Способ изготовления литейных форм и устройство для его осуществления

 

Союз Советски к

Социапистичесиик

Рес у

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 28.02.82. Бюллетень №8 (5I)M. Кл.

В 22 С 9/02

3Ьаудврстеенный каинтет

СССР ио делен нзааретений и атнрытий (53).УДК 621. .744.3((088.8) Дата опубликования. описания 28.02.8, >,. (1

P.Ë. Снежной, С.Л. Бураков, Г.В. Немченкь и- А.Г. Мирошниченко

Г у : - ° ., Р

1 о

/

Научно-исследовательский институт специальных способов литья (72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель

0 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫ> ФОРМ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам изготовления отливок с использованием покрывающих модель защитных элементов, например полимерных пленок.

Известны способы изготовления отли5 вок, включающие покрытие модели защитным элементом, заполнение опоки огнеупорным наполнителем и его вакуумироваme/.).

Наиболее близким по технической сущ.ности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ, включающий нагрев защитного элемента, воздействие !

5 на внутреннюю поверхность защитного элемента давлением выше атмосферного с одновременным вводом защитного элементаа во внутреннюю полость модельно-кон.тейнерной оснастки и засыпкой атой по-; лости зернистым огнеупорным наполните" лем, вакуумирование зернистого огнеупорного наполнителя, разделение формы и молельно-контейнерной оснастки(2).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, включающее мерный бункер с системой подачи в него воздуха под избыточным давлением, под-. вижный запирающий элемент, рамку с прикрепленным к ней защитным элементом, молельно-контейнерную оснастку в составе вакуумного контейнера, модели и под« модельной плиты и механизма прижима контейнера к бункеру и энергоизлучатели для нагрева защитного элемента(31.

Бель изобретения - повышение производительности и улучшение качества поверхности форм.

Поставленная цель достигается тем, . что в способе, включающем нагрев защитного элемента, воздействие на внутреннюю поверхность защитного элемента давлением выше атмосферного с одновременным вводом эашитного элемента во внутреннюю полость модельно-контейнерной оснастки и засыпкой этой полости зернистым огнеупорным наполнителем, вакуумирование зернистого огнеупорного наполнителя, разделение формы и модельно-контейнерной оснастки, огнеупорный наполнитель засылают .во внутреннюю полость модельно-контейнерной оснастки под давлением

0,2-0,5 атм, а затем повышают давление до 1,0-2,0 атм.

Одновременно с воздействием на внутреншою поверхность защитного элемента давлением выше атмосферного или после 40 него на наружную поверхность защитного элемеита воздействуют вакуумом в пределах 150-570 мм рт. ст.

В устройстве> включающем мерный бункер с системой подачи в него воздуха 15 под избыточным давлением, подвижный запирающий элемент, рамку с прикрепленным к ней защитным элементом молельно-контейнерную оснастку в составе вакуумного контейнера, модели и под- щ . модельной плиты. и механизма прижима контейнера к бункеру, и энергоизлучатели для нагрева защитного элемента, подвижшяй запирающий элемент выполнен в виде полого корпуса, в котором располо- 25 жены энергоизлучатели пля нагрева защитного элемента.

11а фиг. 14 представлено устройство для реализации предлагаемого способа.

Мерцьш резервуар 1 заполняют огне- 50 упорным наполнцтелем 2. Под стфорками 3 дн>ппа помещают рамку 4 с закреплен)лям в ней защитным элементом 5, например полиэтиленовой пленкой. После нагрева последней за счет тепла нагрева35 телей 6, вмонтированных в створках 3 д ппца через латрубок 7 и фильтры 8., огнеупорный напол п тель сообщается с источ>лисом избыточного давления. Перед этим мерный резервуар 1 с наполнителем 40

2 герметизируется, Механизмом 9 модельно контейнерная оснастка, содержащая контейнер 10, прижимается к резервуару 1 и створки 3 днища раскрываются (фнг. 2) специальным механизмом.

Огнеупорный наполнитель 2 заполняет контейнер 10, Q защитный элемент 5 плотно облегает модель 11, и контейнер

10 (его внутреннюю полость), так как воздух удаляется через фильтры 12 и

50 патрубок 13, отверстия 14 в модели, подмодельную плиту 1 5, а также патрубок 16. Затем через латрубок 13 полость 17 контейнера 10 сообщают с иоточником ваккума, Давление в мерном резервуаре 1 снижают до атмосферного.

