Центробежная установка

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«Ä784977 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 21. 11. 78 (21) 2686058/22-02 с присоединением заявки йо— (23) Приоритет—

Опубликовано 07128О. Бюллетень М 45

Дата опубликования описания 091280 (я)м. к .з

В 22 1) 13/02

Государственный комитет

СССР ио деяам изобретений и открытий (53) УДК 621.74. . 042 (088. 8 ) (72) Авторь| изобретения

A. И. Траченко, В. Ф. Балашов, М. И. Розин, A. A. Белоклоков и В. Г. Ревушкин, Всесоюзный научно-исследовательский и проектнотехнологический институт машиностроения (71) Заявитель (54) ЦЕНТРОБЕЖНАЯ УСТАНОВКА

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

Известна центробежная установка, 5 включающая изложницу, неподвижный эаливочный литниковый желоб-канал, которая снабжена дополнительно установленным соосно с иэложницей вращающимся со скоростью вращения изложни- 10 цы литниковым каналом, благодаря чему скорость вращения жидкого металла. достигает скорости вращения изложницы и этим самым предотвращаются относительные смещения слоев металла 15 в изложнице в процессе формирования отливки (1)

В связи с тем,что вращающийся литниковый канал удален на большее расстояние от поверхности изложницы (по 20 меньшей мере большем, чем толщина стенки отливки в жидком состоянии металла) то при этом имеют место следующие нежелательные явления: истекающий из торца литникового канала 25 жидкий расплав распыляется центробежными силами на круговой факел мельчайших капель — частиц, которые по пути к поверхности изложницы, взаимодействуя с кислородом воздуха, скис- gQ ляются и переохлаждаются: при ударе о поверхность изложницы в первоначальный момент заливки капли-частицы жидкого расплава в свою очередь иэмельчаются и разлетаются (раэбрызгиваются) по поверхности изложницы при этом они еще более окисляются, а в силу того, что масса частичек невелика, теплопроводность формы высока, эти частицы мгновенно кристаллизуются на поверхности изложницы (значительно раньше чем они будут накрыты постепенно поступающим жидким расплавоь в связи с чем на внешней поверхности отливки возникают такие литые дефекты, как корольки, спаи, газовые раковины, поэтому значительная часть металла используется неэффективно, непроизводительно по той причине, что здесь приходится предусматривать значительную долю металла отливки, отходящую в стружку при механической обработке при снятии - удалении де-, фектного поверхностного слоя. Все это ведет к усложнению технологии, к удорожанию продукции, к перерасходу металла, к непроизводительным трудовым затратам, к увеличенному износу режущего инструмента и станочного оборудования.

784977

Известна центробежная установка, включающая центробежную форму с приводом вращения, металлоприемникараспределителя с индивидуальным при водом вращения и непбдвижный желоб, сообщающий заливочную воронку с камерой металлоприемника — распределителя f2)

Для уравнения скорости жидкого ме. талла, поступающего в центробежную . форму, со Скоростью корпуса форьы, fQ йоступающему из желоба расплавку в камере, лйтниковых каналах приемнораспределительного устройства сообщают необходимую скорость вращения, после чего он через сливные отверстия подается в полость центробежной форьы, где формируется полая отливка.

Несмотря на тот факт, что такое решение обеспечивает уравнение ско"рости йбступающего расплава и скорости Форьы, оно имеет ряд существенных ЗО " недостатков, заключающихся в следующем.

Истекающий иэ сливных отверстий жидкий металл центробежными силами

" и -сопротивлением воздуха разрывается Я на мельчайшие капли-частицы, которые в втидте секторных факелов устремляют— ся ic поверхности Форьы окисляясь интенсивно и остывая. При этом; учитывая тот факт, что сливные отвер- З11 стия находятся на большом расстоянии от поверхности Формы (на расстоянии, ""ие менее толщины стенки центробежной

"Отлйвки в жидком состоянии металла), ФО""Йфй"-СьОУДаРЕНИИ О ПОВЕРХНОСТЬ ФОРЬЫ я в нервоначальный момент заливки капли C3W fgg MeTcL5ла в Свою очередь измельчаются в еще более мелкие частицы и разлетаются (разбрызгиваются) по поверхности формы, причем они еще силь- нее окисляются.

