливкой, достаточном для теплового разрушения крышки ампулы под воздействием передаваемого расплавом или отливкой тепла через теплопроводные элементы. Количество ампул, заполненных необходимыми агентами и места их размещения выбирают в зависимости от материала, размеров и конфигурации отливки или слитков.

При заливке металлического расплава в предназначенный для него объем формы

55 тепло расплава передается как через материал формы, так и через теплопроводные элементы сменной крышке ампулы. При тепловом воздействии крышка ампулы нагревается в зоне контакта с теплопроводным элементом до температуры плавления, при которой и происходит локальное ее разрушение, а заключенный в ампуле агент получает доступ к форме и вступает в требуемое активное взаимодействие с атмосферой формы у поверхности расплава или у поверхности отливки. При наличии в ампуле вакуума происходит отсос газов от поверхности. Корпус ампулы можно многократно использовать при изготовлении последующих отливок.

Однако в процессе уплотнения формовочного материала с размещенным в нем устройством для регулирования газового обмена может происходить смещение и даже отход теплопроводного элемента от крышки ампулы. Такие отход и смещение теплопроводного элемента сопровождаются проникновением формовочного материала в зону механического контакта названных выше деталей с нарушением теплового контакта необходимого при заливке расплава в литейную форму для управления происходящими в ней процессами и, как следствие,— уменьшением надежности в работе устройства.

Известно также устройство, содержащее корпус, снабженный полостью для размещения агента под давлением или создания вакуума, крышку, скрепленную с корпусом, и элемент из теплопроводного материала.

Элемент выполнен в виде прикрепленного к крышке диффузора, узкая часть которого снабжена закрепленной в ней пробкой из легкоплавкого материала и обращена внутрь полости корпуса, а широкая — снабжена закрепленной в ней сеткой для предохранения внутренней полости диффузора от попадания в нее формовочного материала (3) .

При работе этого устройства тепло от находящегося в форме расплавленного металла или горячей отливки передается через материал и диффузор легкоплавкой пробке, которая, расплавляясь, в свою очередь открывает доступ активного агента к содержащей расплав или горячую отливку форме. На пути движения агента к форме ло конически расширяющемуся каналу диффузора по мере увеличения живого сечения последнего происходит уменьшение скорости потока агента и увеличение его давления, т.е. скоростной напор организованно и направленно переходит в энергию его давления необходимую для равномерного воздействия на выходе из диффузора на материал формы, проникая через его поры под давлением к атмосфере формы для заданного с нею взаимодействия.

1084112

При использовании устройства в качестве отсасывающего и при отводе в этом случае атмосферы от поверхности расплава или поверхности отливки в объем, ампулы диффузор выполняет также функции организующего поток широкого для забора газов и сужающегося на пути ввода в ампулу этих газов канала, т.е. диффузор работает в качестве конфузора. Отвод агрессивной атмосферы от поверхности формы также, как и в первом случае, начинается после 1О расплавления пробки из легкоплавкого материала. Наличие надежного теплового контакта между скрепленными теплопроводным диффузором и легкоплавкой пробкой обеспечивает надежную и безотказную работу устройства.

Однако объем устройства используется недостаточно полно. Так, объем полости диффузора в исходном состоянии остается неиспользованным для размещения в нем агента или заключения вакуума. 20

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и дости гаемому результату является устройство, содержащее корпус с полостью для размещения агента под давлением или создания в ней разре25 жения и скрепленный с ним диффузор, несущий закрепленную в нем сетку, сменную крышку с ячейками, выполненную из теплопроводного материала, отверстия которой герметично закрыты пробкой из легкоплавкого материала, а также камеру ЗО для расплава теплоносителя, гидравлически соединенную с рабочей полостью литейной формы трубками (каналами) (4).

При заливке жидким металлом литейной формы происходит естественный подъем уровня расплава и заполнение расплавом- З5 теплоносителем камеры. Тепловой поток при этом передается от расплава-теплоносителя легкоплавкому материалу пробки через стенки этой камеры и предохранительную сетку для расплавления материала пробки и начала действия устройства.

Дальнейшее действие устройства аналогично действию описанных выше устройств.

