ПОРШЕНЬ ДЛЯ МАШИНЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ С ХОЛОДНОЙ КАМЕРОЙ ПРЕССОВАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК B22D17/20 

Настоящее изобретение относится к машинам для литья под давлением и, в частности, к поршню пресса для литья под давлением с холодной камерой прессования.

В машинах для литья под давлением с холодной камерой прессования известно применение поршней впрыска со стальным или медным корпусом и по меньшей мере с одним внешним уплотняющим пояском, расположенным по обе стороны от обоймы на головке поршня.

Примеры таких поршней описаны в US 5233912.

В ЕР1197279 того же заявителя описан поршень для машин для литья под давлением с холодной камерой прессования, который содержит стальной корпус, имеющий головку с периферийной фаской или без нее, и по меньшей мере один уплотняющий поясок из медного сплава, расположенный вокруг корпуса в соответствующем гнезде, выполненном позади головки и в котором на внешней поверхности поршня между головкой и пояском выполнены по меньшей мере два канала, предназначенные для создания сообщения головки поршня с кольцевым гнездом для пояска для притока металла под сам поясок. Таким образом, при твердении металл, затекший в гнездо, создает непрерывное утолщение, которое радиально выталкивает поясок наружу, прогрессивно компенсируя его износ, адаптируя его к любым деформациям обоймы поршня и, следовательно, защищая последний.

Однако было обнаружено, что во всех известных вариантах уплотняющий поясок стремится провернуться на поршне, что делает его работу менее эффективной.

Фактически все уплотняющие пояски имеют разрез или разрыв в форме ступени вдоль окружности, что позволяет монтировать поясок на поршень и обеспечивает возможность его некоторого радиального расширения. Особенно на стадии сборки, когда поясок освобожден, его упругость может привести к посадке в неподходящем положении, что ухудшит уплотнение. Например, разрез пояска не должен быть обращен:

- к верхней части обоймы пресс-формы, где расплавленный алюминий обладает большей текучестью (фактически алюминий лежит под действием силы тяжести на нижней части, дольше оставаясь в контакте с поверхностью обоймы и головки поршня, теряя несколько градусов температуры);

- к начальным точкам литников, где жидкий металл имеет большую текучесть;

- к точкам механического интерфейса, которые могут возникнуть у отверстий обоймы (впускное отверстие для жидкого металла и начальные точки литейного канала).

В попытке устранить этот недостаток был предложен поршень, имеющий радиальный палец и уплотняющий поясок, который на ступенчатом разрезе или разрыве обеспечивал посадку, подходящую для приема такого пальца.

Такое решение, однако, усложняет монтаж пояска на поршне и в любом случае требует отдельного средства для осевого и углового запирания пояска.

Целью настоящего изобретения является создание поршня для машины для литья под давлением с холодной камерой прессования, который должен устранить упомянутые недостатки безопасным и эффективным способом.

Другой целью настоящего изобретения является создание поршня, снабженного средством, способным запирать уплотняющий поясок в осевом и угловом направлениях одновременно.

Эти цели достигаются с помощью поршня по п. 1 формулы изобретения.

Другие признаки и преимущества поршня по настоящему изобретению в любом случае будут более понятны из нижеследующего описания со ссылками на приложенные иллюстративные и не ограничивающие чертежи, на которых:

Фиг. 1 - разнесенный вид поршня по настоящему изобретению.

Фиг. 2 - собранный поршень.

Фиг. 3 - вид в частичном осевом разрезе поршня.

Фиг. 4 - вариант поршня.

Фиг. 5 - вид в перспективе поршня по фиг. 4 и отведенном положении относительно обоймы пресс-формы.

Фиг. 6 - поршень по фиг. 4 в выдвинутом положении в обойме.

Фиг. 7 - осевой разрез поршня по другому варианту.

Фиг. 7а - деталь по фиг. 7 в увеличенном масштабе.

Фиг. 7b - разнесенный вид в перспективе поршня по фиг. 7.

Фиг. 8 и 8а - осевой разрез и разнесенный вид в перспективе другого варианта поршня.

Фиг. 9 и 9а - осевой разрез и разнесенный вид в перспективе другого варианта поршня.

Фиг. 10, 10а и 10b - осевой разрез, вид спереди и разнесенный вид в перспективе поршня по другому варианту.

Фиг. 11 и 11а - осевой разрез и разнесенный вид в перспективе поршня по другому варианту.

Фиг. 12 и 12а - осевой разрез и разнесенный вид в перспективе поршня по другому варианту.

Фиг. 13 и 13а - осевой разрез и разнесенный вид в перспективе поршня по другому варианту.

Фиг. 14 и 14а - осевой разрез и разнесенный вид в перспективе поршня по другому варианту.

Фиг. 15 и 15b - осевой разрез и разнесенный вид в перспективе поршня по другому варианту.

Фиг. 15а - увеличенный вид детали по фиг. 15.

Фиг. 16 и 16b - осевой разрез и разнесенный вид в перспективе поршня по другому варианту.

Фиг. 16а - увеличенный вид детали по фиг. 16.

На фиг. 1-4 позициями 10, 110 обозначен поршень, имеющий цилиндрический корпус 11, 111, предпочтительно стальной. Корпус заканчивается спереди или на стороне, толкающей расплавленный металл, головкой 11', 111'.

