Центробежная литейная установка

 

(72) Автор изобретения

А.И. Траченко (7l) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский и про технологический институт горного машиностроения (54) ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ЛИТЕЙНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к литейному производству, в частности к оснастке и оборудованию для центробежного литья.

Известны установки охлаждения литейной центробежной формы, которые предусматривают воздействие водой на поверхность корпуса изложницы с внешней стороны (1-5).

Недостатками известных установок являются ускоренный износ оборудования из-за коррозии, необходимость канализационной системы по отводу воды и вентиляционной системы по отводу образующихся водяных паров, загрязне=1s ние рабочих участков, ограниченность применения, а именно, применение. только для охлаждения интенсивно раэогреваемых металлических изложниц без на;личия футеровки из песчаных, песчано-го керамических, керамических и др. мате риалов.

Известно техническое решение по охлаждению литейной центробежной фор2 мы путем воздействия воздушным потоком на внешнюю поверхность корпуса изложницы (6 )

Недостатком известного решения является ограниченная область применения, а именно применение только для интенсивно нагретых изложниц, т.е. когда имеет место использование центробежных форм без слоя футеровки с целью уменьшить перегрев корпуса изложницы и ускорить процесс кристаллизации центробежной отливки. Кроме того, для центробежных форм с футерОвкой этот способ нецелесообразен в силу того, что теплоиэоляционная футеровка обладает небольшой теплопровод" ностью, т. е. при малоинтенсивном отводе тепла сквозь тело корпуса -практически не представляется возможным повлиять на скорость кристаллизации центробежной отливки.

Известна центробежная литейная форма, включающая корпус, крышку, футерованный слой и систему сквозных

996081 продольных вентиляционных каналов, выполненных в крышке, футеровочном слое и торцовой стенке корпуса формы, ориентированных по периметру крышки и торцовой стенки корпуса формы 7 $

Недостатком этой формы являются ,низкая скорость охлаждения отливки, .малая эффективность вывода из формы образующихся газов, повышенный нагрев корпуса формы и увеличенное сцепление 1

Футеровки с поверхностью корпуса Формы при удалении закристаллизовавшейся отливки совместно с футеровкой, так как все процессы в течение заливки металла в полость формы и во время кристаллизации отливки протекают самопроизвольно, без воздействия какимилибо средствами охлаждения извне.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому 26 результату является центробежная литейная установка, содержащая корпус, форму с возможностью вращения, футеровку, систему вентиляционных каналов в Форме и футеровке и систему по- 25 дающих хладагент сопел, закрепленных вне формы со стороны ее торца 18 1Недостатком известной установки является низкий коэффициент полезного использования хладагента в силу того, Зв что в процессе вращения центробежной .I формы с большой угловой скоростью образуются увлекаемые формой потоки окружающего воздуха, под воздействием которых струи хладагента отклоняются

„35 от соосности входных отверстий в торцовой стенке вследствие чего значительная доля хладагента не попадает в вентиляционную систему и этим самым снижается эффективность охлажде40 ния центробежной формы.

Цель изобретения — повышение интенсивности охлаждения формы путем повышения коэффициента использования хладагента.

Поставленная цель достигается тем, 45 что центробежная литейная установка, содержащая корпус, форму с приводом вращения, футеровку, систему вентиляционных каналов в форме и футеровке и систему подающих хладагент сопел, закрепленных вне формы со стороны ее торца, снабжена направляющими подачи хладагента в систему вентиляционных каналов, выполненными в виде концентричных ребер, между которыми располо- 55 жены впускные отверстия вентиляционных каналов, и поперечных наклонных перегородок, обращенных в сторону вращения Формы, причем основания поперечных перегородок сопряжены с впускными отверстиями, а подающие хладагент сопла закреплены под углом к поверхности торцовой стенки формы в направлении против ее вращения.

