ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК Российский патент 1997 года по МПК B22C9/08 

Изобретение относится к технологии литейного производства, в частности к литниковой системе для стального литья.

Применяемая в настоящее время литниковая система для производства стального литья состоит из литниковой воронки (чаши), стоянка, литниковых ходов, шлакоуловителей, питателей и прибылей [1]
При этом при формовке отливку устанавливают утолщенными частями в верхнюю сторону и над этими утолщенными стенками устанавливают прибыли. Прибыли предназначены для подпитывания утолщенных стенок кристаллизующейся отливки жидким металлом, чтобы избежать возникновения в отливках усадочных раковин и рыхлот. Прибыли могут быть открытые или закрытые, с установленными над ними выпорами для удаления из прибыли газов. В иных отливках объем и масса прибылей превышают объемами и массой самой отливки. Поэтому в сталелитейном производстве выход годного литья составляет в пределах 45 51% от залитого жидкого металла. Из этого годного литья иногда большая часть уходит в брак или на подварку (исправление) по усадочным раковинам.

Практически при массовом или крупносерийном производстве получение отливок в сырых формовочных смесях сопряжены с большими трудностями, так как в большинстве случаев эти прибыли не работают, т.е. металл в этих прибылях затвердевает одновременно или даже раньше металла отливки. И после их удаления на отливах под прибылями вскрываются усадочные раковины и рыхлоты.

Таким образом, установка прибылей на отливках является совершенно необоснованной роскошью и она приводит к значительному снижению качества и эффективности производства.

Вторым существенным несовершенством литниковой системы на сегодняшний день является применение трапецеидального и прямоугольного сечения формы литниковых ходов, шлакоуловителей и питателей. Как известно из геометрии, что при равной площади поперечного сечения периметры трапецеидальных и прямоугольных фигур на 15 40% больше периметра круга той же площади сечения.

Металл, проходящий по трапецеидальной и прямоугольной формы литниковых ходов на 15 40% больше отдает тепла стенкам литниковых ходов, чем при прохождении по круглой формы литниковым ходам, что заначительно тормозит процесс заполнения формы жидким металлом.

Целью изобретения является повышение выхода годного за счет снижения металлоемкости формы и повышение производительности труда.

На фиг. 1 представлена литейная форма в разрезе; на фиг. 2 вид сверху.

Литниковая система содержит литниковую воронку 1, стояк 2, литниковые ходы 3, питатели 4, выпоры 5.

Согласно изобретению отливка формируется без прибыли.

Питание отливки и подпитка усадочного объема происходит за счет горячего металла литниковой воронки и стояка. При этом литниковая воронка устанавливается на 100-150 мм выше верхней кромки опок.

Отливка устанавливается в форму таким образом, чтобы толстостенные и металлоемкие части ее находились в нижнем положении, а в верхней полуформе над выступающими частями отливки просверливаются или пробиваются открытые выпоры диаметром 10 12 мм. Общая сумма площадей поперечного сечения выпоров должна быть равна сумме площадей поперечных сечений питателей отливки.

При заливке этих форм металлом, заполнение литниковой воронки продолжается до тех пор, пока из выпоров не появится жидкий металл. Этот металл застывает в виде пятачков, после чего воронку полностью заполняют металлом. Кристаллизация отливки происходит направленно сверху вниз от застывших лепешек выпоров до нижних массивных частей отливки. Скорость кристаллизации и остывание отливки при этом в 3 4 раза быстрее, чем отливки с прибылями (таблица).

где λ коэффициент теплопроводности веществ;
a = α_c+α_изл коэффициент радиационно-конвективного теплообмена;
α_c коэффициент теплоотдачи;
α_изл поправка на теплообмен излучением.

Из таблицы видно, что теплопроводность и теплоотдача, происходящие через открытые выпоры, заполненные металлом в воздушную среду протекает в десятки, сотни раз быстрее, чем в формовочной смеси (кирпич, стекло, вода).

При направленной кристаллизации сверху вниз основной действующей силой является сила ионного притяжения металлических элементов и направление тепловых лучей от горячего металла к охлаждающемуся кристаллу. В этом случае кристаллизация идет свободно без силы давления столба жидкого металла вниз, что наблюдается при кристаллизации снизу. В нашем случае неметаллические включения и газы легко вытесняются из зоны кристаллизации, а также значительно снижаются кристаллизационные дефекты и напряжения.

С переходом на круглую форму изготовления всех литниковых ходов, шлакоуловителей и питателей увеличивается надежность заполнения формы жидким металлом на 15 40% больше, чем по сравнению с трапецеидальной или прямоугольной формой литниковых ходов и настолько же увеличится качество литья. В этом случае литниковые ходы и питатели застывают в последнюю очередь.

Таким образом, изобретение при массовом и крупносерийном производстве в 3 4 раза повышает производительность труда за счет ускорения процесса охлаждения отливок, до двух раз увеличивает выход годного литья за счет устранения прибылей и значительно снижает технологический брак и повышает качество отливок за счет создания благоприятных условий для направленной кристаллизации металла и применения полых стержней.

Изобретение позволяет значительно экономить металл, формовочные и стержневые смеси и другие вспомогательные материалы.

Изобретение относится к технологии стального литья, в частности к литниковым системам. Сущность изобретения: литниковая система содержит воронку, стояк, литниковые ходы и питатели. Отливка в форме расположена более металлоемкими частями вниз, а в верхней полуформе над выступающими частями отливки расположены выходы, сумма площадей поперечных сечений которых равна сумме площадей поперечных сечений питателей. Такая конструкция исключает применение прибылей. 1 з.п.ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Литниковая система для стальных отливок, содержащая литниковую воронку, стояк, литниковые ходы и питатели, отличающаяся тем, что отливки в форме расположены более металлоемкими частями вниз, в верхней полуформе над выступающими частями отливки выполнены выпоры диаметром 10-12 мм, сумма площадей поперечных сечений которых равна сумме площадей поперечных сечений питателей. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что литниковые ходы и питатаели выполнены в сечении круглыми.