Литейный стержень

 

Сущность изобретения: изобретение обеспечивает улучшение выбираемое™ стержня из отливки, что достигается установкой в полости стержня емкости с жидкостью . При заливке металла емкость разрушается от его тепла и вытекающая жидкость, которой может быть вода, раствор кислоты или щелочи, разупрочняёт связующее стержня - жидкое стекло. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОК)Э СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 С 9/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4932250/02, (22) 13.03.91 (46) 15.01.93. 6юл. N.. 2 (71) Киевское научно-производственное объединение по автоматизации и механизации технологии производства "Камет" (72) В.С,Дорошенко; Н.И.Шейко и С.И.Клименко (56) Абрамов Г,Г.Справочник молодого литейщика, Литье в песчано-глинистые формы, M.. Высшая школа, 1978, стр. 121-122.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к конструкциям литейных стержней из песчаной смеси с жидким стеклом, Известен литейный стержень — прототип, в котором могут выполнять полость с последующим наполнением ее заполнителем для вентиляции. Жидкостекольные стержневые смеси имеют высокую газопроницаемость и из-за высоких требований к прочности стержней эту полость в стержнях для крупного литья иэ черных сплавов не

В ы пол ня ют.

Стержни из жидкостекольной смеси имеют значительный недостаток — затрудненную выбираемость из отливки. Особенно высока прочность смеси после спекания при температуре около 800 С, что часто встречается для чугунных отливок массой свыше 2-5 т. При этом необходимо сочетание высокой прочности смеси стержня во время заливки и затвердевания металла (на уровне первого максимума на кривой зависимости прочности от температуры спекания) и минимальной прочности при,, Я2 „„1787653. А1 (54) ЛИТЕЙНЫЙ СТЕРЖЕНЬ (57) Сущность изобретения: изобретение обеспечивает улучшение выбираемости стержня из отливки, что достигается установкой в полости стержня емкости с жидкостью. При заливке металла емкость разрушается от его тепла и вытекающая жидкость, которой может быть вода, раствор кислоты или щелочи,-разупрочняет связующее стержня — жидкое стекло, 5 з.п. ф-лы, 2 ил. выбивке. Указанное особенно важно для (J) средних и крупных коробчатых отливок типа корпусов редукторов, станин, реакторов и т.п. При этом добавки, снижающие прочность смеси, недопустимы из-за опасности образования поверхностйых дефектов отливки, а повышающие температуру спекания смеси — повышает стоимость литья и оказывают нестабильный эффект для раз- QQ личных отливок. При отсутствии применения средств, улучшаащйх вйбиваемость О, стержйя из укаэанных отливок, в коробча- у тых полостях спекается прочный ком смеси, который практически нельзя выбить на выбивной решетке, и для этого применяют специальные средства типа гидровыбивки.

Цель изобретения — улучшение выбива- г емости стержня из жидкостекольной смеси.

Указанная цель достигается тем, что в литейном стержне с рабочей и знаковой частями и полостью в полости установлена емкость с жидкостью, Емкость может быть выполнена в виде мешка из нетермостойкого материала с закрытой горловиной. Под емкостью может бйть расположена водо1787653 непроницаемая пластина. Емкость может быть заполнена водой, водным раствором кислоты или водйым раствором щелочи.

Такое техническое решение обеспечивает достижение цели. Емкость с жидкостью размещают вблизи теплового узла формируемой стержнем отливки. После затвердейия отливка своим теплом разогревает жидкость, которая закипает, Создается избыточное давление пара, который проникает в более холодные места *стержня и там конденсируется. По мере нагрева происходит высушивание стержня (отдельные зоны стержня могут оставаться увлажненными) и выход пара через его знаки за пределы формы. Парообразование снижает температуру большей части стержневой смеси до уровня, приближающегося к температуре прогрева,-! соответствующей минимальной прочности смеси. Не менее важным фактором является снижение прочности жидкого стекла эа счет насыщения его влагой, в том числе, при вхождении ее в состав геля. Происходит процесс гидратации, обратный высушиванию жидкого стекла, Кроме того, в местах прохождения потоков пара, он своим давлением разрушает пленки силикагеля, связывающие песчинки. Если емкость была заполнена водным раствором кислоты или щелочи, последние, химически взаимодействуя со связующим стержня, ускоряет его разрушение.

