Способ литья под давлением и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к литейному производству. Цель изобретения - повышение качества литья и повышение производительности. Способ литья заключается в том, что перед заполнением литейной формы расплавом, его подвергают температурной и металлургической подготовке в двух печах. Одновременно с этим или после этого литейная форма доводится до требуемых температурных параметров. Как перед заполнением, так и после него температура литейной формы регулируется посредством снятий показаний о мощностях нагревательной и охладительной установок, расположенных в литейной форме, после чего до извлечения отливки из литейной формы регулируется деформационное состояние системы отливка-форма. Установка для литья под давлением содержит литейную машину 1 и две позиции с оборудованием для металлургической обработки расплава в печах 11 и 12 соединенных посредством гибких коммуникационных связей с системами для температурной подготовки расплава 5 и 7 и расположенных на приемных устройствах 9 и 10, расположенных на челноке, под которым расположен коммуникационный узел. Литейная машина снабжена блоками 14 управления, соединенным последовательно с датчиками температуры и деформации, охладительной и нагревательной установкой, системой для температурной подготовки расплава и оборудованием для металлургической подготовки расплава. Благодаря точному регулированию параметров технологического процесса обеспечивается получение отливок высокого качества, повышается производительность в результате совмещения вспомогательных работ, улучшаются условия обслуживания, например, при необходимости замены металлопровода. 2 с.п. ф-лы и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1523249

В 22 D 18 00 17 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3963753/23-02 (22) 16.10.85 (46) 23.11.89. Бюл. № 43 (71) Институт по металлознание и технологиа на металите (BG) (72) Ангел Тончев Балевски, Иван Димов

Николов, Эмиль Николов Момчилов, Румен

Дьянков Бачваров, Василь Николов Островски, Александр Стефанов Николчов, Пейо

Тодоров Стоянов, Валентин Георгиев Петров и Тошко Кирилов Любенов (BG) (53) 621.74.043.3 (088.8) (56) Бедель В. К., Тимофеев Г. И. Литье под низким давлением. М.: Машиностроение, 1968, с. 82 — 86.

Авторское свидетельство СССР № 831315, кл. В 22 D 18/04, 1979. (54) СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к литейному производству. Цель изобретения — повышение качества литья и повышение производи, тельности. Способ литья заключается в том, что перед заполнением литейной формы расплавом его подвергают температурной и металлургической подготовке в двух печах.

Одновременно с этим или после этого литейная форма доводится до требуемых температурных параметров. Как перед заполнением, так и после него температура литейной формы регулируется посредством снятий показаний о мощностях нагревательной и охладительной установок, расположенных в литейной форме, после чего до извлечения отливки из литейной формы регулируется деформационное состояние системы отливка — форма. Установка для литья под давлением содержит. литейную машину 1 и две позиции с оборудованием для металлургической обработки расплава в печах 11 и 12, соединенных посредством гибких коммуникационных связей с системами для температурной подготовки расплава 5 и 7 и распо- С

1523249

ЗО

50 ложенных на приемных устройствах 9 и 10, расположенных на челноке, под которым расположен коммуникационный узел. Литейная машина снабжена блоками 14 управления, соединенными последовательно с датчиками температуры и деформации, охладительной и нагревательной установками, системой для температурной подготовки расплава и оборудованием для металлургичеИзобретение относится к области литейного производства.

Ueab изобретения — повышение качества литья и повышение производительности.

На фиг. 1 представлено устройство для литья под давлением, вид сверху; на фиг. 2— литейная машина и схема управляющего блока; на фиг. 3 — схема пневматической системы.

Устройство состоит из литейной машины 1 и двух подвижных печей 2 и 3 — левой и правой. Левая подвижная печь 2 соединена посредством гибкой коммуникационной связи 4 с левой системой 5 температурной подготовки расплава, а правая подвижная печь 3 посредством второй гибкой коммуникационной связи 6 соединена с правой системой 7 температурной подготовки расплава.

Перед торцовой стороной литейной машины 1 установлен подвижный челнок 8, на котором расположены два приемных устройства 9 и 10 — левое и правое. Каждая из подвижных печей 2 и 3 в соответствующем конечном положении подвижного челнока 8 снабжена соответствующим оборудованием 11 и 12 для металлургической подготовки расплава, каждое из которых состоит из консоли и исполнительного элемента. Основание каждой консоли закреплено сбоку подвижного челнока 8, а исполнительный элемент расположен соосно над соответствующей подвижной печью — левой 2 или правой 3.

