Литейная форма для получения полых отливок

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью в металлические формы. Литейная форма для получения полых отливок содержит металлическую основу с упорами и формообразующие части внутренних полостей отливок в виде полусферы, конуса, пирамиды и их сочетаний с однозначными литейными уклонами 20-85^o к плоскости больших оснований. В форме выполнены дополнительные полости, стенки которых сопряжены с упорами на расстоянии l = (0,4-4,0) r от меньшего основания обжимаемой части формы, наиболее удаленного от поверхности разъема, где r - расстояние от геометрической оси полости формы до наиболее удаленной точки в плоскости меньшего основания обжимаемой части формы, наиболее удаленного от поверхности разъема. Особенность литейной формы заключается в использовании литейных уклонов обжимаемых формообразующих частей и естественной усадки (уменьшения размеров) отливки и технологических приливов, получаемых в дополнительных полостях, стенки которых сопряжены с упорами, для постепенного перемещения отливки с обжимаемых частей формы в сторону меньшего основания и снижения при этом усилий их обжатия. 5 ил.

Изобретение относится к производству полых отливок, которые используют многие отрасли промышленности, в том числе машиностроение, приборостроение, металлургия и строительных материалов.

Известны литейные металлические формы для получения полых отливок [1] Их недостатками является неподатливость, приводящая к появлению напряжений и образованию трещин в отливках.

Части формы, выполняющие внутренние полости отливок, обжимаются в результате усадки последних при охлаждении, что приводит к деформации отливок, вплоть до разрушения (образованию трещин). В связи с этим такие части (стержни, болваны) удаляются из отливки раньше, чем отливки из формы. Для извлечения обжимаемых частей форм применяют различные приводные механизмы, усложняющие кокильные станки. При этом в форме предусматривают упоры для отливок, чтобы предотвратить их перемещение вместе с удаляемыми частями. Удаление обжимаемых частей осуществляется в определенном узком интервале температур, так как с понижением температуры отливок возрастают усилия обжатия, а следовательно, и усилия удаления (подрыва) обжимаемых частей формы, что приводит к дополнительной деформации особенно массивных частей отливок.

Указанный недостаток устранен в формах, в которых предусмотрены неподвижные упоры, поддерживающие отливку в период подрыва (начала перемещения) обжимаемых частей формы.

Однако такие упоры не всегда предотвращают деформацию отливок, так как усилия удаления обжимаемых частей формы остаются высокими, особенно при запаздывании этой операции при изготовлении крупных отливок, а точно определить момент подрыва невозможно при имеющихся литейных параметрах. Кроме того, использование таких упоров не исключает применения сложных приводных механизмов и не упрощает кокильных станков.

Цель изобретения создание такой конструкции литейной формы, которая обеспечила бы улучшение качества отливок и упрощение приводного механизма путем снижения усилий обжатия внутренних частей формы за счет перемещения отливки в сторону меньших оснований обжимаемых частей формы при усадке дополнительных приливов.

Цель достигается тем, что в литейной форме для получения полых отливок, содержащей металлическую основу с упорами и формообразующие части внутренних полостей отливок, формообразующие части внутренних полостей отливок выполнены в виде полусферы, конуса, пирамиды и их сочетаний с однозначными литейными уклонами 20-85^о к плоскости больших оснований, при этом в форме выполнены дополнительные полости, стенки которых сопряжены с упорами на расстоянии l (0,4-4,0) r от меньшего основания обжимаемой части формы, наиболее удаленного от поверхности объема, где r расстояние от геометрической оси полости формы до наиболее удаленной точки в плоскости меньшего основания обжимаемой части формы, наиболее удаленного от поверхности разъема.

Особенность литейной формы заключается в использовании литейных уклонов обжимаемых формообразующих частей и естественной усадки (уменьшения размеров) отливки и технологических приливов, получаемых в дополнительных полостях, стенки которых сопряжены с упорам, для постепенного перемещения отливки с обжимаемых частей формы в сторону меньшего основания и снижения при этом усилий их обжатия.

В известных формах литейные уклоны формообразующих частей внутренних полостей отливок (обжимаемых частей), равные 1,5-6^о (или 0,5-5% от высоты стенок), не выполняют поставленную задачу, так как для постепенного перемещения отливок с обжимаемых частей формы в сторону меньшего основания требуются дополнительные полости, превышающие обычные габариты форм.

В предлагаемом решении формообразующие части внутренних полостей отливок выполнены с уклонами в пределах 20-85^о, что обеспечивает перемещение отливок с обжимаемых частей формы в сторону меньшего основания при длине дополнительных полостей, не превышающей 4r, что укладывается в габариты обычных литниковых систем прибылей и выпоров. Верхний предел литейного уклона обоснован экспериментально путем изготовления отливок с различными литейными уклонами, а нижний диктуется экономической нецелесообразностью вследствие повышения габаритов форм.