При выполнении емкости для жидкости в виде металлической банки, ее можно испольэовать повторно. При использовании емкости в виде мешка из синтетической пленки возможно разовое ее использование, При закрытии горловины мешка перед помещением его в йолость стержня предотвращается преждевременное выливание жидкости при транспортировке формы. При нагреве и испарении жидкости после заливки формы металлом давление пара разрывает мешок, и жидкость поступает в стержень, При установке под полость стержня водонепройицаемой пластины из жести, фольги или йленки при его изготовлении, после разрыва мешка предотвращается просачивание жидкости вглубь стержня, и процесс испарения локализуется в заданном месте, например, вблизи теплового узла отливки.

На фиг,1 изображен стержень, установленный, в форме, разрез; на фиг.2 — часть стержпя вблизи теплового узла отливки, разрез.

Знаковой частью 1 стержень 2 установлен в форме 3. После заливки формы вокруг стержня затвердела отливка 4. Стержень 2 имеет полость 5, в которой установлена емкость 6 для жидкости. Полость закрыта

10 жидкости в центральную часть стержня. Полость 5 размещена вблизи тепловых узлов 8

15 отливки 4, т,е. в наиболее подверженных

30

45

55 крышкой 7 из стержневой смеси. Отливка 4 имеет тепловой узел 8, а форма — вентиляционный канал 9.

Во втором варианте емкость выполнена в виде мешка 10 из нетермостойкой синтетической (полиэтиленовой) пленки. Горловина мешка 10 закрыта зажимом 11, который предотвращает выливание жидкости. Под мешком в стержне заформована пластина 12 из водонепроницаемого магериала вЂ, фольги или полиэтиленовой плен-. ки — для предотвращения стекания нагреву и спеканию зонах стержня.

Работа со стержнем, например, при изготовлении отливки корпуса.

При изготовлении стержня 2 в нем формуют полость 5 с возможностью установки крышки 7, изготавливаемой из стержневой смеси. Для отливки корпуса массой 5, 3 т из чугуна изготавливают стержень из жидкостекольной смеси по СО процессу. После извлечения стержня из ящика его подсушивают в камерном сушиле при температуре

220-240 С для упрочнения поверхностного слоя и уменьшения .влажности стержневой смеси. Стержень остывает до температуры воздуха цеха и его устанавливают в форму 3 при сборке полуформ. Полость 5 при этом открыта, в нее помещают емкость 6 в виде металлической банки, которая заполнена жидкостью. Количество ее зависит от массы стержня, массы и вида металла отливки

Опытным путем устанавливают количество жидкости, обычно ее масса составляет около 5 — 15 . массы стержня. После установки емкости 6 с водой полость 5 закрывают крышкой 7 и тщательно заделывают и закрашивают стыки между крышкой и стержнем.

После заливки металла и затвердевания отливки 4 слой смеси вокруг полости 5 прогревается и нагревает жидкость в емкости 6.

Жидкость испаряется, охлаждает паром близлежащие зоны стержня и конденсируется в холодных частях стержня. По мере нагрева стержня происходит перемещение внутрь стержня избыточной влаги. Иэбыточное давление пара в стержне не сможет деформировать отливку, толщина стенки корпуса 30 мм. Избыточное количество пара выходит из стержня 2 через его знак 1 и вентиляционный канал 9 формы 3, Неудобство применения жесткой (многоразовой) емкости 6 состоит в том, что ее необходимо извлекать из отливки при выбивке, а также установить лишь во время сборки, исключая транспортирование, чтобы жидкость не выливалась, Значительно