С помощью механизма 9 модель вместе с контейнером 1 0 опускают, рамку 4 освобождают от защитного элемента 5 (пленки). При этом пленка 5 плотно облегает контейнер 10 за счет отсоса воздуха через-фильтры 12 и 18. На контейнер 10 устанавлйвается поддон 19 (фиг. 3). Перед этим (при необходимости) излишки огнеупорного наполнителя очищаются скребком с поверхности контейнера 10. Огнеупорный наполнитель 2 вакуумируют через фильтры

20, полость 21, патрубок 22, а полость

17 контейнера 10 сообщают с атмосферой и извлекают из контейнера 10 фврму (фиг. 4), которую подают под заливку.

При необходимости.литниковую систему и другие элементы располагают в стержне 23, выполненном любым из известных способов (из песчано-глинистой и других смесей, металла и т. n.) Если фор.ма состоит из нескольких частей, то каж дую из последних изготавливают самостоятельно по описанному способу, а затем выполняют сборку с последующей заливкой металла. Установлено, что наиболее целесообразно огнеупорный наполнитель. подавать в модельнс -контейнерную оснастку, состоящую из контейнера 10, модели

1 1, сначала под низким давлением 0,20,5 атм, а затем с целью доуплотйения огнеупорного наполнителя и плотного прижима защитного экрана к поверхности модели повышать давление до 1,0-2,0 атм.

Таким образом имеет место первоначальное заполнение модельно-контейнерной оснастки огнеупорным наполнителем, а затем нанесение защитного элемента на поверхность модели.

При этом предотвращаются разрывы защитного элемента (полимерной пленки), так как основная его деформация происходит при пониженном давлении, а плотный прижим к поверхности модели (остаточная деформация) под;высоким.

Однако при выполнении формы по описанному способу все же не удается обеспечить плотное облегание защитным

4 элементом радиусов модели менее 5 мм, так как огнеупорный наполнитель не успевает заполнить узкость между стенками модели до того момента, когда пленка охладится и ее пластические свойства снизятся. Это приводит к тому, что на отливках, получаемых в указанных формах, радиусы менее 5 мм выполнять не удается.

Указанный недостаток устраняется при применении операции вакуумирования подмодельной плиты 15 через патрубок 16, 908477

Продолжение табл. д

1,3

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

Прорыв пленки в районе отверстий в модели для выхода

2,1 воздуха.

Таблица 1

2,2 одновременно с заполнением контейнера

1 0 огнеупорным наполнителем 2. Такое решение расширяет возможности предлагаемого способа.

Пример. Параметры предлагаемой 5 технологии отрабатывают в процессе изготовления опытных отливок на экпериментальной установке. Применяют экспериментальную оснастку в соответствии с фиг. 1-4.

В качестве огнеупорного наполнителя используют кварцевый сухой песок

КО1 6Б.

Избыточное давление в момент начала заполнения контейнера изменяют от

0,1 до 2 2 атм через каждые 0,1 атм и поспе опыта анализируют качество нанесения на модель применяемой в виде защитного элемента полиэтиленовой пленки тотпциной 0,1 мм.

Качество нанесения на модель полиэтиленовой пленки в зависимости от давления в момент заполнения контейнера огнеупорным наполнителем приведено в табл. 1. !

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,2

В углах и переходах формы образуются радиусы свыше 20 мм независимо от радиуса модепи (менее 20 мм) B угнах и переходах о формы образуются радиусы до 5 мм независимо от радиуса модели (в пределах 15 мм) B соответствии с представленными в табл. 1 данными установлено, что при давлении в контейнере 10 менее 0,2 атм не обеспечивается достаточного облегания полиэтиленовой пленкой поверхности модели и в углах и переходах формы образуются радиусы свыше 20 мм, что практически не позволяет получать годные отливки.

При давлении свыше 2,0 атм имеет место прорыв пленки, преимушественно в местах распопожения отверстий 14 (фиг. 2) в модепи, что в дальнейшем приводит к разрушению формы и получению некачественных отливок. На этом основании оптимальное давление, при котором начинают заполнять контейнер 10 огнеупорным наполнителем, выбрано в пределах 0,2-2,0 атм.

С целью обеспечения плотного прилегания полиэтиленовой пленки к поверхности модели в местах расположения радиусов и переходов величиной менее 5 мм определяют оптимальную величину разряжения, создаваемого в полости подмодельной плиты 15, меняя его величину от опыта к опыту через каждые 30 мм рт. ст.

Качество нанесения на модель полиэтиленовой пленки в зависимости от ве-. личины разряжения, создаваемого в полос ти подмодельной плиты, приведено в табл. 2.