Под подвижным челноком 8 размещен коммуникационный узел 13, питающий оборудование 11 и 12 для металлургической подготовки расплава. К литейной машине 1 предусмотрен блок 14 управления, соединенный как с обеими системами 5 и 7 для температурной подготовки расплава, так и с оборудованием 11 и 12 для металлургической подготовки расплава. Перед подвижным челноком 8 напротив линейной машины 1 установлен миксер 15. Литейная машина 1 включает герметичную камеру 16, в которую устанавливается левая 2 или правая 3 подвижная печь и кожух 17, состоящий из соединенных посредством разъемного соединения 18 нижней и верхней частей 19 и 20, при этом камера 16 и кожух 17 разделены ской подготовки расплава. Благодаря точному регулированию параметров технологического процесса обеспечивается получение отливок высокого качества, повышается производительность в результате совмещения вспомогательных работ, улучшаются условия обслуживания, например, при необходимости замены металлопровода. 2 с. и

3 зп. флы, 3 ил. промежуточной плитой 21, на которой установлена литейная форма 22, соединенная с камерой 16 одним или несколькими металлопроводами 23 для расплава, проходящими через промежуточную плиту 21 и погруженными в расплав.

Металлопровод 23 для расплава прижат к промежуточной плите 21 нижней части литейной формы 22 с герметизирующим уплотнением 24. B нижней части литейной формы 22 выполнены пазы 25, в которой с зазором размещены упоры 26, закрепленные на нижней части 19 кожуха. В литейной форме 22 помещены также охладительная 27 и нагревательная 28 установки, соединенные (связанные) с блоком 14 управления. В промежуточной плите выполнены первое 29 и второе 30 отверстия, при этом первое отверстие 29 с одной стороны соединено с выходом первого газопровода 31, а с другой - стороны — с камерой 16, в то время как второе отверстие 30 с одной стороны соединено с выходом второго газопровода 32, с другой стороны — с кожухом 17 и с третьей стороны — с клапаном ЗЗ для создания разницы давлений в обеих камерах, при этом газопроводы 31 и 32 являются телескопическими и расположены соосно под соответствующими первым 29 и вторым 30 отверстиями.

На входе первого газопровода находится первый двухпозиционный четырехходовой распределитель 34 для заполнения, имеющий выводы А, В, С, В, а на входе второго газопровода 32 установлен второй, такой же как и первый, двухпозиционный четырехходовой распределитель 35 для выпуска, имеющий выводы Е, F, С, H.

Выводы А и В распределителя 34 для заполнения соединены с резервуаром 36 для технологического газа, вывод С вЂ” с входом первого газопровода 31, вывод 0 — с входом разделительного клапана 37, к выходу которого подсоединен вывод Е распределителя 35 для выпуска, вывод F соединен с. входом второго газопровода 32, а выводы С и Н— с атмосферой. Когда распределитель 34 для заполнения и распределитель 35 для выпуска находятся в позициях, соединяющих соответственно выводы С с D и Е с F, вход разделительного клапана 37 соединен с входом

1523249 первого газопровода 31 по первой коаксиальной пневмолинии С вЂ” 0, а выход разделительного клапана 37 — с входом второго газопровода 32 по второй коаксиальной пневмолинии E — F, при этом первый газопровод 31 до своего соединения с первым отверстием 29 в промежуточной плите 21 образует только один L-образный изгиб, а второй газопровод 32 соосен с второй коаксиальной пневмолинией Š— F.

Когда распределитель 34 для заполнения находится в позиции, соединяющей выводы

А с 0 ии В с с СС, а разделительный клапан 37 находится в позиции, соединяющей вход и выход, тогда резервуар 36 для,технологического газа одновременно соединен посред-. ством первого газопровода 31 с камерой 16, а посредством второго газопровода 32 с второй коаксиальной пневмолинией E — F кожуха 17. Когда распределитель 35 для выпуска находится в позиции, соединяющей выводы

Е с 6 и F с Н, а разделительный клапан 37 находится в позиции, соединяющей вход с выходом, тогда камера 16 посредством первого газопровода 31 и первой коаксиальной пневмолинии С вЂ” D и кожух 17 посредством второго газопровода 32 одновременно самостоятельно соединены с атмосферой.

