Способ литья под газовым давлением

 

1. СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ в разовые формы, изготовленные вакуумной формовкой, включающий создание разрежения в объеме опок, создание перепайа давлений в формообразующей полости формы и в тигле с расплавом, заполнение расплавом полости форьш, кристаллизациюи охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки, о тличающийся тем, что, с целью снижения брака отливок, уменьшения механического пригара, повышения производительности и снижения времени охлаждения, разрежение в объеме опок уменьшают пропорционально разнице давлений газа на расплав в тигле и в формробразующей полости формы в отношении 0,1-2,0 2. Способ по п. 1, отлич сл с: а JO щ и и с я тем, что снижение разрежения в объеме оПок начинают после заполнения полости формы расплавом.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ6ЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3578659/22-02 (22) 14.04.83 (46) 15.06.84. Бюл. Н 22 (72) В.В. Никитин, П.И. Бродяной, -Н.В. Шестаков, О.А. Горбунов и В.E. Татаренко (53) 621.74.043.3(088.8) (56) 1. Патент Японии У 55-6463, кл. -В 22 С 9/02, заявл. 28 ° 11.74, В 49-135843, опубл. 16.02.80.

2. Авторское свидетельство СССР

9 457538, кл. В 22 0 18/04, 1975 °

3. Авторское свидетельство СССР

rLo заявке В 3461562/22-02, кл. В 22 С 9/02, 1982. (54)(57) 1. СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ГАЗОВЫМ

ДАВЛЕНИЕМ в разовые формы, изготовленные вакуумной формовкой, включающий создание разрежения в объеме

ÄÄSUÄÄ 1897448 А

3 (st) В 22 0 18/04 В 22 С 9!02 опок, создание перепада давлений в формообразующей полости формы и в тигле с расплавом, заполнение расплавом полости формы, кристаллизацию. и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения брака отливок, уменьшения механического пригара, повышения производительности и снижения времени охлаждения, разрежение в . ооъеме опок уменьшают пропорционально разнице давлений газа на расплав в тигле и в формообразующей полости формы в отношении О, 1-2,0

2. Способпоп. 1, отличаю щ и и с я тем, что снижение разре жения в объеме orloK начинают после заполнения полости формы расплавом.

1097448

Из<>бретение относится к питейному производству 1l част><ости к JIHThIA в песчаные формы, изготовленные вакуумной формовкой, с заполнением фор. мы расплав<ом под действием газового 5 давления, например низкого давления, вакуумного всасывания, противадавления.

Известен способ литья в формы, изготовленные ваку-умной формовкой„ при которой на модель наносят полимерное герметичное покрытие, устанавливают апоку, заполняют сыпучим наполнитепем, IP.pìeòèçèpó>0ò объем опоки и создают в нем разрежение требуемой величины, после чего палуформу снимают с модели и спаривают с другой палуфармай jIj .

Такой способ, позволяя снизить трудоемкость, затраты на материалы 26 и оборудование при изготовлении формы, в то же время не позволяет повысить механические свойства отливок, поскольку используется незначительное по величине гравитационное давпе- 25 ние расплава при заполнении формы и кристаллизации отливки, Кроме тога, при зтам способе значителен брак отливок из-эа обвала формы, так как требуется значительная скорость за- 30 ливки расплава, что не всегда обеспечивается при гравитационной заливке.

Известны способы литья под газовым давлением, которые позволяют автоматизировать операцию заливки расплава в форму с регулированием скорости заливки в широких пределах, снизить объем питниково-питающей системы, повысить прочностные свойства отливок эа счет действия газового давления, значительно превосходящего по величине гравитационное.

Эти способы, например литье пад низким давлением, включают сборку формы,g5 создание разницы давлений газа на расплав и в полости формы, заполнение расплавом полости формьr, кристаллизацию, охлаждение и удаление отливки (21 .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ литья псд газовым давлением в разовые формы, изготовленные вакуумной формовкой, вкпючающий создание разрежения в объеме спок„ создание перепада давлений в формообразующей полости формы и в тигле с расплавом, заполнение расппавам полости формы, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки P3g.

Недостатком этого способа является значительный пригар на поверхности отливок, обусловленный действием значительного газового давления и приводящий к браку отливок, а также длительность стадии охлаждения отливки, сбуславпенную действием газового зазора между отливкой и формой.

Цель изобретения — снижение брака отливок, повышение производительности, уменьшение механического пригара и снижение времени охлаждения отливки, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу литья под газовым давлением в разовые формы, изготовленные вакуумной формовкой, включающему создание разрежения в объеме опак, создание перепада давлений в формообразующей полости формы и в тигле с раснлавом, заполнение расплавом полости форм>я, кристаллизацкчо и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки, разрежение в объеме опок уменьшают пропорционально разнице давлений газа на расплав в тигле и в формообразующей полости формы в соотношении О, I — 2,0, Снижение разрежения в объеме опок начинают после заполнения полости . формы расплавом, Способ осуществляют следующим образом.

