Способ литья под давлением и машина для его осуществления

 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье сильно реакционноспособных относительно атмосферы материалов, например сплавов магния, при литье с противодавлением в постоянные формы и использовании защитных газов. Способ литья под давлением включает заполнение литейной формы под газовым давлением или под действием разницы давлений в герметизированной камере 1 с тиглем 2 и герметизированной камере 19 с литейной формой 13, кристаллизацию сплава и извлечение отливки . После заполнения литейной формы 13 расплавом или .после кристаллизации сплава над расплавом в металлопроводе создают давление газа того же состава, что и в герметизированной камере 1 с тиглем 2, а перед началом заливки герметизированную камеру 19 с литейной формой 13 продувают газом того же состава, что и в герметизированной камере 1. Последняя соединена посредством металлопровода с литейной формой 13, размещенной на промежуточной плите 12. Металлопровод выполнен из двух литников - основного 6, имеюi (Л СХ) со О5

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (so 4 В 22 0 18/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (89) 33467 BG (21) 7772195I22-02 (22) 07.12.81 (31) 49948 (32) 11.12.80 (33) BG (46) 07.02.87. Бюл. № 5. (71) Институт по металлознание и технология на металите (BG) (72) Иванов Димов Николов (BG) (53) 621.746.073 (088.8) (54) СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

И МАШИНА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье сильно реакционноспособных относительно атмосферы материалов, например сплавов магния, при литье с противодавлением в постоянные формы и исполь„„SU„„1287976 зовании защитных газов. Способ литья под давлением включает заполнение литейной формы под газовым давлением или под действием разницы давлений в герметизированной камере 1 с тиглем 2 и герметизированной камере 19 с литейной формой 13, кристаллизацию сплава и извлечение отливки. После заполнения литейной формы 13 расплавом или,после кристаллизации сплава над расплавом в металлопроводе создают давление газа того же состава, что и в герметизированной камере 1 с тиглем 2, а перед началом заливки герметизированную камеру 19 с литейной формой 13 продувают газом того же состава, что и в герметизированной камере 1. Последняя соединена посредством металлопровода с ли- Я тейной формой 13, размещенной на промежуточной плите 12. Металлопровод выполнен из двух литников — основного 6, имею1287976 шего расширение 6, и дополнительного 18.

Объем основного литника 6 сообщен посредством трубопровода с клапаном f с объемом герметизированной камеры 1. После герметизации камеры 19 открывают клапаны 6 и С и объем герметизированной камеры 19 заполняется азотом до выравнивания давления с давлением в камере 1, после чего клапан б закрывается. Отсекатель 10 открывается, цилиндр 16 перемещает промежуточную плиту 12 вниз, дополнительный литник 18 входит в расширение

6 основного литника 6. Закрываются клапаны Ci u g и открываются клапан й, управляюШий процессом литья, и клапаны f,è g,.

Изобретение относится к литейном у производству, в частности к литью в металлические формы под газовым давлением или под действием разницы давлений.

Известен способ литья с противодавлением, при котором под действием разницы давлений в герметизированной камере с тиглем и герметизированной камере с литейной формой расплав проходит через металлопровод и заполняет литейную форму, во время заполнения в герметизированной камере с литейной формой действует газовое противодавление. После окончания кристаллизации отливки сбрасывают давление сжатого газа, открывают камеру с литейной формой и извлекают отливку (Новое в литье под низким давлением. Киев: Наукова думка, 1971, с. 132 — 133).

Недостатком является большой расход газа при реализации процесса литья, что не только энергетически невыгодно, но и приводит к изменению качества последующих отливок вследствие нарушения равновесия между растворенными газовыми и другими летучими компонентами расплава и парциальными давлениями этих компонентов в газовой фазе, находяшейся над расплавом.

Известна машина для литья под низким давлением, содержашая герметизированную камеру с тиглем для расплава, закрытую промежуточной плитой с закрепленным на ней металлопроводом, и герметизированную камеру с крышкой, имеющей привод ее вертикального перемешения. Литейная форма установлена на промежуточной плите. Отсекатель, соединенный с гидравлическим цилиндром, перекрывает металлопровод для прекращения подачи металла в форму (НоДавление в камере 1 повышается. Расплав поднимается по металлопроводу, вытесняя сернистый ангидрид или аргон. Литейная форма 13 заполняется расплавом. После затвердевания отливки открываются клапаны С и С,, сбрасывается давление до атмосферного в объеме между цилиндром 5 и кожухом 8 и объеме вокруг литейной формы. Закрывается клапан g и открывается клапан g, дифференциальный измеритель давления включается для отсчета давления в герметизированной камере 1. После извлечения отливки литейная форма 13 изготавливается K следующему циклу. 2 с. и 4 з.п.ф-лы, 4 ил.