Блок 14 управления включает в себя блок

38 управления движением, блок 39 управления пневмопроцессами, блок 40 управления металлургической подготовкой и задающий блок 41 температуры расплава, подсоединенные к соответствующим оборудованию и системам. Блок 14 управления включает в себя и один блок 42 сравнения, входы которого подсоединены к задающему блоку 43 для требуемой температуры и установленному в литейной форме 22 датчику 44 температуры. Выход блока 42 сравнения соединен с первыми входами двух исполнительных блоков 45 и 46, к вторым входам которых подсоединены соответственно выходы двух задающих блоков 47 и 48, а их выходы подключены соответственно к охладительной 27 и нагревательной 28 установкам, а также к входу регулирующего усилителя 49, выход которого соединен с одним из контактов переключателя 50, к второму контакту которого подсоединен мультивибратор 51. Выход переключателя 50 соединен с одним из входов преобразователя 52 по времени, к второму входу которого подсоединен выход задающего блока 53 соотношения. Один из выходов преобразователя 52 по времени соединен с третьим входом первого исполнительного блока 45, а его выход — с третьим входом второго исполнительного блока 46.

Блок 14 управления включает также и другой блок 54 сравнения, входы которого соединены с задающим блоком 55 для параметров деформации и с установленным в литейной форме 22 датчиком 56 параметров деформации, а его выход соединен с входом усилителя 57, выходом соединенного с четвертым входом первого hсполнительного блока 45.

Работа устройства заключается в следующем.

Левая печь 2 загружается расплавом из миксера 15. Челнок 8 передвигается в левое конечное положение. Приводится в действие левая система 5 температурной подготовки. После осуществления температурной подготовки включается левое оборудование

I1 для металлургической подготовки. После завершения металлургической обработки правая печь 3 передвигается на правое приемное устройство 10, расположенное напротив оси литейной машины 1.

Правая печь 3 загружается расплавом из миксера 15, после чего челнок 8 передвигается в конечное правое положение. Таким образом, левое приемное устройство 9 устанавливается на том же месте, где было правое приемное устройство 10 перед перемещением. В то же время правая печь 3 располагается в зоне правого оборудования !2 для металлургической подготовки. Включается правая система 7 температурной под25 готовки расплава, а одновременно с этим левая печь 2 вводится в литейную машину I. после чего начинается литье. В то же время пресс-форма получила требуемую начальную температуру, ре улируемуо следующим образом: когда измеренная датчиком 44 температура различается от заданной, посредством задающего блока 43 создает я разница, поступающая на первые входы исполнительных блоков 45 и 46 и на вход регулирующего усилителя 49.

На базе этой разницы и предварительно запрограммированного в нем закона (пропорционального, интегрального, дифференциального, обыкновенного и т. д.) регулирующий усилитель 49 формирует аналоговый или импульсный управляющий сигнал. В

40 верхнем положении переключателя 50 этот управляющий сигнал поступает на один из входов преобразователя 52 по времени, и, когда он имеет аналоговый характер, преобразование осуществляется на базе импульсного раздробления, при этом на первом и

45 втором выходах обосаблива ются соответг". венно два импульсных управляющих сигнала в соотношении между соответствующи ми каждому сигналу пропорциями «пауза импуль », отвечающему заданному на втором входе посредством задающего блока 53 соотношения закону. Когда управляющий сигнал является импульсным, преобразование осуществляется на базе увеличения или уменьшения продолжительности импульсов и пауз, при этом обособленные на обоих выходах соответствующие управляющие сигналы сохраняют описанное соотношение, но с другой продолжительностью периода, корреспондирующей с периодом поступающего на первый вход управляющего сигнала.

1523249 l0

При изменении заданного задающим блоком 53 соотношения закона изменяется соотношение между пропорциями «пауза — импульс» для каждого обособленного управляющего сигнала, в результате чего с одной стороны нарастает продолжительность импульса для одного и продолжительность паузы для другого, а с другой стороны снижается продолжительность пауз;:::. I . ервого и продолжительность импульс для второго обособленного управляющего сигнала при изменении в одном направлении, т. е. при нарастании (снижении) разницы мощностей охладительной 27 и нагревательной 28 установок или при изменениях в другом направлении.

Когда поступающая на первый вход первого исполнительного блока 45 разница является положительной и превышает заданную на втором входе посредством задающего блока 47 положительную предельную величину разницы, на выходе получается поступающий на третий вход обособленный управляющий сигнал, который поступает в охладительную установку 27 и управляет ее работой. В то же время эта положительная разница, поступающая на первый вход второго исполнительного блока 45, не может стать ниже заданной другим задающим блоком 48 отрицательной предельной величины разницы, и нагревательная установка не работает, так как не получает второго обособленного управляющего сигнала. Аналогичным образом, когда разница является отрицательной, работает нагревательная установка 28, а охладительная установка 27 не получает управляющего сигнала.

