Устройство для изготовления отливок направленным затвердеванием

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК НАПРАВЛЕННЫМ ЗАТВЕРДЕВАНИЕМ , содержащее вакуумную камеру и размещенные в ней плавильный тигель, нагревательный колодец с оболочковой формой, механизм вертикального перемещения с приводом и емкость для легкоплавкого сплава, отличающееся тем, что, с целью повыщения его эффективности, плавильный тигель и нагревательный колодец с оболочковой формой установлены на механизме вертикального перемещения, а последний снабжен адаптером замера разности высот оболочковой формы и нагревательного колодца с электрическим управлением привода механизма перемещения . 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью поддержания постоянного теплового режима непогруженной части оболочковой формы,. нагреватель колодца вьпюлнен электрическим с одной (верхней ) клеммой для подсоединения источника тока, а другая нижняя клемма размещена в емкости на зеркйле легкоплавкого сплава, причем цепь питания нагревательного колодца снабжена регулятором уменьшения подводимой мощности к нагревателю колодца пропорционально снижению его омического сопротивления при погружении в регкоплавкий сплав. X 3.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю с f3 щ е е с я тем, что, с целью упрощения упсл равления потоком легкоплавкого сплава в процессе его приготовления, хранения и поддержания в кондиционном состоянии, емкость дая легкоплавкого сплава выполнена в виде двух концентрично расположенных открытых сверху цилиндров, из которых внешний разделен по высоте горизонтальной перегородкой на две равные части, каждая из которых оди05 накова по вместимости с центральной частью, причем последняя снабжена запорным клапасо to ном, сообщающим её с вненшим цилиндром, который, в свою очередь, сообщен с атмосферой через запорный клапан. О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1061926

3(51) В 22 0 27/04

OflHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3483164/22-.02 .(22) 18.08.82 (46) 23а1 2.83 Бюл Р 47 ,{72) В:;Д. Сенюков, Н. И. Бердяков, В. П. Кучумов, С. Н. Мехов, В. С. Писаренко и И. А. Степанов (71) Всесоюзный проектно-технологический институт энергетического машиностроения (53) 621.746.58 (088.8) (56) 1. Патент Франции N 2.152.649, кл. В 22 0 27/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3481858/22-02, кл. В 22 0 27/04, 13.08.82. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК НАПРАВЛЕННЫМ ЗАТВЕРДЕВАНИЕМ, содержащее вакуумную камеру и размещенные в ней плавильный тигель, нагревательный колодец с оболочковой формой, механизм вертикального перемещения с приводом и емкость для легкоплавкого сплава, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его эффективности, плавильный тигель и нагревательный колодец с оболочковой формой установлены на механизме вертикального перемещения, а последний снабжен адаптером замера разности высот оболочковой формы и нагревательного колодца с электрическим управлением привода механизма перемещения.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю -. щ е е с я тем, что, с целью поддержания постоянного теплового режима непогруженной части оболочковой формы, нагреватель колодца выполнен электрическим с одной (верхней) клеммой для подсоединения источника .тока, а другая нижняя клемма размещена в емкости на зеркале легкоплавкого сплава, причем цель питания нагревательного колодца снабжена регулятором уменьшения подводимой мощности к нагревателю колодца пропорционально снижению его омического сопротивления при погружении в легкоплавкий сплав.

3. Устройство по и. 1,о тл и ча ющ е е с я тем, что, с целью упрощения управления потоком легкоплавкого сплава в процессе его приготовления, хранения и поддержания в кондиционном состоянии, емкость дпя легкоплавкого сплава выполнена в виде двух концентрично расположенных открытых сверху цилиндров, из которых внешний разделен по высоте горизонтальной перегородкой на две равные части, каждая из которых одинакова по вместимости с центральной частью, причем последняя снабжена запорным клапаном, сообщающим ее с внешним цилиндром, который, в свою очередь, сообщен с атмосферой через запорный клапан.

1 1061

Изобретение относится к литейному производству, в частности к устройствам дпя литья направленным эатвердеванием.