2 вое в литье под низким давлением. Киев:

Наукова думка, 1974, с. 132 †1).

Недостатком машины является наличие сложных устройств для поддержания определенного давления при заполнении литейной формы при постепенном понижении уровня расплава в тигле.

Кроме того, уплотнения между поверхностями отдельных элементов в машине не зашищены от возможных контактов с расплавом, что приводит к использованию пластично деформ ируемых элементов, которые необходимо часто заменять из-за их быстрого изнашивания.

Задачей изобретения является создание

15 способа и машины для литья под давлением с расширенными технологическими возможностями как при литье различных материалов, так и при работе с различными литейными формами, причем должно быть обеспечено заполнение с одинаковым давлением последовательно используемых литейных форм, а в результате этого — получение отливок одинакового качества.

Эта задача решена посредством способа, включающего заполнение литейной формы под газовым давлением или под действием разницы давлений в герметизированнной камере с тиглем и герметизированной камере с литейной формой, кристаллизацию сплава и извлечение отливки, при этом давление в

30 герметизированных камерах создают с помощью газов разного состава, после заполнения литейной формы расплавом или после его кристаллизации над расплавом в металлопроводе создают давление газа того же состава, что и в герметизированной камере с тиглем, а перед началом заливки герметизированную камеру с литейной формой

1287976 равлическим цилиндром 22, закрепленным на основном литнике 6, при этом в дне герметизированной камеры 1 с тиглем 2 для расплава выполнено углубление 23.

На фиг. 1 изображена машина для литья с газовым противодавлением, разрез; на фиг. 2 — металлопровод с литейной формой перед соединением основного литника с литейной формой; на фиг. 3 — вариант исполнения машины, в которой герметизированная камера вместе с основным литником являются подвижными; на фиг. 4 — то же, в которой основной литник является подвижным.

Машина содержит герметизированную камеру 1, в которой размещен тигель 2 для расплава 3. Герметизированная камера 1 закрыта крышкой 4 с горловиной 4 . К горловине 4 прикреплен цилиндр 5 с внутренним фланцем 5 . Герметизированная камера 1 соединена посредством металлопро40

55 продувают газом того же состава, что и в герметизированной камере с тиглем.

Задача изобретения решена также посредством машины, содержащей герметизированную камеру с тиглем для расплава, промежуточную плиту с закрепленным на ней металлопроводом, герметизированную камеру 19 с крышкой и приводом ее вертикального перемещения, литейную форму, установленную на промежуточной плите, и размещенный в ложе 8 отсекатель IO, 10 соединенный с гидравлическим цилиндром

11, снабженной установленной на герметизированной камере 1 крышкой 4 с горловиной 4, кожухом 8, закрепленным на промежуточной плите, и цилиндром 5, расположен- !5 ным в кожухе и прикрепленным к горловине

4, при этом отсекатель 10 с гидравлическим цилиндром 11 размещен на кожухе 8, металлопровод выполнен в виде прикрепленного к цилиндру 5 основного литника 6 с расширением 6 и фланцевой крышкой 7 20 и дополнительного литника 18, размещенного в расширении 6 основного литника 6, а объем основного литника 6 соединен пос редством трубопровода с клапаном f c объемом герметичной камеры 1. Кожух 8 5 соединен с внешней поверхностью цилиндра

5 посредством скользящего уплотнения 9.

Объем между цилиндром 5 и кожухом 8 соединен с объемом герметизированной камеры 1 посредством трубопровода с клапаном f< и измерителем давления М,. Объем основного литника 6, объем герметизированной камеры 1 и объем герметизированной камеры 19 соединены посредством трубопровода с клапанами и измерителем давления М, а объем герметизированной камеры 19 соединен посредством трубопровода с вентилем С с объемом между кожухом 8 и цилиндром 5.

Кроме того, машина снабжена рычажным механизмом 21 с вертикальным гидвода с литейной формой 13. Металлопровод выполнен из дв»:» отдельны» литников основного 6 и дополнительного 18. Основной литник имеет расширение 6, в котором помещен дополнительный IHTHHK 18. Основной литник 6 закрыт фланцевой крышкой 7 с отверстием 7, посредством которой соединяется с промежуточной плитой 12.

На нижней повер»ности промежуточной плиты 12 закреплен кожух 8, в котором расположен цилиндр 5. Кожу» 8 соединен с внешней повер»ностью цилиндра 5 посреством скользящего уплотнения 9 и имеет ложе 8, в котором помещен отсекатель 10, соединенный с горизонтальным гидравлическим цилиндром 11.

Литейная форма 13 установлена на промежуточной плите 12 и к литейной форме

13 прикреплен дополнительный литник 18.