На фиг. 1 изображен разрез А-А на

Фиг. 2 (центробежная установка в сборе с соплом); йа Фиг. 2 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез В- В на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Г-Г на фиг. l; на фиг. 5 - разрез Д-Д на фиг. 1.

Центробежная установка состоит из корпуса, включающего изложницу 1, толкатель 2, крышку 3 с центровым отверстием 4 и парой концентричных ребер 5 и 6 с внешней стороны, между которыми (ребрами и 6) расположены впускные сквозные отверстия 7 и поперечные наклонные перегородки 8, футеровки 9 с коллекторами 10 и 11, продольными каналами 12, радиальными каналами 13 и 14, центровыми отверстиями 15 и 16, полостью 17 для обра-, зования отливки и сопел 18, закрепленных в зажимах 19 вне формы с целью упрощения чертежей число конструктивных элементов ограничено следующим количеством: сопел 18 - два, поперечных наклонных перегородок 8 - восемь, впускных сквозных отверстий 7 — восемь, кольцевых коллекторов 10 и 11 два, продольных каналов 12 вЂ,восемь, радиальных каналов 13 и 14 — по soсемь и т.д., однако при проектировании технологических процессов необходимо. руководствоваться конкретными производственными условиями и технологическими соображениями при выборе количества конструктивных элементов, их величины и формы с тем, чтобы обеспечить наиболее благоприятные условия для оптимального осуществления производственного процесса).

Сопла 18 совместно с зажимами 19 расположены вне формы со стороны торца, например, крышки 3 и могут быть закреплены на приг ивах (или кронштейнах) ограждения центробежной формы, например, на дверце ограждения.

При монтаже сопел 18 в зажимах 19 важным условием является ориентировка сопел относитег ьно конструктивных элементов Формы, а именно сопла 18 должны быть устансвлены под острыми углами 8 к поверхности 20 торцовой стенки (крышки 3), выпускные отверстия 21 направлены против вращения форS 99608

1 4

Толкатель 2 устанавливают s корпусе изложницы 1.в исходное начальное положение, производят изготовление футеровки 9, например, путем установки заранее изготовленных песчано-керамических стержней, закрепляют крышку 3 на корпусе изложницы 1 и сопла

18 в зажимах 19.

Работа центробежной литейной установки осуществляется следующим образом.

Сначала центробежную форму приво- дят во вращение с заданной угловой скоростью (на фиг. 1 направление вращения формы указано стрелкой Е), после чего осуществляют подачу хладагента через сопла 18, например,-путем подачи сжатого воздуха от существующих в цехах пневмосетей, а затем производят заливку жидкого металла 23 в полость центробежной форье. Следует при этом подчеркнуть, что в качестве хладагента может быть применен не только воздух, но и различные газовые смеси, отдельные газы, а также указанные агенты совместно с другими частицами веществ, например, воздушноводная смесь, пар и т.д. мы (направление вращения формы показано стрелкой Е на фиг. 2),. а геометрические оси 22 сопел направлены в полости (пространства, находящиеся между парой концентричных ребер и

6, наклонными перегородками .8 и внешней поверхностью 20 торцовой стенкикрышки 3).

Концентричные ребра 5 и 6 и поперечные наклонные перегородки 8 могут быть выполнены совместно с торцовой стенкой (крышкой 3) цельнолитыми или приделаны, например, с помощью сварки или механическими средствами.

Поперечные наклонные перегородки 8 1 располагают между парой концентричных ребер 5 и 6 с заданной частотой по всему кругу, например, с заданной величиной шага.

Впускные сквозные отверстия 7, коллекторы 10 и 11, продольные каналы 12, радиальные каналы 13 и 14, центровые отверстия 4, 15 и 16 образуют объединенную охлаждающе-вентиляционную систему центробежной формы. При необходимости коллекторы, продольные и ради альные каналы могут быть выполнены только в футеровке 9, только в корпусе формы или комбинированные, но обязательным условием является то, чтобы значите-щ льная часть вентиляционной системы находилась в зоне контакта футеровки 9 с внутренними поверхностями корпуса (изложницы 1, торцовой стенки-крышки 3, толкателя 2).