Известно устройство для изготовления отливок направленным затвердеванием, содержащее плавильный тигель, нагревательный колодец с размещенной в нем оболочковой формой, механизм вертикального перемещения с приводом и емкость дпя легкоплавкого сплава (1). 10

Недостатком данного устройства является недостаточная эффективность охлаждения формы легкоплавким сплавом, вызванная нагревом легкоплавкого сплава при погружении в него нагретой формы.

Наиболее близким к.изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для направленной кристаллизации, содержащее герметичную вакуумированную камеру, нагреватель, во внутренней полости которого на механизме вертикального перемещения размещена литейная форма, а также ванну с жидкометаллическим теплоносителем и сообщающуюся с ней дополнительную емкость, служащую дпя слива легкоплавкого сплава при погружении в ванну формы и забора из нее легкоплавкого сплава для повторного использования (2).

Недостатком известного устройства является низкая эффективность охлаждения, вызванная

30 применением оболочковой формы в опоке с опорным наполнителем, от которого также необходимо отвести тепло.

Целью изобретения является повышение эффективности устройства, а также поддержание постоянного теплового режима непогруженной части оболочковой формы, упрощение управления потоком легкоплавкого сплава в процессе его приготовления, хранения и поддержания в кондиционном состоянии.

Цель достигается тем, что в устройстве для изготовления отливок направленным затвердеванием, содержащем вакуумную камеру и размещенные в ней плавильный тигель, нагревательный колодец с оболочковой формой, механизм вертикального перемещения с приводом 45 и емкость для легкоплавкого сплава, плавильный тигель и нагревательный колодец с оболочковой формой установлены на механизме вертикальнога перемещения, а последний снабжен адаптером замера разности высот оболочковой формы и нагревательного колодца с электрическим управлением привода механизма перемещения, уменьшающего эту разность.

Кроме того, с целью поддержания постоянного теплового режима непогруженной части 55 оболочковой формы нагреватель колодца выполнен электрическим с одной (верхней) клеммой для подсоединения источника тока, а дру926 тая нижняя клемма размещена в емкости на зеркале легкоплавкого сплава, причем цепь питания нагревательного колодца снабжена регулятором уменьшения подводимой мощности к нагревателю колодца пропорционально снижению его омического сопротивления при погружении в легкоплавкий сплав.

С целью упрощения управления потоком легкоплавкого сплава в процессе его приготовления, хранения и поддержания в кондиционном состоянии, емкость для легкоплавкого сплава выполнена в виде двух концентрично расположенных открытых сверху цилиндров, из которых внешний разделен по высоте горизонтальной перегородкой на две равные части, каждая из которых одинакова по вместимости с центральной частью, причем последняя снабжена запорным клапаном, сообщающим ее с внешним цилиндром, который, в свою очередь, сообщен с атмосферой через запорный клапан.

На чертеже представлена схема предложенного устройства.

Устройство содержит плавильный тигель 1 и нагревательный колодец 2 с размещенной в нем керамической оболочковой формой (оболочка) 3, расположенные на несамотормозящемся винте 4, который удерживается от вращения в подшипниках 5 магнитом 6 ленточного тормоза 7. Оболочка 3, вытесняя часть легкоплавкого сплава (например, олова) 8 из центральной емкости 9, свободно плавает в нем, Высота установки тигля и колодца 2 на винте 4 зависит от конфигурации нижней части оболочки 3 и определяется первоначально тем, чтобы адаптер 10, касаясь торца оболочки, не давал бы своим флажком 11 сигнала в датчике 12, связанном через систему управления (не показана) с магнитом 6 тормоза 7, Концентрично центральной емкости 9 размещены верхняя 13 и нижняя 14 емкости,. вместимость каждой из них равна вместимости емкости 9. Емкости соединены клапанами: центральная — обратным 15 по отношению к нижней; нижняя — запорным 16, сообщающим ее с атмосферой, верхняя — запорным 17, сообщающим ее с нижней.

Чека 18 предохраняет плавильный тигель 1 от разворота по отношению к нагревательному колодцу 2. Устройство размещено в вакуумированной камере 19, Подвод электрической мощности к индуктору тигля 1 осуществляется гибким шлейером (не показан), к нагревателю колодца вверху — через металлический расплав в емкости 9. Нагреватели 20 с системой управления (не показана) служат для расплавления и поддержания заданной температуры легкоплавкого сплава.