Литейная форма 13 размещена в герметизированной камере 19, соединенной с промежуточной плитой 12 и с вертикальным гидравлическим цилиндром 20. Герметизпрованная камера 19 состоит из двух частей вер»ней 19 и нижней цилиндрической !9 .

Промежуточная плита 12 прикреплена посредством несущих колонн 14 к поперечной траверсе !5, которая соединена с поршнем второго вертикального гидравлического цилиндра 16. К поперечной траверсе !5 прикреплен вертикальный гидравлический цилиндр 20, а вертикальный гидравлический цилиндр 16 прикреплен к опоре 17.

Объем основного литника 6 соединен пос редством первого трубопровода через клапан ! с объемом герметизированной камеры 1.

Объем между цилиндром 5 и кожухох1 8 соединен с объемом герметизированной камеры посредством второго трубопровода через второй клапан f, причем установлен и измеритель давления М . Объем герметизи рованной камеры 19 и объем герметизировванной камеры 1 соединены посредством третьего трубопровода черсз третий g и четвертый g клапаны, причем установлен дифференциальный измеритель давления М.

Объем герметизированной камеры 19 соединен посредством пятого трубопровода и пятого клапана с с пространство»t между кожухом 8 и цилиндром 5.

Согласно вариантному исполненик), показанному на фиг. 4, с основным литником 6 связан рычажный ме»анизм 21, предназначенный для его перемещения в вертикальном направлении и соединенный с вертикальным гидравлическим цилиндром 22.

На дне резервуара 2 для расплава 3 оформлено углубление 23.

Пример реализации способа и машины рассмотрен при литье сильно реакционноспособных относительно атмосферы материалов, например, сплавов магния, при литье с противодавлением в постоянной

1287976

55 литейной форме и использовании двух газов: защищенного в герметизированной камере с тиглем сернистого ангидрида или аргона и создающего противодавление в литейной форме азота.

В исходном положении верхняя часть литейной формы 13 снята, причем герметизированная камера 19 открыта, а фланцевая крышка 7 основного литника 6 закрыта отсекателем 10. Объем в герметизированной камере 1 с тиглем 2 для расплава 3 заполнен сернистым ангидридом или аргоном, или смесью из двух газов с требуемым давлением. Клапан f открыт и давление газа в объеме герметической камеры 1 и объеме основного литника 6 над расплавом 3 уравнено, причем его величина отсчитывается дифференциальным измерителем давления

M при открытом клапане q и закрытом клапане ц,. Вентили а, в, с, d 1, закрыты.

Процесс литья осуществляется следующим образом.

Закрывается герметизированная камера 19 вместе с верхней частью литейной формы 13 посредством гидравлического цилиндра 20. Открываются клапаны в и с,, объем герметизированной камеры 19 заполняется азотом до выравнивания давления с давлением в герметизированной камере 1, что отмечается нулевым показанием дифференциального измерителя давления М, после чего клапан в закрывается. Отсекатель

10 открывается, а вертикальный гидравлический цилиндр 16 перемещает промежуточную плиту 12 вниз до упора на упругое уплотнение, расположенное на фланцевой крышке 7 основного литника 6. В этот момент дополнительный литник 18 входит в расширение 6 основного литника 6. Подается сигнал о закрывании клапанов с и g u открывании клапана а, управляющего процессом литья, и клапанов f, и g

Давление в герметизированной камере

1 начинает повышаться. Расплав 3 поднимается по основному литнику 6, выталкивая перед собой находящийся там сернистый ангидрид или аргон. В это время дифференциальный измеритель давления М показывает небольшое избыточное давление, полученное в результате дросселирующего действия вентиляционных каналов литейной формы 13. Когда расплав 3 достигнет нижнего конца дополнительного литника 18, он продолжает подниматься по нему, выталкивая из литейной формы 13 более легкий азот и заменяя его движущимся перед ним сернистым ангидридом или аргоном.

Литейная форма 13 заполняется расплавом, находящимся практически непрерывно в соприкосновении с сернистым ангидридом или аргоном. До заполнения литейной формы 13 расплавом дифференциальный измеритель давления М показывает повышение давления как функцию времени по закону, который специфичен для конфигурации рабочей полости литейной формы 13. После заполнения литейной формы 13 стрелка дифференциального измерителя давления М начинает отклоняться быстро и при известной, предварительно определенной величине отсчитанной им разницы между давлениями подается сигнал о закрывании клапана а.

После затвердевания отливки в литейной форме 13 открываются клапаны с и c„ объем вокруг литейной формы 13 и объем между цилиндром 5 и кожухом 8 освобождаются от давления, причем азот выделяется из пространства литейной формы 13. B объеме между цилиндром 5 и кожухом 8 продолжает действовать сернистый ангидрид или аргон при давлении, равном давлению окружающей атмосферы. Измерители давления.М и М имеют нулевые показания.

