Способ изготовления литейных форм вакуумной формовкой

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ гггг 97901 9 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 0206,81 (21) 3295975/22-02 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 0712.82. Бюллетень №45

Дата опубликования описания 0712.82

{$1) М. Кп.з

В 22 С 9/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 744. . 5 (088. 8) (72) Автор изобретения

A A Литвинов г г

)

Государственный проектный и технологический институт кузнечно-прессового машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

ВАКУУМНОЙ ФОРМОВКОЙ

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к способам изготовления литейных форм вакуумной форгловкой.

Известен способ изготовления литейных форгл вакуумной формовкой, включающий установку опоки на подмодельную плиту, нагрев синтетической пленки, нанесение ее на модель с помощью вакуума или сжатого воздуха, заполнение опоки песком и формообразование по "Ч-процессу" (1J .

Дефицитность синтетической пленки для вакуумной формовки, высокая ее стоимость и то, что она неплотно прилегает к поверхности модели сложной конфигурации, а при взаимодействии с расплавленным металлом вы деляет в атмосферу литейного цеха большое количество вредных газов (угарного и углекислого), значительно ограничивает применение этого способа в литейном производстве.

Наиболее близкигл к изобретению по своей технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления литейных форм вакуумной формовкой, включающий засыпку рабочих поверхностей модели и подглодельной плиты сплошным слоем из множества мелких отрезков синтетической пленки, прижатие этих отрезков с помощью вакуума к укаэанным рабочим поверхностям, удаление излишка мелких отрезков синтетической пленки, установку опоки на подмодельную плиту, заполнение опоки песком и формообразование по "Ч-процессу"(2).

Однако известный способ изготовления литейных форгт обуславливает применение дорогостоящей синтетической пленки, которая при взаимодействии с расплавленным металлом полностью газифицируется и выделяет в атмосферу цеха значительные количества вредных газов (угарного и угле кислого), что повышает стоимость изготовления литейных форм и ухуд20 шает санитарно-гигиенические условия труда.

Цель изобретения — снижение стоимости изготовления литейных форм и уменьшение вредных газовых .выделений иэ полостей указанных форм при их заливке расплавленным металлом.

Для достижения поставленной цели в способе изготовления литейных форм вакуумной формовкой, включагощем нанесение посредством вакуума на рабочую поверхность подмодельной плиты

979019 с моделью герметизирующего покрытия из множества мелких отрезков тонкого листового материала, удаление излишка указанных отрезков, установку опоки на подмодельную плиту, заполнение опоки сухим песком и его уплотнение, подключение опоки к вакуумной системе, удаление подмодельной плиты с моделью и сборку форм, в качестве материала для мелких отрезков тонкого листового материала используют 10 бумагу, которую предварительно пропитывают раствором многоатомного спирта и высушивают до влажности

4,5-5,5Ъ по весу продувкой газового теплоносителя. 15

В качестве раствора многоатомного спирта используют водный раствор глицерина плотностью 1,101,15 г/см .

Высушивание осуществляют сжатым воздухом, нагретым до 100-130 С.

Такое осуществление способа позволяет снизить стоимость изготовления литейных форм и уменьшить вредные газовые выделения из полостей 25 указанных форм при их заливке расплавленным металлом.

Снижение стоимости изготовления литейных форм обусловлено тем, что герметиэирующее покрытие поверхности полостей указанных форм выполняют иэ дешевой использованной писчей бумаги, поры которой заполняют сравнительно недорогим глицерином.

Уменьшение вредных газовых выделений иэ полости литейной формы при ее заполнении расплавленным металлом достигается за счет того, что бумага, пропитанная глицерином, содержит негорючие вещества и поэтому, по сравнению с синтетической пленкой, 40 при сгорании выделяет в атмосферу

Меньшее количество вредных газов.

По описываемому способу изготовления литейных форм предусмотрено мелкие отрезки бумаги, пропитанные 45 водным раствором глицерина, высушивать до влажности 4,5-5,5Ъ по весу.

Пределы влажности 4,5-5,5% по весу выбраны из условия обеспечения О достаточной гибкости и прочности отрезкон бумаги.

При нлажности отрезков бумаги ниже нижнего предела указанные отрезки обладают недостаточно большой гибкостью, что обуславливает неплотное их прилегание к рабочей поверхности модели сложной конфигурации и в конечном счете снижает количество поверхности готовой отливки, а при 60 влажности выше верхнего предела прочность этих отрезков на растяжение значительно уменьшается и при вакуумировании снохи с песком они прорываются, что в свою очередь снижает 65 производительность изготовления литейных форм.

