Устройство для центробежного литья

 

Использование: для литья малогаборитных деталей в вакууме или среде инертного газа. Устройство состоит из корпуса, размещенного внутри герметичной полости предварительного вакуумирования, образованной обечайкой, корпусом, крышками. Внутри корпуса располагается центробежный узел с установленной на его оси заливочной формой. На приливах корпуса устанавливается тигель-кювета с шихтой. В днище тигля соосно приемному литнику формы выполнено отверстие, закрываемое выплавляемой пробкой из материала шихты. Плавление шихты осуществляется горелкой, установленной в системе подвески, позволяющей перемещать горелку в процессе плавления для его интенсификации. Полость корпуса герметизируется крышкой, имеющей окно для визуального наблюдения за процессом плавки. Устройство снабжено системой вакуумирования и обеспечения инертной среды в зоне плавления. При расплаве пробки и поступлении металла в форму включается центробежный узел. Для предотвращения нарушений условий плавления металла служит предохранительный клапан. 1 ил.

Изобретение относится к малой металлургии и может быть использовано для литья малогабаритных деталей, например зубных протезов, из цветных, в том числе благородных, металлов, а также высоколегированных сплавов.

Известны устройства для центробежного литья, содержащие ротор с установленной на нем формой для расплавленного металла и литниковой системой.

Недостатки этих устройств низкая производительность, большой пpоцент бракованных отливок, обусловленный окислением металла, невозможность получения отливок из циркония, титана, поскольку такие отливки получают в среде инертного газа или в вакууме. Аналоги не позволяют выполнить эти условия.

За прототип как наиболее близкая по технической сущности к предлагаемому устройству принята установка для центробежной заливки форм. Установка содержит корпус, установленный на роторе с вертикальной осью вращения, механизм управления положением плавильного узла.

Недостатки этого устройства аналогичны недостаткам аналогов. Более того, прототип имеет низкую производительность из-за значительной трудоемкости настройки устройства.

Цель изобретения повышение эффективности устройства путем повышения производительности труда, расширения технических возможностей устройства и снижения экономических затрат на каждую отдельную плавку.

Цель достигается тем, что центробежный узел выполнен в виде электродвигателя с установленной на его оси формой для заливки расплавленного металла. Плавление металла осуществляется в тигле, кинематически не связанном с центробежным узлом, а расплавленный металл подается в форму через отверстие в тигле, закрытое пробкой из металла шихты, которая плавится по мере расплава шихты. Центробежный узел и тигель расположены в герметично изолированной емкости с возможностью отсоса из нее воздуха или наполнением ее инертным газом, например аргоном. Для расплава металла используется плазменная горелка как наиболее доступный источник высокой температуры, позволяющий при визуальном контроле за процессом плавки осуществить быстрое плавление шихты. Для ускорения процесса откачки воздуха из вакуумированной полости, что позволяет производить плавление шихты с более высокой ее начальной температуры, вакуумируемая полость снабжена дополнительной буферной камерой предварительной откачки воздуха, газодинамически связанными через запорные узлы друг с другом. В крышке герметизируемой полости установлено стекло, позволяющее наблюдать за процессом плавки металла. Вакуумирование полости осуществляется вакуумным насосом. При заполнении вакуумируемой полости инертным газом, для предотвращения попадания в полость воздуха, рабочая полость снабжена предохранительным клапаном.

На чертеже показано устройство для центробежного литья.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виде цилиндрического стакана, внутри которого устанавливается электродвигатель 2, на валу которого устанавливается литейная форма 3. Коаксиально стакану 1 установлена обечайка 4 с крышками 5 и 6. Элементы 1, 4, 5, 6 образуют герметизируемую полость. Герметизация полости стакана 1 осуществляется крышкой 7, в которой выполнено оптически прозрачное окно 8. Полость стакана и герметизирующая полость соединены газоходом 9. На корпусе 1 выполнены приливы 10, на которые устанавливается тигель-кювета 11 с расплавляемым металлом 12. В днище выполнено соосно литнику 13 отверстие, закрываемое пробкой 14. Посредством узла 15, обеспечивающего подвеску горелки и ее перемещения для интенсификации процесса плавления с компенсацией силового воздействия, обусловленного перепадом давления между полостью стакана и окружающей средой, установлена герметично горелочная головка 16. Для сброса избыточного давления при работе с инертными газами устройство снабжено газоходом 17 с клапаном 18. На газоходе 9 установлены вентили 19 и 20. Для уменьшения объема стакана 1 в нем располагается балластное тело 21. Дополнительно устройство снабжено шарниром 22, с помощью которого устанавливается на корпусе 1 крышка 7, причем фиксация последней осуществляется застежкой 23. Устройство оснащено вакуумным насосом 24, соединенного газоходом 25 посредством вентиля 19 с газоходом 9, а также источником инертного газа 26, соединенного газоходом 27 посредством вентиля 20 с газоходом 9. Устройство имеет источник питания 28 двигателя 2 и систему управления его работой, например в виде выключателя 29.

