Устройство для регулирования газового обмена в литейной форме
авто::.
» т . Это
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскми
Соцмапмстмиескми
Республик
4r
Ъ
«»
«» ..
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) ЗаЯвлено 22.03.78 (2! ) 2593480/22-02 (5!)М. Кл.
В 22 D 27/14 с присоединением заявки М—
Государственный комитет
СССР (23) Приоритет по делам изобретений и открытий
Опубликовано 15.05.80. Бюллетень М 18
Дата опубликования описания 16.05.80 (53 ) УД К 62 1. 746. .46 1:62 1.746. .583(088.8 ) (72) А втор изобретения
В. Я. Мурзич (7! ) заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОВОГО ОБМЕНА
В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ
Изобретение относится к литейному производству и, в частности к технологии управления литейными процессами в газопроницаемой форме, для улучшения качества отливок.
В литейной форме в период разливки и 5 застывания металла протекают физико-химические процессы, определяющие качество отливок и физико-механические свойства их материала.
Бурное выделение газов иэ материала формы препятствует ее заполнению расплавом и является причиной образования газовых раковин в отливках н трудноотделимого механического пригара на их поверхностях. Образование такого пригара на пот5 верхностях, например стальных отливок, обусловлено химическим взаимодействием прожилок стали в материале формы с зернами кварца и сопровождается эначитель ным окислением металла, проникшего в лоры формы.
В задаче улучшения качества отливок проблема изготовления их без пригара и
c BblcoKHMH фиэикс механичеекими свойствами материала является одной иэ самых актуальных народнохозяйственных задач, направленных на бережное отношение к металлу.
Борьба с пригаром может вестись как в направлейни ослабления, так и в направлении усиления окислительных процессов, происходящих на границе жидкого металла или отливки с материалом формы. Требуемый аффект! при этом достигается путем. введения в материал формы через поры в нем восстановителей или окислителей.
В период заливки и кристаллт1зации металл, взаимодействуя с атмосферой, окисляется, образуя рельефный поверхностный слой окислов, ухудшающих свойства материала отливок.
Физико-механические свойства отливок и размеры усадочных раковин зависят от скорости кристаллизации металла в форме.
Для предотвращения химического взаимодействия поверхности металла на грани@в с формой с входящими в материал
Э 7338 формы зернами кварца могут быть использованы газы-восстановители водород или окись углерода, которые значительно уменьшают вредное влияние на поверхностный слой отливки водяных паров и углекислого газа, а также — в качестве противопригарных материалов — окислители, например кислород.
Известно устройство для регулирования газообмена в литейной форме, которое t0 включает замкнутую емкость {коробку) с перфорированной стенкой, прилегающей к форме. Указанная коробка соединена аатрубком с пневмосистемой отсоса или жагнетания агента. С помощью этого уст- t5 рсйства можно осуществлять, например, отсос газов в период заливки и эатвердевания отливки или принудительное охлаждение отливки и снижение прочности формы перед выбивкой путем продувки формы 20 увлажненным агентом, например воздухом (мни воздухом и водой), под давлением Hl.
Однако устройство при использовании вщ остаточно полно уменьшает отвод газов и интенсивность окисления на поверхностях отливок и количество раковин в них, что не обеспечивает получение изделий достаточно высокого качества, Известно также устройство, изготовленное в виде ампулы из материала, температура плавления которого выбрана в о интервале 60400 С. Ампулы иэ материала с укаэанными заданными свойствами, содержащие,, заключенные в них агенты для заданного физико-химического взаимодействия с отливкой или заливаемым металлом, размещают в необходимом количестве в материале формы на расстоянии от отливки, достаточном для теплового
40 разрушения оболочки ампулы. В период заливки и затвердевания металла под воздействием тепла в зоне теплового разруиения оболочки ампулы происходит истечение из нее агента или отсос газов от поверхности расплава или отливки с эваиуацией газов в объем ампулы, в которой лредварительно было создано заданное разрежение или размещен агент, служащий для поглощения газов или создания
Я) вакуума (геттер). Реалидация устройства улучшает процесс управления газовой сре дой в литейной форме и повышает тем самым качество отливок (21.
Однако эта ампула не может быть мно„55 гократно использована в связи с ее окончательной непригодностью в результате местного теплового разрушения оболочки, 57 4 представляющей собой первоначально одно целое.
Наиболее близким к изобретению является устройство для регулирования газового обмена в литейной форме, выполненное в виде корпуса иэ материала более тугоплавкого, чем заливаемый металл и снабженное прикрепленной к этому корпусу сменной крышкой из металла с темперао турой плавления 50-350 С и элементом иэ теплопроводного материала. И объеме ампулы заключень1 агенты требуемого химического состава под давлением, в том числе и геттеры, либо она вакуумирована.