908477

Таблица 2

Величина разряжения, создаваемого в полости подмодельной плиты, мм рт.ст.

120

150

210

240

270

330

360

420

450

480

510

540

570

600

Качество нанесения на модель полиэтилена пленки толшиной 0,1 мм

В углах и переходах формы (в отдельных о случаях) образуются радиусы свыше 5 мм независимо от радиуса модели в пределах 15 мм

В углах и переходах модели радиус формы соответствует радиусу модели более 1 мм 20

Прорыв пленки в районе отверстий в модели для выхода воздуха

П р и м е ч а н и е: Во всех опытах диаметр отверстий в модели составляет

0,8 мм. Давление в момент начала заполнения контейнера огнеупорным наполнителем 0,2 атм в одной из серий опытов и 2,0 атм в другой.

В соответствии с данными, приведенными в табл. 2, установлено, что при вакууме в полости подмодельной плиты 1 5 менее 150 мм имеет место неплотное прилеганле пленки и поверхности модели в углах и переходах, имеющих радиус менее 5 мм.

При вакууме свыше 570 мм рт. ст. имеет место прорыв пленки в районе отверстий в модели для выхода воздуха.

На основании изложенного, оптимальный вакуум в полости подмодельной плиты 1 5 выбран в пределах 150-570 мм рт. ст.

Предлагаемое техническое решение повышает производительность процесса изготовления литейных форм в связи с совмещением операций нанесения защитного элемента и заполнения контейнера огнеупорным наполнителем и уменьшает габариты оборудования. Кроме того, от падает необходимость в выполнении вибрации в связи с частичной фильтрацией воздуха через огнеупорный наполнитель, например сухой кварцевый песок, так как при заполнении контейнера последним имеет место, расширение объема и перетекание воздуха в разъемах.

Совмещение нескольких операций (mr рев полимерной пленки, заполнение контейнера огнеупорным наполнителем, исключение вибрации) приводит к снижению трудоемкости изготовления литейных форм, а замена спок формой из пленки на поддоне облегчает операции выбивки отливок и повышает долговечность оснастки.

Предлагаемый способ изготовления литейных форм может найти широкое применение при создании комплексно-механизированных линий и участков для производства точного литья с чистой поверхностью из чугуна, стали и цветных сплавов.

Формула изобретения

1 . Способ изготовления литейных форм, включающий нагрев защитного элемента, воздействие на внутреннюю поверхность защитного элемента давлением выше атмосферного с одновременным вводом защитного элемента во внутреннюю полость модельно-контейнерной оснастки и засыпкой этой полости зернистым огнеупорным наполнителем, вакуумирование зернистого огнеупорного наполнителя, разделение формы и модельно-контейнерной оснастки, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и улуч» шения качества поверхности формы, огне4 упорный наполнитель засыпают во внутреннюю полость модельно-контейнерной оснастки под давлением 0,2-0,5 атм, а затем повышают давление до 1,0-2,0 атм.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что одновременно с воз90 действием на внутреннюю поверхность заI шитного элемента давлением выше атмосферного или после него на наружную поверхность зашитного элемента воздействуют вакуумом в пределах 150570 мм рт. ст.

3. Устройство для изготовления литейных форм вакуумной формовкой, включающее мерный бункер с системой подачи в него воздуха под избыточным давлением

) подвижный запираюший элемент, рамку с прикрепленным к ней зашитным элементом, модельно-контейнерную оснастку в составе вакуумного контейнера, модели и подмодельной плиты, и механизма прижима контейнера к бункеру, и энергоизлучатели для нагрева зашитного элемента, 8477 10 о т л и ч a ю ш е е с я тем, что, с целью повышения производительности и улучшения качества поверхности формы, подвижный запираюший элемент выполнен

5 в виде полого корпуса, в котором раоположены энергоизлучатели для нагрева зашитного элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Обзор, технология и оборудования для вакуумно-пленочного npouecca. M., НИИМАШ, 1978, с. 7-19.

2. Патент США No 3964534, кл. 164-7, 1976.

3. Заявка Японии % 54-106027, кл. 11 К 232 (В 22 С 9/02), заявл, 7.02.78, ¹ 53-12677, опублик.

20.08.79.

908477

Составитель A. Минаев

Техред А. Бабинец <о кто С. ШекмаР

Редактор С. Тараненко

Филиал ППП Патент, г. Ужгород., ул. Проектная, 4

Заказ 695/11 Тираж 853 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4/5