В .качестве футеровки 9 могут быть использованы различные материалы, т. е. заранее изготовленные песчано керамические стержни, футеровка, изготовленная из жидкоподвижных составов огнеупорных материалов, насыпная футеровка из литейных кварцевых песков с изготовлением граничащего с. корпусом формы слоя из крупнозернистых материалов, например, металлической дроби, гранулированного шлака и др. материалов, при этом важно, чтобы по границе раздела (рабочая поверхность корпуса формы и соприкасающиеся с корпусом формы слои футеровки)

50 имелись пустотные пространства..

Футеровка может быть выполнена путем сочленения отдельных составных элементов. В качестве материалов для футеровки могут быть использованы также металлы и сплавы, термостойкие пластмассы и т.д.

Последовательность сборки центробежной литейной установки следующая.

В процессе вращения центробежной формы хладагент, например, сжатый воздух, иэ сопел 18 поступает в пространства-полости 24; расположенные между парой концентричных ребер 5 и 6, поперечными наклонными перегородками

8, внешней поверхностью 20 торцовой стенки (крышки 3) и впускными отверстиями 7 (на фиг. 1-5 направления движения хладагента условно показаны стрелками без цифровых и буквенных индексов) и под действием упругих сил с большой скоростью через впускные отверстия 7 проникает в коллектор 10, граничащий с передней торцовой стенкой (крышкой 3), из коллектора 10 хладагент распределяется на отдельные потоки, которые в дальнейшем устремляются .по радиальным каналам

13, продольным каналам 12, примыкающему к задней торцовой стенке коллектору 11, радиальным каналам 14 в центровое отверстие 16, полость 17 и через центровые отверстия 15 и 4 удаляется из полостей формы наружу в окружающую среду. Для промежуточного вывода газов совместно с хладагентом является возможным выполнить в стенках корпуса сквозные отверстия и соединить их с охлаждающе-вентиляционформула изобретения

9960 ной системой (этот вариант на фиг. 1"

5 не представлен).

Важным фактором обеспечения высокоэкономичного использования хладагента является соблюдение условия, а именно поперечные сечения выпускных отверстий 21 сопел 18 должны быть меньше расстояния 26 между концентричными ребрами 5 и 6, а ширина или диаметр впускных отверстий 7 дол- 16 жны быть приблизительно равны расстоянию 25 между концентричными ребрами

5 и 6 (фиг. 2- 4). На практике возможны другие соотношения указанных конструктивных элементов, например, попе-. 1% речные сечения выпускных отверстий 21 могут быть больше расстояния 25, а

wv.ðèHà или диаметр отверстий 7 - бо1 ьше или меньше расстояния 25, однако при этом может оказаться малоэффектив. 2Е ный перерасход хладагента.

Для концентрированной подачи хладагента из выпускных отверстий 21 торцы сопел 18 должны быть приближены

:непосредственно к торцовой стенке (к 25 крышке 3) на небольшое расстояние.

Благодаря тому, что поперечные сечения выпускных отверстий 21 сопел 18 . меньше расстояния 25 между концентричными ребрами 5 и 6 сопла 18 наклонены у под острыми углами к торцовой поверхности 20, поперечные перегородки

8 наклонены под углом с в сторону вращения формы и выпускные отверстия 21 обращены против вращения формы, выбра сываемые из сопел 18 струи хладагента обжимаются в пространствах-полостях

24 боковыми поверхностями- концентричных ребер 5 и 6, внешней поверхностью

20 торцовой стенки (или что тоже самое крышки 3), захватываются наклонными поперечными перегородками 8 и нагнетаются под большим напором через впускные отверстия 7 в охлаждающевентиляционную систему формы, при

4$ этом почти весь хладагент используется по своему назначению, т.е. поступает в охлаждающе-вентиляционную систему формы и этим самым достиГается значительное повышение коэффициента полезного использования хладагента (КПД - коэффициент полезного использования хладагента может быть достиг- . нут не менее 903) °

В известном решении невозможно достигнуть коэффициента полезного использования хладагента более 60 вследствие смятия выходящих струй хладагента потоками воздуха, образую81 .8 щимися при вращении центробежной формы, так как при этом значительная доля хладагента не может поступать в впускные отверстия в торцовой стенке формы и поэтому используется малоэффективно, воздействуя на форму извне.