В силу того,что масса частичек разбрйэгавшегося "меТИллаа "невелика,теп. лопроводность форьы высока,(следовательно, теплоотдача повышена) час- 4$ тицы окисленного металла мгновенно кристаллизуются на поверхности форьы, "уо есть зйачитеиьно""раньше ""чем Они будут накрыты и растворены постепенно поступающей основной массой жидкого щ расплава.и по этой причине на внешней поверхности отливки образуются такие литейные дефекты, как корольки, спаи, окисные плены, газовые раковины. Sce

" эти йедостатки обуславливаВТ неэкономное использование металла, та . как заранее "приходится"планировать, преду сматривать сверхнормативные припусхн аа МаимаиитаейуЮ ОбрабОТКу рЕВаанЕМ"С

" тем," чтобы льйквидйрбв .Й ьмпвьредййе пос= ледствия поверхностнодефектных слоев dO отливки. Кроме то1о, "при этом имеет место повышенный износ металлорежущего инструмента, оборудованйя, удо рояййМе стоимости выпускаемой йродук. цкйа 65

Цель изобретения - разработка центробежной установки, позволяющей производить заполнение полости форьы в первоначальный момент заливки без образования брызг металла и этим саьым предотвращать образование дефектов на внешних поверхностях отливки.

Поставленная цель достигается тем, что металлоприемник-распределитель жестко закреплен к задней торцовой стенке корпуса форьы и снабжен со стороны сливных отверстий откидными патрубками-удлинителями, закрепленными с воэможностью поворота со стороны впускных торцов — тягами с вращающимся наконечником штока, пропущенного сквозь центровое отверстие заднего торца корпуса форьы и закрепленного вне форьы в направляющей с возможностью совершения в последней продольно-осевого возвратно-поступательного движения, при этом патрубки,удли нители со стороны впускных и сливных отверстий выполнены расширяющимися, а продольные оси патрубков -удлинитетелей и слйвных отверстий металлоприемника — распределителя совмещены при@ем поперечные сечения продольных каналов патрубков- удлинителей больше поперечных сечений соответствующих сливных отверстий металлоприемникараспределителя.

На фиг. 1 изображен продольно-осевой разрез центробежной установки в первоначальный -момент заливки, на фиг. 2 — продольно-осевой разрез центробежной установки на промежуточнофинишной стадии заливки.

Центробежная устансвка состоит иэ корпуса изложницы 1, в торцовой стенке которой выполнено центровое отверстие.2, крышки 3 с центровым отвер» стием 4, заливочного невращающегося желоба 5, металлоприемника — распределителя 6 со сливными отверстиями 7 и полостью 8, кронштейнов 9, жестко закрепляющих металлоприемник .-распределитель 6 к задней торцовой стенке

10 изложницы 1, патрубков-удлинителей 11 с продольными каналами 12; впускными отверстиями 13, сливными отверстиями 14, приливами 15 и 16, штока 17 с наконечником 18, тяг 19 направляющей 20 (фиг. 1,2).

С целью упрощения чертежей фиг.1, 2 введены определенные ограничения, ;а именно: показаны тольКо основные узлы центробежной установки, имеющие отношения только к той части, кото-

Рая является главной для понимания изобретения, при этом число деталей ограничено минимальным количеством, йащ3ймер, число сливных отверстий 7, "в -метвллоприемнике-распределителе 6 ° дга, число патрубков-удлмиителей 11 б два, число тяг 19 — две. Однако на практике, при проектировании, следуе исходить из конкретных данных, при этом необходимо иметь в виду, что в

784977 зависимости от размеров центробежной отливки, а следовательно, цеитробежной форьы, число вышеуказанных деталей может быть сколь угодно велико, например, по четыре, шесть, восемь и т.д. причем они могут. быть распределены в определенной последовательности как по периметру окружности, так и по длине центробежной формы.

Патрубки-удлкнители 11 со стороны впускных отверстий 13 с помощью прили-10 вов 15 закреплены к соответствующим приливам на задней стенке корпуса металлоприемника — распределителя 6 с помощью шарниров 21, а со стороны сливных отверстий 14 с помощью приливов 16 соединены шарнирами 22 с тяга- $ ми 19, которые в свою очередь шарниром 23 закреплены к наконечнику 18, штока 17, так что патрубки-удлинители

11 имеют возможность поворачиваться в шарнирных соединениях 21 в радиаль- 20 но-осевых плоскостях на заданный угол

Шток 17 снабжен наконечником 18, который может быть выполнен s вйде узла, посаженного на подшипник, благодаря.чему наконечник 18 совместно с закрепленными на нем тягами 19 и центробежной формой при ее работе может совершать вращательное движение, не вовлекая во вращение шток 17.