На модель наносят полимерное гермети-гное покрытие, например синтетическую пленку. нагретую до температуры размягчения, и создают между модельо и пленкой разрсжение, после чега планка плотно облсгает модель.

Затем на обтянутую пленкой модель устанавливают герметичну>о алоку, за-. сыпают в опоку напс>лнитель, углатняют верх напалнитепя, выравнивают и накладыва:.от на него синтетическую пленку. Далее в объеме спок создают разрежение, снижают разрежение между моделью и пленкой да атмосферного давления и снимают полуформу с модели. Аналогично изготавливают вторую пол„форму, палуфармы спаривают и ycTQHBBJIHBBi0t на машину литья под га1097448 этой разницы, материал отливки, величину разрежения в объеме опоки.

Для питья под пиз. .им давлением оптимальное соотношение между снижением разрежения в объеме опок и разни- .5 цей давлений в полости формы и на расплав, которая равна избыточному давлению, подаваемому на расплав в камере машины, составляет 0,5-2,0, Для литья с противодавлением это оптимальное соотношение будет составлять 0,1 — 1,5. При литье магниевых и алюминиевых сплавов это соотношение рекомендуется в пределах

0,1 — I 5. для медных и желе" í.û.õ — г5

0,4 — 2,0. При разрежении в объеме опок более 0,7 кгс/см - соотношение следует выбирать в пределах 0,5 — 2,0, при разрежении менее 0,4 кгс/см

О, l — 1,4. N

Определяя величину снижения разрежения, следует учитывать, что разница остаточного давления в объеме опок и избыточного в полости. формы не должна быть менее О, 1 кгс/см

25 (особенно в течение операции заливKH) чтобы избежать обвалов формьг.

В соответствии с этим при литье с противодавлением, при наличии в форме газового давления снижение разре- 30 жения в объеме опок можно начинать до заполнения формы расплавом„ пропорционально нарастанию разшгцы давюгений в полости и на расплав.

Пример 1. Для изготовления отливки весом 4 кг из магниевого сплава марки 1И5 с толщиной стенки

5 мм применяли литье под низким дав— лением на машине модели BU1000, мо40 дернизированной для литья под различными перепадами газового давления, Для изготовления формы на модель нижней полуформы накладывали синтетическую пленку из сополимера этиле45 на с винилацетатом, Между пленкой и моделью создавали разрежение с остаточным давлением 0,8 кгс/см - и устанавливали на модель опоку с отсасывающими отверстиями, В опоку засыпа50 ггги кварцевый песок с зернистостью

0,016 мм, имеющий температуру

30 - 40 C и виброуплотнлли с частотой колебаний 50 Гц в течение 10 с.

Далее верх наполнителл выравнивали, накладывали на него синтетическую пленку и создавали в объеме наполнителл разрежение с остаточным давлением 0,5 кгс/сгг . Затем разрежение между моделью и пленкой уменьшали до атмосферного давления и иолуформу снимали с модели. Аналогично изготавливали и вторую полуформу, после чего в полуформы устанавливали стержни из ХТС, полуформы спаривали и готовую форму устанавливали на позицию заливки машины.

Температуру расплава в тигле машины поддерживали в пределах 670 —, 690 С. После герметизации камеры с тиглем на зеркало расплава подавали эльгаз под давлением 0,8 кгс/см в течение 20 с, После заполнения формы расплавом, которое наступило через 10 с. после начала подачи давления на зеркало расплава, разрежение в обьеме опок снизили до остаточного давленил 0,9 кг/см в течение 4 с. При таком режиме систему выдерживали в течение 20 с и снижали разрежение в объеме опок до атмосферного давления в течение 1 с, Затем при таком режиме выдерживали отлив ку в течение 10 с и снижали давление в камере машины до атмосферного в течение 5 с, после чего расплав сливали в тигель машины и отливку выдер>кивали в форме в течение еще

35 с, после чего наполнитель из опок высыпали, удаляли отливку и передавали ее для дальнейшей обработки.

Средняя шероховатость изготовленной отливки составляла ?00 мкм, максимальная шероховатость в отдельных местах 360 мкм вместо соответственно шероховатостей 300 и 500 мкм длл отливки, изготовленной по способу, указанному в базовом объекте, за который принят прототип. При этом длительность цикла изготовления отливки снизилась с 140 до 125 с, брак отливок по чистоте поверхности с 15 до 9/ по сравнению с базовым способом.

Пример 2. Для изготовления отливки весом 9,5 кг с толщиной стенки 10 мм из алюминиевого сплава марки АЛ9 применяли литье с противодавлением на машине модели ВП1000.

Форму изготавливали как в примере 1, при этом разрежение в объеме опок составллло 0,5 кгс/см .