По предлагаемому способу изготовления литейных форм для пропитки отрезков писчей бумаги используют водный раствор глицерина плотностью

1,10-1,15 г/см

Плотность водного раствора глицерина в пределах 1,10-1,15 г/смз выбрана из условия обеспечения качественной пропитки отрезков бумаги указанным раствором, их газонепроницаемости и экономичности изготовления литейных форм по предлагаемому способу.

Водный раствор -лицерина плотностью 1,10-1,15 г/см имеет сравнительно небольшую вязкость и легко проникает во все поры писчей бумаги, что обеспечивает качественную пропитку указанной бумаги.

Водный раствор глицерина ниже нижнего предела не обеспечивает газонепроницаемость высушенных отрезков бумаги, а водный раствор глицерина с плотностью выше верхнего предела обуславливает повышенный расход глицерина, что повышает стоимость изготовления литейных форм вакуумной формовкой.

По описываемому способу. изготовления литейных C)opM предусмотрено мелкие отрезки использованной писчей бумаги, пропитанные водным раствором глицерина, высушивать сжатыи воздухом, нагретым до 100-130 С.

Величина 100 С нижнего предела температуры нагрева газового теплоносителя принята иэ условия обеспечения достаточно интенсивного испарения влаги (воды) из пор мелких отрезков использованной писчей бумаги, пропитанных водным раствором глицерина.

Величина 130 С верхнего предела температуры нагрева газового теплоносителя принята иэ условия исключения испарения глицерина из пор мелких отрезков использованной писчей бумаги, пропитанных водным раствором глицерина, и предотвращения воспламенения указанных отрезков.

На фиг. 1 показана общая схема установки для осуществления способа; на фиг. 2 - модель в сборе; на фиг. 3 — литейная форма в сборе.

Пропитка мелких отрезков использованной бумаги, например писчей бумаги ГОСТ 18510-73, водным раствором глицерина (ГОСТ 6823-77) плотностью 1,10-1,15 г/см и высушивание укаэанных отрезков до влажности

4,5-5,5Ъ по весу поясняется отдель.ным чертежом на фиг. 1.

В полость l камеры 2 по трубопроводу 3 система пневмотранспорта (не показано) подают необходимое коли979019. чество использованной писчей бумаги, измельченной на мелкие отрезки 4 посредством известных режущих средств.

После заполнения полости 1 мелкими отрезками 4, например длиной и шириной 8-12 мм, использованной писчей бумаги дозатор 5 сжатого воздуха, настроенный на давление О, 4-0, 5 кгс/см и требуемую производительность, подключают к источнику питания обычным сжатым воздухом (не показано) и открывают посредством электроприводов

6 и 7 соответственно вентили 8 и 9.

В результате этого бак 10 с водным раствором глицерина плотностью 1 103

1,15 г/см при помощи открытого вен- 15 тиля 8 подключается к насосу-дозатору 11, настроенному на требуемую производительность, а смеситель 12 посредством открытого вентиля 9 и трубопровода 13 сообщается с по- 20 лостью 14 камеры 2. При этом в смеситель 12 из дозатора сжатого воздуха 5 и включенного насоса — дозатора 11 одновременно непрерывно поступают в требуемом количестве соответственно сжатый воздух и водный раствор глицерина плотностью 1,101,15 г/смз. В смесителе 12 под воздействием потока сжатого воздуха струя водного раствора глицерина 30 дробится на мельчайшие капли и смесь в виде тумана из сжатого воздуха и указанного раствора непрерывно поступает через открытый вентиль 9 и трубопровод 13 в полость 14 камеры 2. Из полости 14 смесь в виде тумана из водного раствора глицерина и сжатого воздуха под воздействием избыточного давления последнего проходит через пористую или перфорированную горизонтальную перегородку 15 и в виде мелких струй поступает в полость 1 с мелкими отрезками 4 использованной писчей бумаги.

При этом мелкие отрезки 4 использованной писчей бумаги под воздействи- 45 а ем избыточного давления 0,4-0,5 кгс/см мелких струй сглеси из сжатого воздуха и глельчайших капель водного раствора глицерина плотнос-а тью 1,10-1,15 г/см интенсивно пере- 50

3 мешиваются и равномерно пропитываются указанным раствором. Из полости

1 камеры 2 через патрубок 16 посредством вытяжной вентиляции (не показано) отработанная смесь из сжа- 55 того воздуха и мельчайших капель водного раствора глицерина непрерывно удаляется через фильтр (не показано) в атмосферу.

При повыггении (понижении) величины тока, подводимого к электрокалориферу 20 тежтература нагрева сжатого воздуха повышается (понижается).