Поступающий из сопел 18 хладагент при прохождении по охлаждающе-вентиляционной системе центробежной формы выполняет следующие функции.

Непосредственно соприкасаясь с футеровкой 9, потоки воздуха интенсивно охлаждают ее, т.е. повышают отвод тепла и этим самым ускоряют процесс кристаллизации металла 23 центробежной отливки. Известно, что самым большим недостатком центробежной отливки в футерованные формы является низкая

: производительность из-за медленного процесса кристаллизации металла, так, например, время затвердевания канализационных и водопроводных труб в футерованной изложнице в 3 раза больше, чем в металлическсй изложнице. Предложенная центробежная установка позволяет существенно повысить производительность отливки в футерованные формы.

Двигаясь по каналам охлаждающе-вентиляционной системы центробежной формы потоки хладагента предохраняют корпус изложницы 1 от повышенного нагрева ее горячими потоками образующихся в форме газов и этим самым значительно снижают напряжения в стенке изложницы, так как уменьшается перепад температур по толщине стенки между внутренней .и внешней поверхностью изложницы.

Благодаря более высокому коэффициенту полезного использования хладагента предложенная центробежная установка по сравнению с известной позволяет получить при одинаковом потреблении хладагента существенно. интенсифицировать процесс охлаждения центробежной формы, ускорить охлаждение металла отливки и этим самым повысить производительность труда при отливке не менее, чем на 303 и при одинаковом эффекте охлаждения получить экономию хладагента более, чем в 1,3 раза.

Центробежная литейная установка, содержащая корпус., форму с приводом вращения, футеровку, систему вентиляционных каналов в форме и футеровке

9 -. 996081 10 и систему подающих хладагент сопел, 1. Центробежное литье чугунных закрепленных вне формы со стороны ее труб.-Труды конференции ВНИИТОЛ. Под торца, о т л и ч а ю.щ а я с я тем, : ред. Рубцова Н.Н. И., Иашгиз, 1951, что, с целью повышения интенсивности с. 36. охлаждения формы. путем повышения ко- з . 2. Головин С.Я. Особые виды литья. ффициента использования хладагента,,И-Л Иашгиз. 1959. с 268

1 она снабжена направляющими подачи 3. Байков В.H. Центробежное литье. хладагента в систему вентиляционных И., Иашгиз, 1956, с. 128. каналов, выполненными в виде концентричных ребер, между которыми расположив 4. Липницкий А.И. Литье в металлижены впускные отверстия вентиляцион- ческие формы. Л., "Иашиностроение", ных каналов, и поперечных наклонных 1969, с. 89, 90. перегородок, обращенных в сторону 5 ° Юдин С.Б. и др. Центробежное вращения формы, причем основания по- литье. И., "Иашиностроение", 1972, перечных перегородок сопряжены с <> с..159, 171, рис. 133. впускными отверстиями, а подающие 6. Авторское свцдетельство СССР хладагент сопла закреплены под углом Ю 85987, кл. В 22 0 13/10, 1949. к поверхности торцовой стенки формы 7. Авторское свидетельство СССР в направлении против ее вращения. в 501829, кл. В 22 0 13/00, 1974

Источники информации, 2в 8. Авторское свидетельство СССР принятые во внимание при экспертизе к 655469, кл. В 22 D 13/10, 1975.

996081

A -ß аг.у у

ВНИИПИ Заказ 793/19 Тираж 811 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4