061926 з 1

Конструкция иэ емкости 9, 13, 14 является одновременно станиной устройства и снабжена опорами 21.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно емкости 9 и 14 заполняют легкоплавким сплавом и расплавляют его.

Одновременно помещают оболочку 3 в коло-. дец 2 (нри этой операции чека 18 удалена, а тигель 1 отведен в сторону). Затем тигель

1 загружают шихтовым материалом. Регулируя тормозом 7 высоту подъема нагревательного колодца 2, обеспечивает отрыв оболочки 3 от дна колодца, добиваясь тем самым свободного плавления оболочки в легкоплавком сплаве. Достигнутое положение фиксируется тормозом 7, на торец оболочки 3 накладывается щуп адаптера 10, флажок 11 которого вводят в прорезь датчика 12, подготавливая последний к подаче сигнала в цепь управления тормозом при опускании щупа адаптера 10 вниз на 0,5 — 1,0 мм.

Затем вакуумируют камеру 19 и подключают нагреватель колодца 2 и индуктор тигля 1 к сети питания управления. Разогревают до заданной температуры неиогруженную в легкоплавкий сплав часть оболочки 3, затем увеличивают мощность на индукторе тигля 1 и, регулируя ее, получают заданную производительность тигля 1 по расплаву.

Стекая из тигля 1 в оболочку 3, расплав увеличивает вес последней, заставляя оболочку погружаться в олово. При погружении оболочки вместе с ней опускается щуп адаптера 10, флажок 11 которого вдвигается в прорезь датчика 12; в датчике появляется сигнал, снимающий через электромагнит 6 натяжение ленты тормоза 7. Под действием веса тигля и колодца винт 4 начинает вращаться. Тигель и колодец движутся вниз со скоростью, большей, чем скорость погружения оболочки. Указанное соотношение скоростей достигается подбором максимальной производительности тигля 1 и инерционно-ходовых характеристик винта 4. При отставании по скорости опускания оболочки от колодца щуп адаптера 10 поднимается, флажок 11 выходит из прорези датчика 12, вследствие чего в нем исчезает управляющий сигнал, натяжеL ние тормозной ленты восстанавливается н . винт 4 прекращает вращение.

- Описанный процесс повторяется до тех пор, цока иэ тигля 1 течет металл в оболочку 3. Нагревательный колодец при этом

"следит" за погружающейся оболочкой, уровень металла в которой в каждый момент соответствует зеркалу легкоплавкого сплава в емкости 9. Из этой емкости легкоплавкий

10 сплав непрерывно перетекает через край в . емкость 13 вследствие погружения в него оболочки 3.

На уровне зеркала легкоплавкого сплава в форме идет непрерывная кристаллизация

15 металла отливки вследствие большого перепада температур последнего и окружающего оболочку легкоплавкого сплава. Этот перепад температур увеличивается прн подаче с помощью клапана 16 более холодного легкоплав20 кого сплава в верхний горизонт емкости 9.

Атмосферное давление вытесняет при этом легкоплавкий сплав из емкости 14 через обратный клапан 15 в емкость 9, вследствие чего слив верхнего горизонта ускоряется. Непо25 груженная часть оболочки все время подогревается непогруженной частью нагревательного колодца 2. Вследствие непрерывного укорочения непогруженной (активной) части нагревателя падает его омическое сопротивление. Регулятор (не показан) пропорционально сопротивлению уменьшает подводимую емкость, стабилизируя тем самым тепловой режим непогруженной части оболочки.

С заполнением оболочки 3 металлом про35 цесс кристаллизации отливки заканчивается.

Эффективность процесса направленной кристаллизации в предложенном устройстве повышается благодаря резкому разграничению зоны нагрева н охлаждения формирующейся

40 отливки благодаря действию нагревателя на форму до границы ее погружения в легкоплавкий сплав, а также благодаря синхронизации заливки металла в форму и его затвердевания.

Данное техническое решение в сравнении с известным обеспечивает повышейие эффек45 тивности процесса эа счет улучшения качества деталей; повышение производительности процесса; снижение расхода электроэнергии.

1061926

Составитель В. Завьялов

Техред И. Метелева

Корректор А. Дзятко

Редактор С. Лыжова

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная„4

Заказ 10113/11 Тираж 813 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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