В нижнем положении переключателя 50 от мультивибратора 51 к первому входу преобразователя 52 по времени поступает импульсный управляющий сигнал с жестким законом, преобразующийся как было описано. В результате описанной регулировки осуществляется поддержание температуры в узком диапазоне около заданной температуры в результате обвязки способа регулировки с конструктивно-технологическими особенностями литейной формы 22, оснащенной охладительной и нагревательной установками 27 и 28, имеющими различную мощность.

Заполнение литейной формы 22 расплавом осуществляется следующим образом (исходное положение клапанов и распределителей соответствует схеме на фиг. 3): клапан 33 для создания разницы закрыт; распределитель 34 для заполнения находится в позиции, соединяющей выводы С и В, распределитель 35 для выпуска находится в позиции, соединяющей выводы Е с G иFCH; разделительный клапан 37 находится в позиции, соединяющей вход с выходом (открыт) .

Выход разделительного клапана 37 соединяется с входом второго газопровода по второй коаксиальной пневмолинии Š— F, при этом распределитель 35 для выпуска устанавливается в позицию, соединяющую

Е и F. Резервуар 36 для технологического газа соединяется са мостоятельно с камерой 16 посредством первого газопровода 31, а одновременно и с кожухом 17 посредством второго газопровода 32 и второй коаксиальной пневмолинии Š— F путем установки распределителя 34 для заполнения в позицию, соединяющую выводы А с В и В с С. Камера 16 и кожух 17 заполняются одновременно и самостоятельно технологическим газом.

После установления заданного рабочего давления в камерах 16 и 17 распределитель 34 для заполнения возвращается в позицию, соединяющую выводы С и D. Камеры 16 и 17 разделяются посредством закрывания разделительного клапана 37. Клапан ЗЗ открывается для создания разницы до тех пор, пока не установится технологически заданная дифференциальная разница между давлениями в обеих камерах 16 и 17, после чего клапан 33 снова закрывается.

Расплав поступает плавно по металлопроводу (каналу) 23 для расплава и заполняет полость литейной формы 22, После повышения температуры формы в результате ее заполнения расплавом выше заданной величины в блоке 42 сравнения зарождается управляющая разница, кото, рая поступает в регулирующий усилитель 49, где по соответствующему закону формируется управляющий сигнал и посредством исполнительного блока 45 приводится в действие охладительная система 27. Это вызывает температурные, а также деформационные изменения в системе отливки — форма после формирования первоначальной твердой корки, в процессе кристаллизации повышается прочность отливки и она в стремлении следовать закону изменения своих размеров осуществляет или стремится осуществить относительное перемещение по отношению к форме, при этом изменяется контакт между ее отдельными частями и соответствующими деталями формообразующей.

При появлении зазора между отливкой и охваченными ею частями формообразующей детали и выходе из заданных задающим блоком 55 величин второй блок 54 сравнения посылает в регулятор управляющую разницу, которая формирует управляющий сигнал к исполнительному блоку 45, выключающий охладительную установку 27. Это продолжается до восстановления заданного контакта между отливкой и формой. В другом случае, когда г1овышается степень взаимодействия между охваченными формообразующими деталями и отливкой, т. е. усилие охватывания начинает превышать заданную величину и температура такая, что не включена охладительная установка 27, управляю1523249

5

Формула изобретения

55 щая разница из второго блока 54 сравнения вызывает в регуляторе 57 формирование управляющего сигнала, который посредст-. вом исполнительного блока 45 приводит в действие охладительную установку 27, вызывающую деформацию охваченной формообразующей детали.

По истечении технологического времени, необходимого для кристаллизации под воздействием разницы, разделительный клапан 37 открывается (устанавливается в исходное положение) . После завершения технологического времени для кристаллизации под давлением без разницы кожух 17 самостоятельно соединяется с атмосферой посредством второго газопровода 32, а одновременно с этим и камера 16 соединяется самостоятельно с атмосферой посредством первого газопровода 31 и первой коаксиальной пневмолинии С вЂ” D посредством восстановления распределителя 35 для выпуска в позицию, соединяющую выводы Е с G, F с Н (исходное положение). Технологический газ выпускается одновременно и самостоятельно из обеих камер 16 и 17. Литейная машина 1 открывается, отливку вынимают, а одновременно с этим подготавливается и начальная температура литейной формы 22 для следующей отливки, при этом регулировка осуществляется описанным способом.

