Устройство для получения полых слитков

 

Изобретение относится к литейному производству и металлургии и может быть использовано для получения полых литых заготовок. Устройство содержит поддон, изложницу и центральный стержень, установленный на валу с возможностью вращения. С центральным стержнем с помощью продольных выступов в виде ласточкина хвоста соединены сектора. Диаметрально противоположные сектора между собой соединены внахлест и имеют возможность радиального перемещения. После сборки устройства приводят во вращение центральный стержень. Сектора под действием центробежных сил расходятся и образуют жесткий круговой замкнутый контур. В процессе кристаллизации залитого в изложницу металла развиваются усадочные процессы. Под действием усилий усадки металла сектора перемещаются в радиальном направлении к центру стержня. Усадка затвердевающего металла происходит свободно. Обеспечивается получение слитков без усадочных дефектов. 3 ил.

Изобретение относится к литейно-металлургическому производству, в частности к производству полых литых заготовок, слитков, отливок.

Известно устройство для получения полых слитков, содержащее изложницу, поддон и центральный стержень с возможностью вращения, выполненный конусообразной формы с эксцентриситетом относительно его геометрической оси. Нижний торец стержня размещен в антифрикционном графитовом вкладыше в углублении поддона (SU, патент 1802742, B 22 D 7/04, 1993).

Недостатком данного устройства является монолитность центрального стержня, что приводит к заклиниванию стержня под действием усилий усадки при затвердевании и охлаждении залитого металла, тем самым усложняется извлечение стержня и приводит к образованию на внутренней поверхности слитков дефектов в виде утяжин и заворотов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для получения полых слитков, содержащее поддон, изложницу и центральный стержень, образующий рабочий орган в виде наборных стержней, закрепленных верхней частью с помощью шариков в дисковой оправке, размещенной в упорном стакане, закрепленном на валу (RU, патент 2095187, B 22 D 7/04, 1997).

Недостатком данного устройства является сложность конструкции центрального стержня недостаточной жесткости, что затрудняет его извлечение на ранней стадии затвердевания металла и тем самым может повлиять на правильность геометрической формы формируемого отверстия в слитке.

В этой связи важнейшей задачей является создание новой конструкции устройства рабочего органа с установленным центральным стержнем, снабженным секторами с продольными выступами, выполненными в поперечном сечении в виде ласточкина хвоста и соединенными с ответными продольными пазами центрального стержня, образующими при вращении жесткую конструкцию, исключающую извлечение стержня на ранней стадии кристаллизации металла при формировании отверстия в слитке, что повышает надежность в работе, обеспечивает податливость стержня до конца формирования отверстия и возможность свободного извлечения стержня после затвердевания слитка, получение полости в слитке требуемой геометрической формы без дефектов усадочного происхождения и качественного литого металла слитка.

Техническим результатом заявляемого устройства для получения полых слитков является создание жесткой конструкции вращательного рабочего органа и в то же время податливой при возникновении усадочных усилий при затвердевании металла с возможностью регулирования скорости вращения во время заливки металла и осуществления реверсивного вращения в период затвердевания металла, что позволит разработать новый технологический процесс формирования полости в затвердевающем слитке с новыми возможностями автоматизации и механизации производства полых литых заготовок на более высоком техническом уровне.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для получения полых слитков содержит поддон, изложницу и установленный на валу с возможностью вращения центральный стержень, снабженный секторами с продольными выступами, выполненными в поперечном сечении в виде ласточкина хвоста и соединенными с ответными продольными пазами центрального стержня, а каждые пары диаметрально противоположных секторов, соединенных между собой внахлест, с возможностью радиального перемещения, при смыкании образуют замкнутый наружный круговой контур центрального стержня.

Создание нового устройства для получения полых слитков позволяет разработать новую компактную, жесткую и податливую конструкцию вращательного рабочего органа, снабженного секторами, соединенными с центральным стержнем посредством ласточкина хвоста с возможностью их радиального перемещения под действием усилий усадки, возникающих при затвердевании и охлаждении металла слитка.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного решения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого решения по совокупности признаков позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "новизна" действующего законодательства. Для проверки соответствия изобретения требованию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками изобретения, результаты которого показывают, что изобретение для специалиста не следует явным образом из известного уровня техники.