Нагретый до требуемой температуры сжатый воздух из электрокалорифера 20 через открытый вентиль 17, трубопроводы 21 и 13, полость 14 и пористую или перфорированную горизонтальную перегородку 15 поступает в виде мелких струй в полость 1 с мелкими отрезками 4 использованной писчей бумаги, пропитанных водным раствором глицерина плотностью 1,101,15 г/см

При этом мелкие отрезки 4 бумаги, пропитанные водным раствором глицерина, под воздействием глелких струй нагретого сжатого воздуха непрерывно перемешиваются, йнтенсивно теряют влагу и высушиваются до требуемой влажности 4,5-5,5% по весу.

В результате этого во всех порах мелких отрезков 4 использованной пис. чей бумаги остается достаточно вязкий глицерин, который плотно их закупоривают и указанные отрезки 4 становятся газонепроницаемыми.

Мелкие отрезки 4 писчей бумаги, пропитанные глицерином и высушенные до влажности 4,5-5,5%, обладают достаточной гибкостью, что обеспечивает их плотное прилегание к рабочей поверхности модели сложной конфигурации.

Из полости 1 отработанный теплый сжатый воздух посредством вытяжной вентиляции (не показано), подключенной к патрубку 16, непрерывно удаляется в атмосферу.

При поступлении в электрокалорифер 20 заданного объема сжатого воздуха по команде индукционного счетчика-дозатора 19 последний отключается от источника питания сжатым воздухом, а электрокалорифер 20 от регулируемого источника тока. Одновременно с этим посредством электро

При поступлении в смеситель 12 60 заданного объема водного раствора глицерина по коканде индукционного счетчика насоса-дозатора 11 последний выключается. Одновременно с этим посредством электропривода 6 закры- 65 аается вентиль 8. Затем по команде реле времени (не показано) через 5 секунд дозатор 5 отключается от источника питания обычным сжатым воздухом, вентиль 9 посредствогл электропривода 7 закрывается, а вентиль 17 при помощи электропривода 18 открывается. В это же время дозатор 19 сжатого воздуха, настроенный на давление 0,4-0,5 кгс/см и требуемую производительность, и электрокалорифер 20 подключаются соответственно к источнику питания обычным сжатым воздухом и регулируемому источнику тока (не показано), При этом из дозатора 19 сжатый воздух непрерывно поступает в электрокалорифер 20 и нагревается в нем до 100-130 С.

979019

Ч м /мин;

Ч

4 1„ л/мин;

25 привода 18 закрывается вентиль 17 и подача теплого сжатого воздуха в камеру 2 прекращается.

После этого из полости 1 камеры 2 посредством всасывающей системы пневмотранспорта (не показано) по трубопроводу 22 мелкие гибкие и газонепроницаемые отрезки 4 бумаги транспортируются в накопительный бункер (не показано)

Величину производительности, на которую требуется настроить дозатор

5, насос- дозатор 11 и дозатор 19 определяют соответственно иэ выражений

G V Рд ф

Vg p p N /MMH

2 <:1 2 где G — масса мелких отрезков 4 использованной бумаги, загруженных в камеру 2, кг;

P — атмосферное давление, кгс/см;

Р<и P> †избыточное давление сжатого воздуха соответственно на З0 выходе доэаторов 5 и 19, принимают Р„=Р = 0,4

0,5 кгс/см;

Ч вЂ” удельный расход обычного л свободного воздуха при об- 35 работке мелких отрезков 4 бумаги водным раствором глицерина, принимают V< =4,55 мЗ/кг

V — величина производительности, 40 на которую требуется настроить дозатор 5, м /мин;

V — удельный расход водного раствора глицерина плотностью 1,10-1,15 г/см, прини- 45 мают Ч =О, 10-0, 12 л/кг;

V4 — величина производительности, на которую требуется настроить насос-дозатор 11, л/мин; удельный Расход теплового 50 свободного воздуха при высушивании мелких отрезков 4 бумаги, принимают V<=9,012,0 м /кг;

Ч вЂ” величина производительности, на которую требуется настроить дозатор 19, мл /мин;

t< — продолжительность пропитки мелких отрезков 4 бумаги. водным раствором глицерина, принимают t=2,0-2,5 мин;

t — продолжительность сушки

2 мелких отрезков 4 бумаги, принимают . =4,0-6,0 мин.

Пределы удельных расходов водного раствора глицерина плотностью 65

1,10-1,15 г/сМ> обычного и нагретого до температуры 100-130 С воздуха приняты из условия равномерной пропитки укаэанным раствором мелких отрезков использованной писчей бумаги и их высушивания в течение заданных промежутков времени с < и t < .

При этом чем меньше плотность (температура) водного раствора глицерина (теплого воздуха), те л больший назначают промежуток времени воздействия указанного раствора (воздуха) на мелкие отрезки использованной писчей бумаги.

Предлагаемый способ изготовления литейных форм вакуумной формовкой иллюстрируется следующим примером.