Закрывается клапан g и открывается клапан g, причем дифференциальный измеритель давления М включается для отсчета давления в тигле 2 для расплава 3.

Клапаны с и с, нормально закрытые. Отверстие выпускного трубопровода после клапана с, приподнято над уровнем промежуточной плиты 12, что не позволяет воздуху проникать в объем между цилиндром 5 и кожухом 8 во время открывания литейной формы 13. При необходимости клапан с, может быть закрыт во время открывания литейной формы 13. Слой тяжелого защитного газа, находящегося в объеме между питателями и нижним концом дополнительного литника 18, также не дает воздуху проникать в объем, замкнутый между цилиндром

5, кожухом 8 и промежуточной плитой 11.

После охлаждения отливки до температуры, при которой ее можно извлечь, .открывается верхняя часть литейной формы

13 и готовая отливка извлекается, а литейная форма подготавливается к следующему циклу.

Использование изобретения позволяет снизить расход газа для создания и поддержания давления в тигле для расплава, обеспечить полную защиту расплава в металлопроводе от воздействия воздуха или газа, который находится в литейной форме.

Создана возможность для продувания литейной форм ы перед следующим циклом литья газом, одинаковым по составу с газом в тигле для расплава. Обеспечивается возможность повысить или понизить парциальное давление данного активного легирующего газа за краткое время перед заполнением литейной формы одновременно в резервуаре для расплава, основном литнике и в литейной форме. Это воздействует на структурообразование, обеспечивая задержку в твердом растворе легирующего газа в отливаемой детали в соответствии со скачкообразным изменением его растворимости

1287976 при фазовом переходе в твердое-жидкое состояние.

Формула изобретения

1. Способ литья под давлением, включаю5 щий заполнение литейной формы через металлопровод под газовым давлением или под действием разницы давлений в герметизированной камере с тиглем и герметизированной камере с литейной формой, кристаллизацию сплава и извлечение отливки, отличающийся тем, что давление в герметизированных камерах создают с помощью газов разного состава, при этом после заполнения литейной формы расплавом или после его кристаллизации над расплавом в металлопроводе создают давление газа того же состава, что и в герметизированной камере с тиглем, а перед началом заливки герметизированную камеру с литейной формой продувают газом того же состава, что и в гер- 20 метизированной камере с тиглем.

2. Машина для литья под давлением, содержащая герметизированную камеру с тиг лем для расплава, промежуточную плиту с закрепленным на ней металлопроводом, герметизированную камеру 19 с крышкой и приводом ее вертикального перемещения, литейную форму, установленную на промежуточной плите, и размещенный в ложе 8 отсекатель 10, соединенный с гидравлическим цилиндром 11, отличающаяся тем, что, она ЗО снабжена установленной на герметизированной камере 1 крышкой 4 с горловиной 4, кожухом 8, закрепленным на промежуточной плите, и цилиндром 5, расположенным в ко8 жухе 8 и прикрепленным к горловине 4, при этом отсекатель 10 с гидравлическим цилиндррм 11 размещен на кожухе 8, металлопровод выполнен в виде прикрепленного к цилиндру 5 основного литника 6 с расширением 6 и фланцевой крышкой 7 и дополнительного литника 18, размещенного в расширении 6 основного литника 6, а объем основного литника 6 соединен посредством трубопровода с клапаном f с объемом герметизированной камеры 1.

3. Машина по п. 2, отличающаяся тем, что кожух 8 соединен с внешней поверхностью цилиндра 5 посредством скользящего уплотнения 9.

4. Машина по пп. 2 и 3, отличающаяся тем, что объем между цилиндром 5 и кожухом 8 соединен с объемом герметизированной камеры 1 посредством трубопровода с клапаном fq и измерителем давления М

5. Машина по пп. 2 — 4, отличающаяся тем, что объем основного литника 6, объем герметизированной камеры 1 и объем герметизированной камеры 19 соединены посредством трубопровода с клапанами g, U g и измерителем давления М, а объем герметизированной камеры 19 соединен посредством трубопровода с вентилем С с объемом между кожухом 8 и цилиндром 5.

6. Машина по пп, 2 — 5, отличающаяся тем, что она снабжена рычажным механизмом 21 с вертикальным гидравлическим цилиндром 22, закрепленным на основном литнике 6, при этом в дне герметизированной камеры 1 с тиглем 2 для расплава выполнено углубление 23.

1287976

1287976

Составитель Л. Жукова

Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор В. Бутяга

Заказ 7750/1 I Тй раж 763 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4 5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4