1787653 удобнее заливать жидкость в мешок 10 из пленки, например, полиэтиленовой, и зажимать его горловину зажимом 11. При этом установку мешка с водой можно производить на стержневом участке с последующим закрыванием полости крышкой 7, а затем подавать стержень на формовочный участок под сборку формы. Если стержень после изготовления перед сборкой формы не нагревают, то мешок 10 можно заформовать в стержень при его изготовлении. При нагреве жидкости в мешке 10 давление пара разрывает мешок, и жидкость увлажняет близлежащие слои стержня. Нагревается верхняя, близлежащая к поверхности часть мешка, и в этом месте происходит разрыв нагретой и размягченной пленки. Стекание жидкости в центральную часть стержня предотвращает пластина 12, которая также способствует процессу охлаждения теплового угла 8, задерживая влагу в примыкающей к нему части стержня. Кислота или щелочь при взаимодействии с жидким стеклом химически разрушает его.

Процесс испарительного охлаждения, стимулирование конвективной теплопередачи с помощью направленного газоотвода и повышение давления газов в стержне— эти три фактора обеспечивают то, что основной объем стержня не прогревается выше температуры около 6000С, при которой обеспечивается максимальная прочность жидкостекольной смеси. Кроме того, на прочности стержня сказываются указанные выше процессы — гидратация геля и механическое разрушение пленок связующего при продувке паром, происходящие в отдельных местах стержня. В случае применения в емкости растворов- кислоты или щелочи они взаимодействуют со связующим, ускоряя его разрушение. Таким образом. основная часть стержня выбирается легко на выбивной решетке, а тонкая часть стержня, соприкасающаяся с отливкой (спекшаяся при более высокой температуре), удаляется также легко.

Для проверки прочности смеси провели замеры прочности смеси стержня без применения увлажнения и с применением.

Удобным для этого оказался стержень отливки крыши(масса отливки 3,2 т), имеющий в верхней части знак размером 0,2х0,2 м. В этом знаке после снятия верхней полуфор30.Формула изобретения

1, Литейный стержень из песчаной жидкостекольной смеси, имеющий рабочую и злаковую части и полость, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения его выбиваемости, в полости установлена емкость с жидкостью.

2. Стержень по п.1, отличающийся тем, что емкость выполнена в виде мешка из

40 нетермостойкого материала с закрытой горловиной.

3. Стержень по п.1, отличающийся тем, что под емкостью размещена водонепроницаемая пластина.

45 4. Стержейь по п.1, отличающийся тем, что емкость заполнена водой.

5. Стержень по и 1, отличающийся тем. что емкость заполнена водным раствором кислоты.

50 6.стерженьпоп.1,отличающийся .тем, что емкостьзаполнена водным раствором щелочи. мы с охлажденной отливки при помощи трубчатого резца высверливали образец диаметр6м 0,05м,высотой 0,05м и по стандартной методйке определяли его прочность.

5 Без увлажнения прочность на сжатие составила п = 2,7й0,3 МПа, с увлажнением водой — сг = 0,8й0,1 МПа, 5 НООЭ =

-0,5+0,15 МПа и 67 йаОН сг4 = 0.ба,2

МПа. Прочность образца смеси перед за10. ливкой после подсушки и, - 2,9+0,2 МПа. . По известной методике определяли выбиваемость смеси В - (оЬ- )/се 100 при йодстановке указанных значений.

Без увлажнения В1= 6,95, с увлажнением 8z = 72,47ь, что свидетельствует о значительном улучшении выбиваемости смеси стержня. Таким образом, изобретение позволяет значительно йовысить выбиваемость жидкостекольных стержневых

20 смесей, что сокращает трудоемкость выбивки (себестоимость отливок), не требует применения специальных выбивных устройств.

Интенсификация охлаждения стержня .

25 ускоряет охлаждение отливки, что во многих случаях улучшает качество отливки и сокращает время охлаждения и площади цеха, отведенные для охЛаждения Отливок.

1787653

gC Z

Составитель С. Пелехов

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова

Заказ 31 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул.Гагарина, 101