Устройство работает следующим образом.

Процессу плавки металла предшествуют следующие операции. Посредством вентиля 19 и газохода 9 вакуумный насос 24 газодинамически связывается с герметизирующей полостью, из которой отсасывается воздух. В муфельной печи производится нагрев тигля 11 с заложенной шихтой 12. Отверстие тигля закрыто пробкой 14. При прогреве тигля в муфельной печи до 800-1000^оС и достижения в герметизирующей полости максимального разряжения, что определяется техническими возможностями вакуумного насоса 24, тигель 11 устанавливается в стакане 1 на приливы 10. Стакан 1 закрывается крышкой 7, которая фиксируется защелкой 23. Тем самым устройство готово к работе.

С помощью вентиля 19 обе полости связываются друг с другом, в результате чего резко падает давление в полости стакана до величины V_Б/(V_A+V_Б) много меньше атмосферного, где V_Б подразумевается свободный объем стакана 1, а V_A объем герметизирующей полости. Далее с помощью вакуумного насоса 24 значительно быстрее, чем обычно, производится отсос газа из полости стакана. При достижении в полости стакана требуемого давления, что контролируется по мановакуумметру включается горелка 16 и производится плавление шихты 12, если металл необходимо разливать в среде вакуума. Поступающие от горелки и выделяющиеся в процессе плавления газы отсасываются вакуумным насосом 24. Если же плавку шихты и плавление металла необходимо производить в среде инертного газа, то после достижения в полости стакана 1 максимального разрежения вентиль 19 закрывается, насос 24 выключается, а посредством вентиля 20 в полость стакана 1 из баллона 26 подается инертный газ, при этом давление в полости не должно быть выше 0,8 величины атмосферного давления, что позволяет обеспечить надежность закрытия полости 1 крышкой 7.

Аналогично, как и при плавке в среде вакуума, в среде инертного газа при достижении требуемого давления в полости стакана горелкой 16 осуществляется плавление шихты 12. Избыточное давление в полости стакана стравливается через клапан 18. Процесс плавки контролируется через окно 8, а интенсификация процесса плавления шихты производится за счет перемещения горелки 16 в узле подвески 15. По мере расплава шихты 12 и прогрева пробки 14, последняя расплавляется и открывает доступ расплава к летнику 13. При начале истечения расплава из тигеля 11, что наблюдается через окно 8, с помощью выключателя 29 включается двигатель 2. За счет центробежных сил расплав металла полностью заполняет полости формы 3.

В связи с тем, что в предлагаемом устройстве масса вращающихся частей значительно меньше, чем в обычно применяемых для этих целей устройствах, то и максимальное число оборотов вала двигателя набирается за значительно более короткое время. Это позволяет использовать центробежные силы в полной мере до начала снижения текучести металла в форме, в результате чего качество отливок будет более высоким.

Таким образом, кроме указанных выше достоинств, предлагаемое устройство позволяет уменьшить его габаритные размеры, поскольку при подготовке шихты к литью и сам процесс литья не требуют сложных пространственных перемещений элементов устройства, что приводило к необходимости увеличения объема корпуса устройства. Следовательно, предлагаемое устройство является малогабаритным, компактным и портативным.

Более того, поскольку для снижения габаритных размеров подобных устройств в качестве источников энергии для плавления используются электромагнитные поля, в том числе СВЧ поля, что приводит не только к усложнению конструкции устройства, и необходимости обеспечения подвода охлаждающей жидкости, но и к нежелательному электромагнитному воздействию на обслуживающий персонал. Предлагаемое устройство более просто конструктивно и безопасно в работе.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ, содержащее корпус с размещенными в нем двигателем, форму для заливки с приемным литником, тигель с шихтой и с отверстием в днище, соосным с приемным литником, плавильное приспособление, отличающееся тем, что оно снабжено камерой предварительного вакуумирования, сообщенной с полостью корпуса посредством газохода, объем полости камеры предварительного вакуумирования составляет 5-10 свободных объемов полости корпуса, а корпус выполнен в виде стакана, герметично закрываемого крышкой, имеющей оптически прозрачное окно, внутри корпуса выполнены приливы, на которых расположен тигель с шихтой, причем в отверстии тигеля размещена выплавляемая пробка из материала шихты, плавильное приспособление выполнено в виде горелки, установленной герметично на корпусе посредством специальной системы подвески, при этом устройство имеет систему вакуумирования полостей с управлением последовательностью их работы, систему подвода инертного газа с клапаном сброса избыточного давления и систему управления работой электрического двигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1