Литейная стопочная форма

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

485822

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.04.74 (21) 2016209/22-2 с присоединением заявки ¹ (51) М. Кл. В 22d 15 00

Совета Министров СССР

Опубликовано 30.09.75, Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 05.01.76 (53) УДК 621.746.043 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

А. И. Траченко (71) Заявитель (54) ЛИТЕЙНАЯ СТОПОЧНАЯ ФОРМА государственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к оборудованию для кокильного литья.

Известна литейная стопочная форма с несколькими горизонтальными резъемами, вклю- 5 чающая кокили, в середине которых установлен песчаный стержень, в котором выполнена литниковая система.

Однако в центровом стержне полости имеется стояк постоянного поперечного сечения. 1о

Поэтому после заливки и кристаллизации металла в форме трудно или невозможно удалить отливки из каждой металлической секции, так как затвердевший в литниковой системе и формах металл скрепляет все элемен- )5 ты стопочной формы в единую жесткую конструкцию. Удаление отливок возможно только путем разрушения питателей непосредственно в секциях металлических форм, например, ударами, причем это приемлемо только для хрупких материалов типа чугунов. Для пластичных сплавов, например, сталей, удаление таким способом невозможно.

Следует подчеркнуть, что отделение литниковой системы в форме, в особенности разрушение питателей путем ударов по пим, нецелесообразно по технологическим соображениям. Во-первых, возможно образование трещин в отливках, так как последние находятся в напряженном состоянии; операцию необходимо осуществлять на специализированных участках цеха с применением соответствующих приспособлений и инструмента (на заливочном участке это ухудшает условия работы обслуживающего персонала); во-вторых, удары отрицательно воздействуют на технологическую оснастку, ускоряя ее износ; в-третьих, невозможно соблюдение важнейшего технолопгческого параметра — времени выдержки отливок в форме от заливки до выбивки, так как процесс выбивки длительный и усложняет получеп11е заданной структуры металла отливок; в-четвертых, более длительное, чем предусмотрено тсхпроцессом, время пребывания в металлической форме уменьшает срок службь(! Ок111tII, посколыл i÷скоряется процеcc возникновения и развития трещин разгара.

Цель изобретения — упрощение технологии удаления отливок из секционных кок11лей и расширение номенклатуры литья.

Предлагаемая л1ггейная стопочная форма отличается тем, что песчаный стержень со стороны полости стояка снабжен системой выступов, образующих местные пережимы (сужения) поперечного сечения полости стояка, расположенных по вертикали между предназначенными для образования отливок полостями кокилей (металлических или нсразрушаю:цихся форм из друпгх материалов).

Это позволяет разделить стопочную форму

485822

65 после крис(àëëèçàöè((металла 10 местам .(срежимов стояка па отдельные секции и Ipoизводить удаление отливок из каждого кокиля без предварительного отделения литниковой системы от отливок путем разрушения питателсй.

На фиг. 1 изображена предлагаемая стопочная форма в сборе, центрально-осевой ра;рез; на фиг. 2 — поперечные разрезы сто(!очной формы по местам выступов стержня (по персжимам-сужениям .(олости стояка); ((a фпг. 3 — поперсчныс разрезы стопочной формы по местам, где стержень и- снабжен выступами (по полос(-и стояка без пережимов); . на фиг. 4 — центра »((0-осевой разрез стопочной формы, иапо IHåHHîé жидким металлом; на фиг. 5 — центрально-осевой разрез стопочной формы в промежуточный период кристаллизации жидкого металла; на фиг. 6— центрально-осевой разрез стопочной формы после кристаллизации металла (перед удалением отливок из кокилей).

Литейная стопочная форма состоит из секционных кокилей 1, 2, 3, 4 с полостями для отливок 5, 6, 7 и 8, крышки 9 и центрового стержня 10 с питателями (литниковыми ходами) 11, 12, 13 и 14 и системой выступов 15, 16 и 17, которые разделяют полость стояка на отдельные части — камеры 18, 19, 20 и 21 и образуют тонкие каналы-пережимы 22, 23 и

24, сообщающие (соединяющие) между собою камеры 18, 19, 20 и 21.

Для упрощения чертежей количество секционных кокилей 1, 2, 3 и 4 в стопочной форме принято в количестве четырех штук, однако при проектировании технологических процсссов необходимо руководствоваться производственными потребностями и технологическими соображениями, исходя из принципа о:!тимальности осуществления производственного процесса с получением максимального технико-экономического эффекта.