Следовательно, изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для получения полых слитков в продольном (сечение Б-Б); на фиг.2 - поперечное сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - сечение В-В.

Устройство содержит поддон 1, изложницу 2 и установленный на валу 3 с возможностью вращения центральный стержень 4, снабженный секторами 5 с продольными выступами 6, выполненными в поперечном сечении в виде ласточкина хвоста, которые соединены с ответными продольными пазами 7 центрального стержня 4. При этом каждые пары диаметрально противоположных секторов соединены между собой внахлест с возможностью радиального перемещения и образуют замкнутый круговой контур 8 центрального стержня 4. Величина зазора 9 в соединениях ласточкина хвоста между выступами 6 и пазами 7 выбирается в зависимости от величины линейной усадки сплава, из которого нужно получить полый слиток (фиг.1, 2).

Центральный стержень с секторами при вращении образует компактный, жесткий и в то же время податливый рабочий орган. При вращении сектора 5 имеют возможность перемещаться под действием центробежных сил и занять крайнее положение. После заливки металла через разливочную емкость 10 (фиг.1) под действием сил усадки затвердевающего металла 13 (фиг.3) сектора 5 имеют возможность перемещаться к центру, обеспечивая податливость центрального стержня 4 и тем самым свободную усадку полого слитка. Вал 3 рабочего органа поддерживается консолью 11, закрепленной на колонне 12.

Работа данного устройства заключается в следующем.

Перед заливкой производится сборка и подготовка устройства. На поддон 1 устанавливают изложницу 2 и на валу 3 с возможностью вращения центральный стержень 4, снабженный секторами 5 с продольными выступами 6, выполненными в поперечном сечении в виде ласточкина хвоста, которые соединяют с зазором с ответными пазами 7 центрального стержня 4 (фиг.1, 2).

После сборки и подготовки устройства для получения полого слитка центральному стержню 4 через вал 3 сообщается вращательное движение. Под действием центробежных сил сектора 5 расходятся в радиальном направлении и образуют жесткий круговой замкнутый контур, конфигурация которого соответствует требуемой геометрии формируемой полости. Затем производят заливку металла.

При формировании полого слитка в затвердевающем вокруг центрального стержня 4 металле развиваются усадочные процессы, вызывающие сокращение линейных размеров получаемой в слитке полости (фиг.3). Под действием усилий усадки сектора 5 будут перемещаться в радиальном направлении к центру за счет уменьшения зазоров в соединениях ласточкина хвоста, чем достигается податливость вращательного рабочего органа, обеспечивается свободная усадка затвердевающего металла и исключается возможность образования дефектов усадочного происхождения (трещин и др.).

При достижении температуры слитка, равной температуре солидуса и ниже, центральный стержень после остановки беспрепятственно извлекается из сформированной внутренней полости в слитке.

Таким образом, вышесказанное свидетельствует о выполнении предлагаемого устройства в следующей совокупности условий: предлагаемое устройство для получения полых слитков с созданием новой конструкции центрального стержня, образующего вращательный рабочий орган с саморегулируемой податливостью и необходимой жесткостью; подтверждена возможность осуществления изобретения в соответствии с описанием и предлагаемым чертежом; устройство изобретения способно обеспечить достижение заявляемого технического результата.

Следовательно, изобретение соответствует требованиям "промышленного применения".

Формула изобретения

Устройство для получения полых слитков, содержащее поддон, изложницу и установленный на валу с возможностью вращения центральный стержень, отличающееся тем, что центральный стержень снабжен секторами с продольными выступами, выполненными в поперечном сечении в виде ласточкина хвоста и соединенными с ответными продольными пазами центрального стержня, а каждые пары диаметрально противоположных секторов соединены между собой внахлест с возможностью радиального перемещения и при смыкании образуют замкнутый наружный круговой контур центрального стержня.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3