С другой стороны шток 17 закреплен в направляющей 20 соосно с центробежной формой и своим другим концом может быть подсоединен к силовому механизму (например, к пневмоцилиндру, к гидроцилиндру, к электромагнитному, винтовому и др. приводным механизмам), который сообщает штоку 17 продольноосевое возвратно-поступательное движение на заданную величину хода (на чертежах приводной силовой механизм не показан). 40

Порядок работы центробежной установки следующий. устанавливают шток

17 в крайнее левое положение, который посредством наконечника 18, шарнира

23, тяг 19, шарниров 22, приливов 16, 4 воздействуя на патрубки-удлинители 11 поворачивает последние вокруг шарниров 21 в рабочее положение, при этом патрубки — удлинители 11 своими рас" ширенными впускными отверстиями 13 входят в контакт с сливными отверсти- ями 7 в корпусе металлоприемника- распределителя б,охватывают приливы сливных отверстий 7 и фиксируются таким образом,что продольные оси сливных отверстий 7 и продольных каналов 12 сов- мешаются,например,так,как показано на фиг.1,где продольные оси ориентированы в радиальных направлениях. После закрепления крышки 3 в посадочном гнез- . де корпуса изложницы 1 через центро- 60 вое отверстие 4 вводят консоль заливо.чного желоба 5 в полость 8 металлоприемника-распределителя б,приводят во вращение центробежную форму,в ре- зультате чего корпус изложницы 1 сов- 65 местно с-крышкой З,кронштейнами 9,металлоприемником-распределителем б,патрубками-удлинителями 11,тягами 19 и наконечником 18 увлекаются во вращательное состояние(в неподвижном положении находятся только желоб 5 и щток

17,который покоится в направляющей

20,закрепленной вне центробежной формы1.

При достижении центробежной формой заданной угловой скорости произ водят заливку, при этом жидкий расплав 24 по каналу желоба 5 поступает

s полость 8 металлоприемника-распределителя 6 и под действием центробежных сил распределяется по сливным отверстиям 7, через которые в дальнейшем расплав йоступает в впускные отверстия 13 патрубков-удлинителей 11, протекает по продольным каналам 12 и поступает в полость формы 25 через сливные отверстия 14, при этом для большей пропускной способности (чтобы предотвратить, предупредить стопорение жидкого расплава в продольных каналах 12) поперечные сечения продольных каналов 12 патрубков-удлинителей 11 должны быть .больше поперечных сечений сливных отверстий 7 металлоприемников-распределителей 6.

В связи с тем, что металлоприемникраспределитель б и патрубки-удлинители 11 движутся с одинаковой угловой скоростью, синхронно, то при этом не может быть смещения отверстий 7, 13 относительно друг друга, причем учитывая тот факт, что впускные отверстия 13 расширены в виде чаши, то при этом обеспечиваются благоприятные условия кинетики истечения жидкого металла из сливных отверстий 7 и поступления, втекания струй в впускные отверстия 13. При выполнении сливных отверстий 14 расширенными, например в виде чаши (на фиг. 1,. 2 расширенные отверстия 14 показаны только на нижних патрубках-удлинителях 11) обеспечиваются благоприятные условия истечения струй жидкого металла 24 с концов продольных каналов 12 и поступления на поверхность формы, так как при этом имеет место(по законам гидродинамики)замедление скорости истечения расплава.

Длину патрубков -удлинителей 11 выбирают с таким расчетом, чтобы расстояние S от сливных торцов до поверхности корпуса изложницы 1 в первоначальный момент заливки было минимально необхОдимым (практически в зависимости от размеров формы, отливки, рода металла и других факторов ойо может составлять всего 1 — 8 мм), см. фиг. 1.

В связи с тем, что предложенная центробежная установка снабжена дополнительно патрубками-удлинителями

11 со специальным приводным механиз« мом, здесь (по сравнению с известным

784977 решением) достигается ряд положитель-, ных эффектов в процессе первоначального заполнения центробежной формы жид" ки«м"металлом, это: предотвращение разбрызгивания струй расплава и, следовательно, обеспечение эффективной защиты металла от окисления, практически полное выравнивание угловой и линейной скоростей пЬступающего (протекающего из сливных отверстий 14) расплава и рабочей поверхности изложницы 1, благодаря чему внешний слой отливки (со стороны контакта с рабочей поверхностью изложницы 1) получается без таких литейных дефектов, как корольки, «окйсййе йлены, спаи, газовые раковины.