Необходимое количество ампул размещают в материале формы на расстоянии от границы формы с отливкой, достаточном для теплового разрушения крышки ампулы под воздействием передаваемого расплавом тепла через теплопроводные элементы.
Количество ампул, заполненных необходимыми агентами и месте их размещения в материале литейной формы выбирают в зависимости от материала, размеров и конфигурации отливки. При заливке расплава в предназначенный для него объем формы тепло расплава передается как через материал формы, так и через теплопроводные элементы в сменной крышке ампулы. При тепловом воздействии крышка ампулы нагревается в зоне контакта с теплопроводным элементом до температуры плавления, при которой и происходит локальное ее разрушение, а заключенный в ампуле агент получает доступ к форме и вступает в требуемое активное взаимодействие с атмосферой формы у поверхности расплава или у поверхности отливки.
При наличии в ампуле вакуума происходит отсос газов от указанной поверхности.
Корпус ампулы можно многократно использовать при изготовлении последующих отливок (3).
Однако в процессе уплотнения формовочного материала с размещенным в нем устройством для регулирования газового обмена в готовой литейной форме проис- ходит смещение и даже отход теллопроводного элемента от крышки ампулы. Такие отход и смещение теплопроводного элемента сопровождаются проникновением формовочного материала в зону механического контакта названных деталей с наруше нием теплового контакта при заливке расплава в литейную форму и, как следствие, уменьшение надежности в работе устройства.
5 733
11ель изобретения - повышение надежности в работе устройства.
Указанная TIeJfb достигается тем, что элемент из теплопроводного материала выполнен в виде прикрепленного к крышке диффузора, узкая часть которого снабжена закрепленной в ней пробкой из материале с температурой плавления 50-250 С н обращена во внутрь полости корпуса, я широкая - снабжена закрепленной в ней 10 сеткой для предохранения внутренней пс лости диффузора от попадания в эту полость формовочного материала.
На чертеже изображено устройство для регулирования газового обмена в литейной форме, разрез.
Устройство включает корпус 1 (ампулу), выполненный из материала, температура плавления которого не ниже температуры плавления заливаемого в форму ма- 0 териала, крышку 2, скрепленную с корпусом, например с помощью резьбы, с последующей пайкой по резьбе для достижения плотности и элемент (диффузор) 3 из теплопроводного материале. Элемент
25 (диффузор) 3 выполнен в виде прикрепленного к крышке 2 диффузора. Узкая часть диффузора снабжена закрепленной в этой части пробкой 4 из легкоплавкого материала с температурой плавления 0—
Г
250 С.
Пробка 4 может быть изготовлена путем заливки легкоплавкого сплава в узкую часть диффузоря 3 непосредственно, либо путем заливки сплава в корпус, содержащий в центральной части канал для легкоплавкого сплава и резьбу на наружной части для соединения с ответной резьбой, выполненной для этого в узкой чяс40 ти диффузоря. Диффузор своей узкой частью обращен во внутрь полости корпуса 1 (ампулы), Широкая часть диффузора снабжена закрепленной в нем сеткой 5, которая предназначена для предохранения внут45 ренней полости диффузора от попадания в эту полость формовочного материала, Крышка 2 может быть выполнена из одного материала с диффузором 3.
В качестве материала пробки 4 может
50 быть взят оловянистосвинцовый сплав.
Устройство для регулирования газового обмена в литейной форме размещают в материале 6 этой формы с расчетом достижения наиболыцейэффективностиустройствя и соблюдения условий сохранения формоустойчивости участком 7 стенки, при расположении напротив этой стенки
807 6 диф зоря 39 защищенного сеткой 5, прн воздействии давления расплава и газов ня перемычку 8 из материала формы, В объеме ампулы могут быть агенты требуемого химического состава и требуеМого давления, либо вакуум.
Количество ампул, места их размещения в материале 6 литейной формы, выбирают в зависимости от материала, размеров и конфигурации отливки.
Работает устройство следующим образом.
При заливке расплава в предназначенный для него объем формы, тепло расплава передается через материал 6 формы и диффузор 3 легкоплавкой пробке 4, которяя рясплявляясь открывает доступ агент тя к форме.
При этом скоростной напор, оргянизс ванно и направлен о выходяшего из корпуса 1 устройства агенте. при движении по диффузору 3 переходит в энергию давления, и агент получает возможность на выходе из диффузора более равномерно воздействовать на материал 6 формы, проникая широким фронтом к атмосфере формы через поры и, повышая таким образом эффективность работы устройства.