Вместе с этим в подходящий момент включается правое оборудование для металлургической подготовки расплава 12, которое осуществляет обработку расплава в правой печи 3. После исчерпывания расплава в левой печи 2 эта печь передвигается на левое приемное устройство 9, загружается расплавом из миксера 15, после чего челнок 8 передвигается до конца влево. Процесс повторяется и с правой печью 3.

Если во время литья металлопровод 23 для расплава выйдет из строя из-за изнашивания или по другой причине, освобождаются соединения между промежуточной плитой 2 и соответственно нижней частью 19 кожуха и нижней частью литейной формы 22.

В закрытом положении литейной машины 1 осуществляется связь между нижней 19 и верхней 20 частями кожуха посредством разъемного соединения 18. Открывается машина 1, в результате чего поднимается нижняя часть 19 кожуха. Указанное движение нижней части 19 устраняет зазор между нижней частью литейной формы 22 и упором 26 в пазу 25 и осуществляет в пазу 25 соединение нижней части 19 кожуха и нижней части литейной формы 22. Посредством этого соединения литейная форма 22 приподнимается вместе с открыванием литейной машины 1, освобождается пространство на верхней поверхности промежуточной плиты 21, осуществляется замена металлопроводов 23 для расплава и, если необходимо, герметизирующего уплотнения 24. Восстанавливаются первоначальные соединения и литье продолжается.

Преимущества предлагаемого изобретения заключаются в том, что оно позволяет реализовать высокие физико-механические показатели последовательных отливок посредством точного peryпирования параметров технологического процесса, повысить производительность в результате совмещения вспомогательных работ, устранения причин брака и повышения степени автоматизации процессов, улучшить обслуживание установок, особенно когда требуется заменить металлопровод для расплава.

1. Способ литья под давлением, включающий температурную и металлургическую подготовку расплава, запол нение полости литейной формы под действием разницы в давлениях, создаваемой в печи и в литейной форме, выдержку для кристаллизации и извлечения отливок, отличающийся тем, что, с целью повышения качества литья и повышения производительности, металлургическая и температурная подготовка расплава осуществляется в двух печах, дополнительно измеряют температуру литейной формы и при ее отклонении от заданного по технологии значения нагревают или охлаждают литейную форму, после заполнения литейной формы металлом дополнительно измеряют усилие деформации между отливкой и литейной формой, сравнивают его c заданной по технологии величиной и в зависимости от величины рассогласования изменяют степень охлаждения литейной формы.

2. Способ по и. !, отличающийся тем, что время нагрева или охлаждения литейной формы устанавливают в зависимости от мощности узлов нагрева и охлаждения.

3. Устройство для литья под давлением, содержащее подвижную печь, промежуточную плиту с металлопроводом, на которой размещена литейная форма, герметичный разъемный кожух и пневматическая система для транспортировки расплава из печи в полость литейной формы, отличающееся тем, что, с целью повышения качества литья и повышения производительности, оно снабжено миксером для загрузки печей расплавом, системой терморегулирования литейной формы, оборудованием для металлургической подготовки расплава, системой температурной подготовки расплава в печи, челноком с правым и левым приемными устройствами, подвижным в горизонтальном направлении, и дополнительной подвижной печью, при этом подвижные печи соединены посредством гибких коммуникационных связей с системами температурной подготовки расплава и расположены на приемных устройствах, а коммуникационные связи обору1523249

12 ц

0,29

Составитель Л. Жукова

Редактор В. Данко Техред И. Верее Корректор A. Обруцар

3 а к аз 6932/1 0 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 дования для металлургической подготовки размещены под челноком.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что система терморегулирования литейной формы содержит узлы нагрева и охлаждения, 5 размещенные в литейной форме, датчики температуры и усилия деформации, размещенные в литейной форме, два блока сравнения, два регулятора, два усилителя, пять задатчиков, мультивибратор, переключатель и преобразователь, причем датчик температуры соединен с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с первым задатчиком, выход первого блока сравнения соединен с входом первого усилителя и первыми входами регуляторов, вторые 15 входы регуляторов соединены соответственно с вторым и третьим задатчиками, выход первого усилителя и мультивибратор через переключатель соединены с первым входом преобразователя, второй вход которого соединен с четвертым задатчиком, выходы преобразователя соединены с третьими входами регуляторов, выход первого регулятора соединен с узлом охлаждения, выход второго регулятора соединен с узлом нагрева, датчик усилия деформации соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с пятым задатчиком, а выход — через второй усилитель с четвертым входом первого регулятора.

5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что на нижней части литейной формы выполнены пазы, а на нижней части кожуха закреплены упоры, размещенные в пазах.