Температуру расплава поддерживали в пределах 700 — 7!О С, После уста.новки формы на машину, камеру с формои и камеру с расплавом герметизировали и создавали в них одинаковое

7 10974 избыточное давление воздуха величи- " ной 4,0 кгс/см в течение 5 с, затем в течение 20 с снижали давление в камере с формой до остаточного давления 3,5 кгс/см . После .заполнения формы расплавом, которое наступило через 11 с, после начала сброса давления из камеры с, формой, разрежение в объеме опок снизили до остаточного давления 0,85 кг/см2 в течение 4 с.

При избыточном давлении воздуха на расплав 4,0 кгс/см, противодавлении

3,5 кгс/см, остаточном давлении в объеме опок 0,85 кгс/см отливку выдерживали в форме в течение 45 с, 15 затем снижали в течение 1 с разрежение в объеме опок до атмосферного давления и выдерживали отливку в течение 35 с, после чего снижали давление воздуха в камерах с расплавом и 20 формой до атмосферного 7 с и выдерживали отливку для охлаждения в течение 110 с. Далее наполнитель высыпали, а отливку удаляли из опок для дальнейшей обработки. 5

Изготовленная таким способом отливка имела среднюю шероховатость 220 мкм, при максимальной шероховатости отдельных мест 400 мкм, вместо соответственно шероховатостей 320 и 520 мкм для 30 отливки, изготовленной по способу, иэложенному в базовом объекте, за который принят прототип. При этом дли:тельность цикла изготовления отливки снизилась с 410 до 350 с, брак по чистоте поверхности снизился с 11 до 7Е по сравнению с базовым способом.

П р и и е р 3. Для изготовления отливкивесом 18,5 кг с толщиной стен-1О ки 1 — 9 мм иэ бронзы марки БрОЦС5-5-5 применяли литье с противодавлением на машине модели ВП1000.

Форму изготавливали как и в примере 1, при этом разрежение в объеме опок создавали до остаточного давления 0,3 кгс/см, а на рабочую поверхность полуформы наносили противопригарное покрытие на основе этилового спирта, поливинилбутерали и маршами- 5О та тонким слоем и сушили в течение

5 мин.

Температуру расплава поддерживали в пределах 1040 — 1090 С. После установки формы камеры с формой и с рас- 5> плавом герметиэировали и создавали в них одинаковое избыточное давление воздуха 6,0 кгс/см в течение 6 с, затем в течение 25 с снижали давление в камере с формой до 5,0 кгс/см, После начала снижения давления в камере с формой снижали разрежение в объеме опок до остаточного давления 0,8 кгс/см в течение 15 с.

При этих величинах давлений в камерах и объемах опок систему выдерживали в течение 180 с, затем разрежение в объеме опок снижали до атмосферного давления в течение 2 с и давление в камерах с формой и расплавом выравнивали в течение 3 с.

При таком газовом режиме систему выдерживали в течение 120 с, после чего давление в камерах снижали до атмосферного, расплав сливали в тигель машины, а отливку охлаждали в течение 400 с. Далее наполнитель высыпали из опок и отливку удаляли для дальнейшей обработки.

Отливка имела среднюю шероховатость 260 мкм прп шероховатости отдельных мест 500 мкм, вместо шероховатости в 360 и 600 мкм соответственно для оливки, изготовленной по базовому способу. При этом брак отливок снизился с l4 до 8,57, а длительность цикла изготовления отливки с 870 до 770 с, а с учетом нанесения и сушки противопригарного покрытия — с 2500 до 1100 с по сравнению с базовым объектом.

Предлагаемый способ может быть рекомендован при изготовлении отливок из алюминиевых, магниевых, мед= ньтх, железных и других сплавов, если к этил1 отливкам предъявляются повышенные требования как по прочностным свойствам, так и по чистоте литой поверх ости, Оптимальные варианты изготовления отливок по предлагаеиоиу способу — литье под низким давлением и с противодавлением, для отдельных отливок — литье вакуумным всасываниеи. ОнтимальньпЪ наполнитель — кварцевьп лесок, так как в случае применения металлических наполнителей опасность образоваí:H пригара значительно уменьшается.

Способ наиболее пригоден для изготовления отливок с толщиной стенок более 6 — 8 им когда давление газа на расплав не превышает 6 кгс/см или при значительном разрежении в объеме спок {более 0,6 кгс/cM ).

Предлагаемый способ по сравнению

:с базовым объектом, за который прнСоставитель А. Иинаев

ТехредИ.Пароцай Корректор А. Обручар

Редактор

Заказ 3069 .Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

313035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал . "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 1097448 10 нят прототип, позволяет снизить . Кроме того, возможность изготавлина 25-40Х брак отливок и на 5-20Х вать ряд отливок без противопригардлительность цикла изготовления от- ного покрытия или с минимальным поливки, Эти показатели достигаются за крытнем позволяет снизить трудоемсчет уменьшения пригара иа отливках 5 кость за счет операций нанесения и более интенсивного теплоотвода и сушки покрытий, а также стоимость от отливки как во. время кристаллиза- Формовочных материалов за счет матеции так.и во время ее охлаждения. риалов противопригарного покрытия.