В известных формах дополнительные полости предусматривают для оформления литниковой системы, прибылей и выпоров, которые не выполняют поставленной задачи постепенного перемещения отливки с обжимаемых частей формы в сторону меньшего основания, так как они не связаны с упорами, имеют неопределенные длину и расположение. В предлагаемом решении дополнительные полости в форме расположены со стороны меньшего основания и выполнены для получения дополнительных приливов (в том числе прибылей, выпоров и литниковой системы), которые связаны с упорами, расположенными на определенном расстоянии l (0,4-4,0)r и играют роль тяг, которые перемещают отливку в сторону меньшего основания, уменьшая усилия обжатия вплоть до 0.

Упоры в известных формах сопряжены с полостями, оформляющими непосредственно отливки, в неопределенном месте, не сопряжены со стенками дополнительных полостей и не связаны с дополнительными приливами. Поэтому они удерживают отливку в том положении, в котором она сформировалась, следовательно, не выполняют поставленной задачи.

В предлагаемом решении упоры в форме выполнены со стороны меньших оснований обжимаемых частей формы на расстоянии l (0,4-4,0)r и сопряжены со стенками дополнительных полостей, оформляющих приливы. Дополнительные полости по конфигурации могут полностью или частично совпадать с формирующими полостями и представлять их продолжение. Поэтому такие упоры в сочетании с дополнительными приливами в отливках обеспечивают перемещение последних в сторону меньших оснований обжимаемых частей формы.

На фиг.1 изображена литейная форма: а) с упорами для изготовления отливок с одной внутренней полостью в виде усеченного конуса с однозначными уклонами, равными 90 ϕ; б) то же, с отъемными упорами; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг. 3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4,5 то же, с упорами, совпадающими с границей формообразующей поверхности.

Форма включает металлическую формообразующую часть 1 внутренней полости отливки, металлическую формообразующую часть 2 наружной поверхности отливки с огнеупорным покрытием 3. Упоры 4 могут быть выполнены отъемными. В форме выполнены дополнительные полости 5, стенки которых сопряжены либо с отъемными упорами 4, либо с упорами 6, выполненными в стенке корпуса.

Упоры 4 и 6 расположены на расстоянии l (0,4-4,0)r со стороны меньшего основания.

Дополнительные полости 5 частично совпадают с конфигурацией формирующих полостей 7 и представляют собой их продолжение. На фиг.4 и 5 показан вариант, когда плоскость упора 4 или 6 совпадает с границей формообразующей полости 7, т.е. l 0 при r 0. При этом расположение и вид сверху дополнительных полостей 5 не изменяется в зависимости от конфигурации обжимаемых частей формы, представленных в виде конуса (сплошные линии) и полусферы (штриховые линии).

Технологические приливы отливки, получаемые в полостях 5, опираются на упоры 4 или 6 и по мере охлаждения уменьшаются на величину Δ l, осуществляя плавное перемещение отливки с обжимаемых частей формы на такую же величину. Это приводит к тому, что степень обжатия выступающих частей формы уменьшается пропорциональной величине и отливка деформируется меньше или совсем не деформируется в зависимости от расстояния l, которое связано с уклоном стенок отливки (90 ϕ), размером r и свойствами материалов отливки и формы. При таких условиях происходит плавное перемещение отливки с обжимаемых частей формы и уменьшение степени их обжатия, что обеспечивает легкое извлечение ее из формы при выбивке. Верхний предел коэффициента (4,0) для расчета величины l обосновывается нецелесообразностью увеличения габаритов формы. Нижний предел (0,4) проверен экспериментами при изготовлении конусных отливок с различными r и ϕ.

Упоры 4 могут быть выполнены из материала с большим коэффициентом термического расширения. Их термическое расширение во время заливки формы и охлаждения отливки увеличивает перемещение последней относительно обжимаемых частей формы и дополнительно снижает усилие обжатия, а также позволяет уменьшить габариты формы за счет сокращения расстояния l от меньшего основания выступающих частей до упоров.

Формула изобретения

Литейная форма для получения полых отливок, содержащая металлическую основу с упорами и формообразующие части внутренних полостей отливок, отличающаяся тем, что формообразующие части внутренних полостей отливок выполнены в виде полусферы, конуса, пирамиды и их сочетаний с однозначными литейными уклонами 20 85^o к плоскости больших оснований, при этом в форме выполнены дополнительные полости, стенки которых сопряжены с упорами на расстоянии l (0,4 4,0)r от меньшего основания обжимаемой части формы, наиболее удаленного от поверхности разъема, где r расстояние от геометрической оси полости формы до наиболее удаленной точки в плоскости меньшего основания обжимаемой части формы, наиболее удаленного от поверхности разъема.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5