Литейный стержень

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литейным легкоудаляемым стержням, и может быть использовано при изготовлении агрегатных отливок с тонкими протяженными каналами сложной конфигурации. Цель изобретения - повышение качества литой поверхности тонких каналов сложной конфигурации в отливках при снижении трудоемкости удаления из них стержней. На прямолинейных участках стержня шаг навивки спирали 1 составляет 1,0-2,5 диаметра окружности, вписанной в поперечное сечение стержня, а в месте изгиба - 0,5-0,8 указанного диаметра. При этом в качестве огнеупорного наполнителя противопригарного покрытия 3 использован плавленый сфероидизированный алюмомагнезиальный шпинелид, а в качестве аналогичного наполнителя стержневой смеси 2 - плавленый аморфный сфероидизированный кварц. Изобретение позволяет снизить усилие при извлечении стержня из отливки, исключить заклинивание и обрыв спирали, повысить качество стержня. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литейным легкоудаляемым стержням, и может быть использовано при изготовлении агрегатных отливок с тонкими протяженными каналами сложной конфигурации. Цель изобретения - повышение качества литой поверхности тонких каналов сложной конфигурации в отливках при снижении трудоемкости удаления из них стержней. На фиг. 1 изображен общий вид стержня диамтртом D с уменьшенным шагом навивки спирали в месте изгиба под углом α≥ 90^о и радиусом кривизны R < 1,5 D; на фиг. 2 - общий вид стержня, содержащего дополнительную спираль; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2. Стержень содержит спираль 1, внутренняя полость которой и зазоры между витками заполнены стержневой смесью 2, в качестве огнеупорного наполнителя смеси 2 использован плавленый аморфный сфероидизированный кварц. На поверхность стержня, образованную наружной поверхностью спирали 1 и стержневой смесью 2, нанесено противопригарное покрытие 3, в качестве огнеупорного наполнителя которого использован плавленый сфероидизироавнный алюмомагнезиальный шпинелид стехиометрического состава (MgAl₂O₄), содержащий 28,2 мас.% MgО и 71,8 мас.% Аl₂O₄. На прямолинейных участках стержня шаг навивки спирали 1 составляет (1,0-2,5) D, а в месте изгиба - (0,5-0,8) D, причем если стержень имеет контур поперечного сечения, отличный от цилиндрического, и конструктивный изгиб относительно оси, параллельной наибольшей оси поперечного сечения, то за его диаметр принимается диаметр D₁ вписанной в это сечение окружности. Стержень, формирующий канал с площадью поперечного сечения 150 и более мм², содержит дополнительную плотно свитую спираль 4, расположенную коаксиально спирали 1 и имеющую аналогичный контур поперечного сечения. При этом стержневая смесь 2 заполняет свободное пространство между наружными поверхностями спиралей 1 и 4, а расстояние h между внутренней поверхностью спирали 1 и наружной поверхностью спирали 4 составляет не менее 3 мм. В частном случае спираль 4 может быть выполнена в виде гибкого шланга путем навивки внахлестку металлической ленты. Работа с использованием стержня осуществляется следующим образом. После заливки и кристаллизации расплава, сопровождающихся частичным выгоранием связующих смеси 2 и покрытия 3 и, следовательно, разупрочнением самого стержня, последний удаляется из тела отливки вытягиванием спирали 1 (и спирали 4 в случае стержня, формирующего канал с площадью поперечного сечения 150 и более мм²) из образовавшегося канала. При этом спираль 1 (и спираль 4 в соответствующем случае), перемещаясь по каналу, нарушает монолитность стержня и увлекает за собой частицы огнеупорных наполнителей смеси 2 и покрытия 3. Внешние поверхности витков спирали 1, перемещающиеся в непосредственной близости от литой поверхности канала, очищают ее от приставших в результате нагрева частиц огнеупорных наполнителей. В том случае, если стержень содержит дополнительную спираль 4, ее внутренняя полость служит вентиляционным каналом, по которому отходят газы, выделяющиеся из стержневой смеси 2 в процессе заливки и формирования отливки. Использование спирали с шагом навивки 0,5-0,8 диаметра стержня обеспечивает неизменность формы и размеров ее поперечного сечения в месте изгиба (необходимо отметить, что для стержня, имеющего контур поперечного сечения, отличный от цилиндрического, и конструктивный изгиб относительно оси, параллельный наибольшей оси поперечного сечения, за его диаметр принимают диаметр вписанной в это сечение окружности). При извлечении спирали из тела отливки ее витки, расположенные в местах изгиба канала на незначительном расстоянии и под малыми углами относительно друг друга перемещаются в непосредственной близости от литой поверхности канала и тем самым производят полное разрушение массива (тела стержня) и противопригарного покрытия. При этом практически исключается заклинивание спирали в полости канала, связанное с преждевременным спрямлением ее и образованием петель на проволоке. Применение плавленых сфероидизированных оксидных материалов в качестве огнеупорных наполнителей стержневой смеси и противопригарного покрытия позволяет снизить усилие извлечения спирали из отливки и избежать заклинивания спирали частицами материала вследствие повышенной текучести частиц сферической формы, исключить царапание литой поверхности канала частицами материала, снизить дефектность литья (отклонение размеров канала от конструктивных, пригар на поверхности канала) благодаря низким коэффициентам термического расширения плавленых оксидных материалов и отсутствию нежелательных примесей, выгорающих при обработке материалов. Использование в качестве огнеупорного наполнителя стержневой смеси плавленого аморфного сфероидизированного кварца обусловлено тем, что он обладает весьма низким коэффициентом линейного расширения (0,2-0,23 х 10^-6 град^-1 при 1000^оС) и содержит не более 0,2% вредных примесей, являющихся структурными составляющими. Эффективность применения плавленого сфероидизированного алюмомагнезиального шпинелида в качестве огнеупорного наполнителя противопригарного покрытия объясняется его низким коэффициентом линейного расширения (0,58-0,65 ˙10^-6 град^-1 при 1000^оС), высокой инертностью по отношению даже к таким реакционноспособным расплавам, как магниевые, и высокой температурой плавления (2050-2325^о), что позволяет использовать его при производстве отливок почти из всех известных сплавов. Наличие в конструкции стержня, предназначенного для выполнения каналов с площадью поперечного сечения 150 и более мм² дополнительной спирали, позволяет избежать появления газовых раковин на литой поверхности канала, так как внутренняя полость спирали служит вентиляционным каналом для отвода газов, выделяющихся при нагреве материалов стержня в процессе формирования отливки. Кроме того, наличие дополнительной спирали облегчает удаление стержня из тела отливки и снижает расход стержневой смеси. Придание дополнительной спирали контура поперечного сечения, аналогичного контуру основной спирали, обеспечивает равномерный газоотвод из всего объема стержневой смеси. Если расстояние между наружной поверхностью дополнительной спирали и внутренней поверхностью основной спирали составляет менее 3 мм, то при изготовлении стержня происходит неполное заполнение стержневой смесью свободного пространства между наружными поверхностями спиралей. Использование дополнительной спирали в стержнях для выполнения каналов, имеющих площадь поперечного сечения менее 150 мм², нецелесообразно вследствие незначительного объема стержневой смеси (а следовательно, и газовыделения) и сложности изготовления такого стержня. Изобретение позволяет снизить в 2-3 раза усилие при удалении стержня. При этом исключается вероятность заклинивания и обрыва проволоки спирали. Кроме того, использование данного стержня позволяет повысить точность и качество литой поверхности канала отливки.