Использование объема диффузора в качестве дополнительной емкости для заключения нужного агента или вакуума и обра- 45 зование в диффузоре без увеличения объема устройства камеры для расплава-теплоносителя, подводимого специального к легкоплавкой пробке через канал от рабочего объема литейной формы, повышает эффективность устройства.

Однако эффективность известного устройства недостаточно высока и обусловлена длительностью расплавления материала пробки в связи с отделенностью кольцевой камеры для расплава-теплоносителя от центральной части сетки, несущей в ячейках легкоплавкий материал пробки. При уже заполненной кольцевой камере теплоносителем первоначально расплавляется материал пробки, заключенный в ячейках периферийной части сетки соседней с кольцевой камерой, и в последнюю — в центральной части.

Цель изобретения — повышение эффективности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования газового обмена в литейной форме, содержащем корпус и скрепленный с ним диффузор, образующие полость для размещения агента под давлением или создания в ней разрежения, закрепленную на конце диффузора сменную крышку с ячейками, заполненными легкоплавким материалом, и камеру для расплава-теплоносителя, гидравлически сообщающуюся каналами с рабочей полостью литейной формы, сменная крышка выполнена в виде двух параллельно размещенных и скрепленных по периферии обечайкой решеток с закрепленными в их отверстиях трубками, образующими ячейки для легкоплавкого ма. ериала, а камера для расплава-теплоносителя образована обращенными друг к другу поверхностями торцовых частей решетки, внутренней поверхностью обечайки и внешними поверхностями трубок.

При этом трубки рец|еток могут быть выполнены постоянного по длине сечения, либо в виде усеченных конусов.

На фиг. 1 схематически представлено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — вид A на фиг. 1.

Стрелками на чертеже обозначены вход расплава металла в камеру при заполнении им литейной формы и выход воздуха и/или газов из этой камеры по мере заполнения ее расплавом-теплоносителем (верхняя стрелка).

Устройство содержит корпус 1 с полостью

2 в нем для размещения агена под давлением или создания в ней разрежения и диффузор 3 с полостью 4 в нем, скрепленный с корпусом и несущий закрепленную в нем камеру 5 для расплава металла (не показан), выполняющего в этой камере роль теплоносителя.

Камера 5 для расплава-теплоносителя представляет собой решетки 6, соединенные обечайкой 7 и трубками 8, закрепленными в решетках развальцовкой и/или сваркой.

Обечайка 7 с решетками 6 соединена путем сварки и выполнена с винтовой нарезкой

9 для соединения с диффузором 3 и возможности последующей замены камеры 5 для расплава-теплоносителя. Диффузор 3 для этого также снабжен винтовой нарезкой.

Для достижения плотности место соединения нарезок может быть пропаяно, либо уплотнено одним из известных способов, например с помощью отожженного красномедного кольца (не показано).

1084112

«

Трубки 8 (в продольном разрезе) могут быть выполнены как постоянного по длине сечения, так и переменного — в виде усеченных конических обечаек. Трубки 8, имеющие форму конических обечаек, могут быть установлены в решетках 6 большим основанием конуса как в сторону литейной формы, так и в сторону полости 4 диффузора

3. В исходном состоянии устройства отверстия в трубках 8, как и ячейки в сетке устройства-прототипа, заполнены легкоплав- 1О ким материалом 10 пробки 11, например оловянистосвинцовым, путем заливки материала. Направление установки трубок 8, выполненных в виде конических обечаек, большим основанием конуса в ту или иную сторону определяется условиями повышения надежности закрепления легкоплавкого материала 10 пробки 11 при воздействии нагрузок на этот материал в исходном состоянии устройства.

В качестве таких нагрузок приняты во внимание воздействие давления агента, размещенного в полостях 2 и 4 устройства

1 и диффузора 3, а также — воздействие давления атмосферы при наличии разрежения в полости 2 устройства 1 и давление материала 12 литейной формы 13 при разрежении в полости 2.

Для случая воздействия давления агента, размещенного в полости 2 устройства 1, трубки 8 лучше устанавливать большим основанием в сторону полости 2. Для случая наличия разрежения в полости 2 устройства 1 трубки 8 лучше устанавливать большим основанием в сторону материала

12 литейной формы 13. Таким образом, установка выполненных в виде усеченных конических обечаек трубок 8 большим основани- gg ем в сторону большего давления повышает надежность закрепления легкоплавкого материала 10 пробки 11 в трубах.