Рекомендуемая последовательность сборки формы следующая.

Последовательно устанавливают друг на друга секции кокилей 1, 2, 3 и 4 и накрывают крышкой 9, после чего устанавливают центровой стержень 10. Если стопочная форма имеет большую высоту, то центровой стержень 10 для удобства сборки может быть составным и тогда сборка осуществляется постепенным наращением путем чередования установки как секционных кокилей, например 1 и 2, так и отдельных частей центрового стержня 10.

При необходимости отдельные секции кокилей 1, 2, 3 и 4, крышка 9 и центровой стержень 10 скрепляются между собой, например, скобами или путем установки на форму груза (на чертежах не показано) .

Заливку предлагаемой формы осуществляют через центровой стержень 10 (фиг. 4); жидкий металл 25 заполняет все полости формы. В первоначальный момент, когда форма только что заполнена жидким металлом (фиг. 4), когда кристаллизация жидкого ме5

25 зо

55! а,(ла 20 на 0:I,ИТСИ !3 ((с(Ч I(>(10! I Ста 1(111 В форме ещ» не наб,подают я существенно отличныс процессы в сравнении с известной формой. В дальнейшем положен:(e мel(; ется.

Ооычно в существующих стопочных формах с секционными кОKилями процесс кристаллизc(ции жидкого металла протекает с соолюдснием направленного затвсрдевапия: первоначально 0àòâeðäå(3ÿåã металл в секц (о(шых кокилях, затем — 13 питатслях и в пос.!сдшою очередь -- 13 полости стояка. Полость стояка при этом играет роль прибыли, прсдпазначепа

11;((1 1(!(:оплсп!(л металл=, !(однитыва!ощсго о(Л !1(КII, 1(ПОЭТОМУ 13Ы!(ОЛ ПЯСТС(1 М clССI(В!IОИ.

Следует обр:ат!!ть особое:Il((.мине па процесс кристаллизации в стояке в известной форме: этот процесс:(ачинаегся в нижней части и зака!(чивается в верхней (стояк делается с расширяющимся кверху уклоно;() с образованием в верхней части усадочной раковины, при этом закристаллизовавшийся металл в полости стояка литников и секционных кокилях представляет собой цельный, неразделенный монолит, который не дает возможности производить разборку формы по секциям и удалять отливки из секционных кокилей без разрушения литниковой системы.

В предлагаемой стопочной форме процесс кристаллизации жидкого металла 25 в секционных кокилях 1, 2, 3 и 4, в питателях 11, 12, 13 и 14 протекает аналогично известной.

Однако в полости стояка, в отличие от известной формы, затвердевание идет иначе.

Это схематично представлено па фиг. 5, где поясняется процесс кристаллизации металла на промежуточном этапе. В это время наиболее интенсивно образуются кристаллизационные слои 26, 27, 28 и 29 в секционных кокилях 1, 2, 3 и 4 (так как металлические формы обеспечивают наиболее ускоренный отвод тепла благодаря более высокой, чем у песчаного стержня, теплопроводности) и в наиболее тоиких местах в песчаном стержне 10, а именно в каналах-пережимах, образованных выступами 15, 16 и 17. В пережи. ((ах металл затвердевает значительно раньше, чем в полости стояка, так как площадь сечения каналов-пережимов 22, 23, 24 намного меньше, чем площади сечений полости камер 18, 19, 20 и 21 (фиг. 1, 2, 3 и 5). Отношение площадей поперечных сечений каналов стояка F„, к площадям сечений каналов-пережитков Г„ должно быть не менее 1,5: 1, однако минимальные сечения каналов-пережимов лимитируются, ограничиваются пропускной способностью жидкого металла при заливке. Поэтому для практических целей для разных сплавов отношение F„è F, äîëæíî быть:

Ест F =1,5 — 20: 1, причем для специфических условий это соотношение может быть скорректировано в большую или меньшую сторону. Следует подчеркнуть, что форма сечений каналов-пережимов может быть самой различной конфигурации;

485822

Зо

40 ,!

t0

50 щелевидная (фиг. 1, 2), круглая, квадратная, трапециевидная, полукруглая и т. д.