При отводе атмосферы от поверхности . расплава или от поверхности отливки в объем ампулы диффузор 3 выполняет функции организующего поток канала, в начале которого имеется широкий для забора газов участок, т.е. диффузор используют в качестве конфузора. Отвод атмосферы от выбряпной поверхности начинается также после расплавления пробки из легкоплавкого материала, При наличии в ампуле вакуума или гет« теров, например кальция, бария, происходит отсос газов из эоны, находящейся напротив диффузоря 3.
Когда в форму вводят восстяновители, например окись углерода, водород, то они восстанавливают металл из окислов и нейтрализуют нежелательные влияния углекислого газа и паров воды ня поверхностный слой отливки.
Когда в форму вводят окислители, например кислород, то происходит либо создание восстановительной атмосферы прн избытках углеродсодержяших веществ в форме, либо окислительной при их отсутствии или недостатке.
Когда в форму вводят инертные газы, например аргон, то это обеспечивает замедление происходящих в форме реакций.
733S57 а а I 4 ° 4 ФээаэФ II .э ° 4 44В Ф
° ° gl ° а ВЭ 4 Э а а ° ° f14 ВЭ Э Эа
Э ФI ВФ 44\44 44 ВЭФ ВВ 44 ° ° 44 а 4 ° В
I I
Э,ФЭ ° . Ф ° ЭЭ 4 ЭЭЭЭ
Э
°,В Э ° ° c В аа, 4 Э э а ° 44
Э ° 44 ° ° °
Э ° Ф ° Э а °
4 Э °
Э Э °
° °
Э
° а ° °
\ а
° °
4, 4
Э
Э
Э
4 °
Э ° В
° Э Э
4 ° а ° ° O а
° ааа ° .а ° а э ° ° Э °
° 4 а ° ° а Э ° ° ° °
4» ° ° ° ° В ФЭ
° 4 ° ° °
° °
° °
° Ф Э °
° °
Ф
Ф ° а
Ф ° I ° аа ° Э а ° Э ЭЭЭаЭf ° ° I
В
° ° ° ° ° ° ° ° ° ° ° эа ° эаааэ
° Ф а ° ° ° ° ° ° аа ° °
° °
° °
° Ф
ЦНИИПИ Заказ 2236/17 Тираж 889 Подписное
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
В случае применения ампул, заполненных каким-либо горючим газом, например метаном, происходит необходимый подогрев формы, который позволяет регулировать скорость кристаллизации. Применяя ампулы, заполненные увлажненным воздухом, водой или гелием, осуществляют принудительное охлаждение отливки и уменьшают прочность формы перед ее выбивкой. о
Особенности использования смонтированного в объеме корпуса {ампулы) теплопроводного диффузора 3, несущего в узкой части закрепленную в ней пробку 4 из легкоплавкого материала, а в широкой- зап итную сетку 5 вместо известных легкоплавкой крыши и контактирующего с ней теплопроводного элемента обеспечат при использовании качественные изменения, которые состоят в безотказном действии устройства, обусловленном наличием надежного контакта между скрепленными теплопроводным и легкоплавким элементами; повышенной интенсификации литейных процессов, обусловленной улучшенной органиэацией направления потоков газов с помощью диффузора 3 (конфузора); возможности многократного использования и крышки 2 и скрепленного с нею теплопроводного элемента 3 (диффузора); экономии легкоплавкого материала, потребного только на изготовление пробки 4- (а не большой сравнительно с нею известной . крышки); упрошении монтажа устройства в материале литейной формы, обусловлен- З5 ное отказом от соблюдения мер предосторожности, связанных с необходимостью (как в известном устройстве) сохранения контакта между теплопроводным и легкоплавким элементами, Формула изобретения
Устройство для регулирования газового обмена в литейной форме, содержащее корпус, выполненный из более тугоплавкого материала, чем заливаемый металл с полостью для размешения агента под давлением или создания вакуума и крышкой, и элемент из теплопроводного материала, отличающееся тем,что,сцелью повышения надежности в работе устройства, элемент из теплопроводного материала выполнен в виде прикрепленного к крышке диффузора, узкая часть которого снабжена закрепленной в ней пробкой из материала с температурой плавления
50-250 С и обращена во внутрь полости корпуса, а широкая — снабжена закрепленной в ней сеткой для предохранения внутренней полости диффузора от попадания в эту полость формовочного материала.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
М 337 197 кл В 22 Х) 47/02 В 19684
2, Авторское свидетельство СССР
N 53 1656 ° кл. В 22 D 47/02В 1975.
3. Авторское свидетельство СССР № 532473, кл. В 22 9 27/14, 1975.