Из накопительного бункера посред- ством пневмотранспорта (не показано) по трубопроводу 23 (см. фиг. 2) мелкие гибкие и газонепроницаемые отрезки 4 бумаги подаются в циклон 24, иэ которого они поступают в бунке 25 и заполняют его.

Затем на пористой горизонтальной перегородке 26 подмодельной плиты 27 закрепляют пористую модель 28. После этого из бункера 25 посредством питателя 29 множество гибких и гаэонепроницаемых отрезков 4 бумаги засыпают сплошным слоем на рабочую поверхность подглодельной плиты 27 с моделью 28.

Затем посредством отверстия 30 подключают полость 31 подмодельной плиты 27 к вакуумной системе (не показано). При этом под воздействием вакуума, создаваемого в каналах пористой горизонтальной перегородки 26 подмодельной плиты 27 и пористой модели 28, множество мелких гибких и газонепроницаемых отрезков 4 бумаги нижней части насыпанного слоя плотно прижи лаются к рабочей поверхности укаэанной подмодельной плиты

27 с моделью 28 и образуют на ней сплошное герметичное покрытие 32.

Излишек мелких гибких и газонепроницаемых отрезков 4 бумаги, т ° е. верхнюю часть слоя, насыпанного на подмодельную плиту 27 с моделью 28, не удерживаемую вакуумом, удаляют посредством всасывающего пневмотранспорта 33 в циклон 24, из которого указанные отрезки 4 поступают в бункер 25. Затем за подмодельную плиту

27 с моделью 28 устанавливают опоку 34 (см. фиг. 3), засыпают в нее сухой песок и уплотняют вибрацией, после чего на контрлад опоки 34 с песком насыпают сплошной слой иэ множества мелких гибких и газонепроницаемых отрезков 4 бумаги..

После этого полость 31 подмодельной плиты 27 сообщают с атмосферой, а опоку 34 посредством отверстия 35 подключают к вакуумной системе

979019

10

25

40 (не показано) и производят вакуумирование указанной опоки.

При этом под воздействием вауума лад и контрлад (нижняя и верхняя поверхность) опоки 34 с песком облицовываются соответственно герметичными покрытиями 32 и 36 иэ множества мелких гибких и гаэонепроницаемых отрезков 4 использованной бумаги. Затем излишек мелких гибких и газонепроницаемых отрезков 4 использованной бумаги, т.е. верхнюю часть слоя, насыпанного на контрлад опоки 34 с песком, не удерживаемую вакуумом, удаляют посредством всасывающего пневмотранспорта 33 (см. фиг. 2) в бункер 25. Беэ отключения вакуума литейную полуформу снимают с подмодельной плиты 27 и модели 28, кантуют на 180 и наносят на поверхо ность герглетизирующего покрытия 32 слой противопригарной краски.

После изготовления аналогичныгл способом второй полуформы не снимая вакуума производят сборку литейной формы и заливку ее расплавленным металлом.

При этом иэ-за наличия в бумаге негорючих веществ герметизирующее покрытие 32 полости литейной формы под воздействием расплавленного металла газифицируется неполностью, т.е. вредные газовые выделения иэ полости литейной формы уменьшаются.

Использование предлагаемого способа изготовления литейных форм по сравнению с известным, принятым за прототип, позволяет снизить стоимость изготовления литейных форм в 1,2 раза и уменьшить вредные газовые выделения из полостей указанных форм при их заливке расплавленным металлом в 1,1 раза, что в конечногл счете снижает стоимость изготовления литья и улучшается санитарно-гигиенические условия труда.

Формула изобретения

1. Способ изготовления литейных форм вакуумной формовкой, включающий нанесение посредством вакуума на рабочую поверхность подмодельной плиты с моделью герметиэирующего покрытия из множества мелких отрезков тонкого листового материала, удаление излишка указанных отрезков, установку опоки на подмодельную плиту, заполнение опоки сухим песком и его уплотнение, подключение опоки к вакуумной системе, удаление подмодельной плиты с моделью и сборку форм, отличающийся тем, что, с целью снижения стоимости изготовления литейных форм и уменьшения вредных газовых выделений при заливке форм расплавленным металлом, в качестве материала мелких отрезков тонкого листового материала используют бумагу, которую предварительно пропитывают раствором многоатомного спирта и высушивают до влажности 4,5-5,5ъ по весу продувкой газового теплоносителя.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тегл, что в качестве раствора многоатомного спирта используют водный раствор глицерина плотностью 1,10-1,15 r/cM .

3. Способ по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что высушивание осуществляют сжатым воздухом, нагретым до 100-130 С.

Источники инфорглации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии гГ 51-35528, кл. В 22 С 9/02, 11 А 231, опублик. 02.10.76.

2. Патент Японии 9 51-1649, кл. В 22 С 9/02, 11 А 231 опублик.

19.01.76 (прототип).