Установка трубок 8, выполненных в виде усеченных конических обечаек, большим основанием в сторону материала 12 литейной формы !3 при подаче агента под давлением при регулировании газового обмена улучшает условия подачи агента к расплаву металла, так как при истечении скоростной напор в трубках 8, выполняющих в дан- 4 ном случае функции диффузоров, переходит в энергию давления, обеспечивая лучшие условия для проникновения агента через материал литейной формы. Установленные в таком положении трубки 8 обеспечивают и лучшие условия для отвода газа от литейной формы 13 при содержании в корпусе 1 вакуума, так как отверстия направлены большими основаниями в сторону отбора газов.

Межтрубное пространство камеры 5 предназначено для заполнения его распла55 вом-теплоносителем. Для этого в наружной трубной решетке 14 закреплены трубки 15 и 16, свободные концы которых выходят в объем литейной формы 13. При этом нижняя из трубок 15 предназначена для ввода расплава металла в межтрубный объем камеры 5, верхняя — 16 для отвода воздуха или газов из этого объема при вводе расплава в камеру и подъема его уровня в ней.

Таким образом, под выполнением камеры 5 для расплава-теплоносителя в сетке следует понимать выполнение камеры со стенками решетками, в отверстиях которых закреплены трубки-ячейки, внутренние поверхности которых в совокупности с наружными поверхностями решеток, в которых они закреплены, выполняют функции ячеек известной сетки (как в прототипе); а наружные поверхности трубок в совокупности с внутренними поверхностями решеток, в которых закреплены трубки, выполняют функции камеры для расплава-теплоносителя. Предлагаемое выполнение камеры 5 для расплава повышает эффективность устройства путем ускорения расплавления материала легкоплавкой пробки, так как расплав-теплоноситель, вводимый в межтрубное пространство камеры 5, подводят в каждой трубке 8 (ячейке), заполненной легкоплавким материалом 10 пробки 11. При работе это аналогично подводу расплава-теплоносителя по полым нитям сетки к ячейкам, заполненным застывшим легкоплавким материалом 10 пробки 11, т.е. межтрубное пространство в камере 5 выполняет функции каналов, которые можно было бы выполнит1 в каждой нитке сетки для повышенич эффективности устройства.

Установка трубок 8 между решетками

6 повышает при использовании устройства устойчивость формы и прочность камеры

5 длч расплава-теплоносителя, работающей в диффузоре под давлением вместо сетки в устройстве-прототипе.

В исходном состоянии полость 2 корпуса 1 устройства и полость 4 в диффузоре

3 гидргвлически соединены, а полость камеры 5 для расплава-теплоносителя гидравлически соединена с объемом литейной формы 13 трубками 15 и 16.

Устройство в материале 12 литейной формы 13 размещают из расчета наиболее эффективного использования вводимых при регулировании агентов, либо вакуума. Количество устройств выбирают в зависимости от вида и марки материала, размеров и конфигурации отливок, а также — ответственности отливки или слитка.

Особенность работы предлагаемого устройства заключается в расплавлении легкоплавкого материала 10 пробки 11 при тепловом воздействии расплава-теплоносителя непосредственно на стенки трубок 8 (ячеек) при заполнении этим расплавом межтруб10841

7 ного пространства камеры 5. Для повторного использования устройства, предназначенного для регулирования газового. обмена в литейной форме, достаточно заменить в нем уже использованную камеру 5 с застывшим в ней расплавом-теплоносителем.

Такое выполнение камеры 5 для расплава повышает и надежность устройства, так как уменьшает механические деформации ячеистого устройства (камеры 5 для расплаватеплоносителя, использованной вместо сетки, смонтированной в окружающей ее камере) при размещении устройств для регу12

8 лирования в материале 12 литейной формы

13 и последующем формовании.

Предлагаемое улучшение перечисленных свойств устройства, предназначенного для регулирования газового обмена в литейной форме, а также его простота, надежность и использование только тепловой энергии заливаемого металлического расплава для приведения в действие устройства позволит широко использовать его в народном хозяйстве и получить экономию за счет улучшения физико-механических свойств материала отливок или слитков.

Редактор С. Лисина

3а каз 1870/10

Составитель Т. Королева

Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4