Обеспечиваются отмеченные положитель- 15 ные эффекты следующими средствами.Предотвращение раздробления, распыления и окисления струй расплавленного металла 24 Пб пути следования из полости 8 металлоприемника-распределителя 6 що к поверхности изложницы 1 в первоначальный момент заливки обеспечивается тем, что потоки расплава все время обжаты, защищены со всех сторон патрубками-удлинителями 11, следовательно, воздействие находящегося в полости формы кислорода воздуха практически исключается (в известном решении патрубки-удлинители отсутствуют и по этой причине достичь такие эффекты не представляется возможным). 30

Так как расстояние S между патрубком-удлинителем 11 и поверхностью изложницы 1 ничтожно мало (1-8 мм), то линейные скорости сливного торца и поверхности формы практически равны (уг-35 ловые скорости также равны в силу того, " что конструкция жесткая, вращение синхронно), следовательно, в момент слива иэ отверстий 14 и попадания на поверхность изложницы 1 (или что то же cawoe4p на поверхность форвы) жидкий расплав

24 приобре«тает скорость поверхности изложницы 1 (как угловую, так и линейную) и благодаря этому обеспечиваются бла-. гоприятные условия растекания, распределения расплава по всей поверхности формы, без образования брызг, (в известном решении этот эффект отсутствует, так как расплав распыляет ся уже на стадии выхода из сливных отверстнй металлоприемника-распределите- О ля}.

Таким образом лредложейная центробежная установка обеспечивает благоприятные условия образования, форми " рований поверхностного слоя 26 центробежной отливки на первоначальной стадии заливки (фиг.1),предотвращая образовайие в нем таких известных дефектов, как корольки, спаи, окисные плены, неслитины. В дальнейшем процес-60 се заливки, когда поверхностный слой

5 достигнет определенной толщины, например, толщины 5-10 мм и более, шток

17 переводят в крайнее правое положение, в результате чего патрубки-рас- 65 пределители 11 с помощью тяг 19 по вернутся около шарниров 21 и займут нерабочее положение и в дальнейшем не будут иметь контакта с поступающим в полость формы 25 жидким металлом 24 следовательно, с этого мом,ента патрубки-удлинители 11 уже не будут принимать участия .в дальнейшем наращении металлом толщины стенки центробежной отливки (фиг.2), так как формирование струй 27 расплава 24 будет происходить только за счет взаимодействия расплава 24 со сливными отверстиями

7 металлоприемника — распределителя

6 и находящимся в полости формы 25 воздухом. И хотя в этот период жидкий металл будет(как и известном решении) истекать не едиными, цельными струями, а измельчаться, вредного влияния теперь быть не может, так как капли расплава уже будут поступать не на поверхность формы, а в толстый слой жидкого металла отливки

28 и полностью растворяться в ней,. образуя однородную массу, поэтому и в дальнейшем обеспечиваются благоприятные условия для высококачественного формирования центробежной отливки.

Предложенная центробежная установка позволяет по желанию производить заливку до момента полного формирования толщины стенки S отливки, при этом сливные торцы патрубков -удлинителей 11 будут находиться в погруженном состоянии (см. фиг.1, где штрихпунктирными линиями показаны границы толщины стенки отливки), но при .этом разбрызгивания, распыления струй металла не будет; но в этом случае при заливке тугоплавких металлов необходимо окрашивать торцы патрубков удлинителей 11 огнеупорными красками °

После окончания заливки патрубки-удлинители 11 поворачивают в нерабочее положение до пслной кристаллизации металла отливки 28. формула изобретения

1. Центробежная установка, сод жащая неподвижный заливочный желоб, форму с центровым отверстием и металлоприемником-распределителем с впускными и сливными отверстиями и привод, о т л и ч а ю щ а .я с я тем, что, с целью обеспечения заполнения полости формы без брызг металла и уменьшения дефектов на внешней поверхности отливки, металлоприемникраспределитель жестко закреплен на задней,. стенке формы и снабжен со стороны сливных отверстий откидными п"трубками-удлинителями, закрепленными на металлоприемнике с возйожностью поворота с помощью штока, пропущен.ного сквозь центровое отверстие задней стенки формы и закрепленного вне

784977

/7

Составитель В. Васехин

Ре акто Е. Б атчикова Тех е A Ач, Ко екто О. Ковинская

Тираж 8 9 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква Ж-35 Ра окая наб. . 4 5

Заказ 8

Филиал ППП Патент, г Ужгород, ул. Проектная, формы с воэможностью возвратно-поступательного перемещения.

2. Установка по п. 1, о т л н ч аю щ а я с я тем, что патрубки-удлинители со стороны впускных и сливных отверстий выполнены с.расширением.

3. Центробежная установка по п.1 и 2, о т л и ч а ю ц а я с я тем, что поперечные сечения продольных каналов патрубков-удлинителей больше поперечных сечений сливных отверстий металлоприемника-распределителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 448058, кл. В 22 Э 13/10, 1973

2. Патент ФРГ 9 1301876, кл. 31 13/02, 1970.