Благодаря большим перепадам сечений, процесс кристаллизации в предлагаемой форме развивается таким образом, что на промежуточном этапе затвердевания в каналахпережимах 22, 23, 24 (фиг. 1 и 5) образуются полностью твердые оболочки 27, 28 и 29, в то время как в камерах стояка 18, 19, 20 и

21 значительная масса металла 30, 31, 32 и

33 находится еще в жидком состоянии и продол>кает подпитывать отливки. В это время металл в камерах стояка отделяется друг от друга, а згкристаллизовавшаяся оболочка 29 в канале-пере>киме 24 отделяется от жидкого металла в нижней смежной камере 20; закристаллизовавшаяся оболочка 28 в каналепере>киме 23 отделяется от жидкого металла в нижней смежной камере 19 стояка, а закристаллизовавшаяся оболочка 27 в каналепере>киме 22 отделяется от жидко "o металла в ни>кней смежной камере 18 в силу того, что жидкий металл 32, 31 и 30 в камерах 20, 19 и 18 ускоренно уменьшается в размерах из-за того, что значительная часть его расходуется на подпитку отливок, и, кроме того, из-за собственного уменьшения объемом при охлаждении и затвердеванип.

Таким образом, в предлагаемой литейной стопочной форме (в сравнении с известной) достигается принципиально новый эффект: уже на промежуточном этапе кристаллизации металл в полости стояка дифференцируется I о отдельным камерам полости стояка, которые отделяются друг от друга. B дальнейшем процесс затвердевапия идет самостоятельно, автономно*в каждом секционном кокиле 1, 2. 3 и 4. В результате, как это видно из фиг. 6, на которой показана финишная, окончательная стадия кристаллизации, ка>кдая секция кокилсй 1, 2, 3 и 4 не связана в ооласти стояка закристаллизовавшимся металлом, а отделена пустотелыми пространствами 34, 35 «36 в соответствующих камерах стояка, благодаря чему удаление отливок из кокилей производится без разрушения литниковой системы (так как она автоматически разрушается в процессе криста",.ëèçàöèè), но путем отделения друг от друга секционных кокилей с разрушением только центрового песчаного стержня О. Это имеет большое преимущество по сравпенгио со всеми известными формами не только в том, что появляется возможнос ь лучше организовать производственньш процесс (выбивку, очистку, отжиг, отделение литнпковой системы от отливок и т. д.) с соблюдением всех технологических параметров, но и применить предлагаемую форму для всех без исключения сплавов: сталей (обычных и легированных), высокопрочных чугунов с шаровидной формой графита, легированных чугунов, цветных сплавов, в том числе для сплавов с повышенной склонностью к образованию трещин, например высоколегированных сталей, содержащих повышенное количество карбидообразующих элементов (хрома, молибдена, вольфрама и т. д.), когда отделение лптнпковой системы от отливок требует большой осторожности, когда тепловую резку применить невозможно, а требуется механическая обработка резанием на станках (изготовление отливок из таких сплавов можно осуществить только в предлагаемой форме).

Описываемая литейная стопочная форма сочетает в себе преимущества известных стопочных форм (экономпя производственных площадей, благоприятные условия кристаллизации в металлических формах) и позволяет получить новый эффект: в процессе кристаллизации автоматически происходит отделение, разрыв металла в области стояка по отдельным камерам таким образом, что все секции кокилсй отделены друг от друга и кристаллпзаци г металла в их происходит самостоятельно, автономно, независимо от cìåæíûx секций.

Предмет изобретения

1. Литейная стопо иная форма, включа1ощая секционные кокили, установленный в середине кокилей песчаный стер>кень, образующий полость стояка с системой литниковых ходов, связывающих полост. формы с по IocTblo стояка, о т л и ч а ю щ а я c я тем, что, с целью упрощения технологии удаления отливок из секционных кокилей и расширения номенклатуры литья, песчашяй стержень со стороны по лости стояка снабжен выступами, образующими местные пережимы поперечного сечения стояка, причем каждый выступ расположен в вертикальной полости между полостями формы в секционных кокилях.

2. Литейная стопочная форма по п. 1, отл и ч а ю щ а я с я тем, что отношение площади поперечны сечений полостн стояка к п.чощади поперечных сечений каналов с местными пережпмами равно 1 5 — 20: 1.

485822

Фиг 5 х"., " ь,, ф 1фЧ. К+

Составитель P. Кибовский

Техред T. Миронова

Редактор Е. Шепелева

Корректор Т. Фисенко

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3171/1 Изд. № 1844 Тираж 833 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5