Формула изобретения

1. ЛИТЕЙНЫЙ СТЕРЖЕНЬ, изготовленный из стержневой смеси и содержащий внутренний каркас в виде проволочной спирали, навитой с шагом, равным 1,0 - 2,5 диаметра вписанной в сечение стержня окружности, и противопригарное покрытие, при этом стержневая смесь и противопригарное покрытие содержат огнеупорный наполнитель, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и качества литой поверхности тонких каналов сложной конфигурации при снижении трудоемкости извлечения стержня из отливки, шаг навивки спирали в местах изгиба стержня равен 0,5 - 0,8 вышеуказанного диаметра стержня, а в качестве огнеупорных наполнителей стержневая смесь и противопригарное покрытие содержат плавленные оксидные материалы, сфероидизированные в плазме. 2. Стержень по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидного материала наполнитель стержневой смеси содержит аморфный кварц. 3. Стержень по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидного материала наполнитель противопригарного покрытия содержит алюмомагнезиальный шпинелид. 4. Стержень по п.1, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей стержней с площадью поперечного сечения 150 мм² и более, он снабжен дополнительной спиралью, расположенной внутри стержня коаксиально основной спирали, при этом форма контуров поперечных сечений спиралей аналогична, а расстояние между внешней поверхностью дополнительной спирали и внутренней поверхностью основной спирали составляет не менее 3 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 03.01.2005

Извещение опубликовано: 20.11.2005        БИ: 32/2005

---