Поршень 10, 110 скользит в обойме 60 пресс-формы машины для литья под давлением. Рассматривая горизонтальное расположение поршня и обоймы, обойма 60 имеет в верхней части 2 и на ее конце впускное отверстие 1 для загрузки металла в жидком состоянии, например алюминия. На противоположной стороне относительно впускного отверстия 1 в обойме 60 выполнены прорези 3, соответствующие начальным точкам литников.

В предпочтительном варианте корпус 11 установлен на поддерживающей оправке 12. Оправка 12 имеет переднюю часть 13 меньшего диаметра так, чтобы между ним и корпусом 11 была образована охлаждающая камера 14. Оправку 12 в осевом направлении пересекает канал 15 для охлаждающей текучей среды. Этот канал 15 сообщается с камерой 14 через радиальные каналы 15'.

Преимущественно, между передним концом оправки 12 и головкой 11' корпуса 11 поршня расположена медная прокладка 50, которая способствует лучшему охлаждению головки 11', являющейся той частью поршня, которая при использовании нагревается более других.

На переднем участке корпуса 11 поршня рядом с головкой 11' установлен по меньшей мере один уплотняющий поясок 16, предпочтительно выполненный из медного сплава.

Согласно настоящему изобретению каждый уплотняющий поясок 16 и поршень содержат соединительные средства, пригодные для одновременного осевого и углового запирания каждого пояска на корпусе 11 поршня.

Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения в пояске 16 выполнены по меньшей мере два отверстия 17, в которых зацеплены соответствующие радиальные выступы 18, отходящие от корпуса 11 поршня. Преимущественно эти отверстия 17 имеют форму прорезей и каждый радиальный выступ 18 имеет конфигурацию сектора окружности.

Предпочтительно, отверстия 17 и, следовательно, выступы 18 поршня расположены симметрично относительно главной оси Х пояска и поршня. Преимущественно, если N есть число отверстий (равное или превышающее 2) и соответствующих выступов, то отверстия и выступы разнесены друг от друга на одинаковые углы α=360°/N.

Предпочтительно, отверстия 17 являются сквозными отверстиями. Однако выступы 18 имеют высоту не более, чем толщина пояска, чтобы не выступать из этих отверстий и не повреждать обойму, когда поршень 10 скользит.

Согласно предпочтительному варианту каждое отверстие 17 имеет большее проходное сечение, чем сечение выступов 18. С одной стороны, это облегчает сборку и расширение пояска после проникновения под нее металла, а с другой стороны, это позволяет избыточному жидкому металлу выходить через отверстия в пояске, предотвращая его отсоединение.

В частности, прорези 17 имеют изогнутые концевые участки 17', не занятые соответствующими выступами 18, которые с другой стороны имеют по существу прямоугольные сечения.

В одном варианте, показанном на фиг. 1-3, поршень 10 снабжен единственным уплотняющим пояском 16, который проходит от кольцевого упорного буртика 20 до головки 11' тела 11. Такой упорный буртик 20 ограничивает поясок 16 в осевом направлении при движении поршня вперед. Осевое запирание пояска во время отхода поршня, с другой стороны, гарантируется взаимодействием между выступами 18 и отверстиями 17.

В варианте, показанном на фиг. 4, поршень 110 снабжен двумя уплотнительными поясками 116, 116', расположенными в соответствующих гнездах 120, 120', проходящих вокруг тела 111. Как и в описанном выше варианте, пояски 116, 116' заперты на теле 111 в осевом и угловом направлении через соединения между радиальными выступами 18 и отверстиями 17.

Головка 111' на корпусе 111 имеет периферическую фаску.

Преимущественно на внешней поверхности тела 111 поршня между головкой 111' и пояском 116, который расположен ближе к ней, выполнены по меньшей мере два канала 160, которые соединяют дно гнезда 120 пояска с головкой 111' тела поршня. Через такие каналы расплавленный металл может затекать в гнездо 120 под поясок 116 так, чтобы создавать непрерывное утолщение, которое компенсирует утонение пояска, возникающее в результате износа при использовании поршня, и термические деформации обоймы.

Таким образом, поршень дольше сохраняет уплотнение и эффективность независимо от степени износа пояска из медного сплава.

Пояски 16, 116, 116' имеют соответствующие разрезы или разрывы 19, например ступенчатые, позволяющие монтировать поясок на корпус поршня и, особенно в случае варианта, показанного на фиг. 4, обеспечивающие его расширения после попадания жидкого металла в гнездо под пояском.

Согласно варианту настоящего изобретения, показанному на фиг. 7, 7а и 7b, корпус 11 поршня имеет расположенный рядом с головкой 11' кольцевой канал 30. Такой кольцевой канал 30 закрыт уплотнительным пояском 16, когда он надет на корпус 11. Эффект этого канала 30 заключается в удержании любого металла, который может попасть между пояском 16 и корпусом 11, создавая утолщение под пояском 16, когда металл отвердевает, что способствует сохранению уплотнения, создаваемого пояском на стенках обоймы 60 неизменным.

Согласно варианту, показанному на фиг. 8 и 8а, уплотнительный поясок 16 не заканчивается на уровне головки 11' корпуса 11 поршня, а остается в отведенном положении. В частности, поясок 16 соединен с головкой 11' конической поверхностью 33. Например, такая коническая поверхность 33 наклонена под углом 45° к оси поршня.

Такое решение по этому варианту позволяет уменьшить вес прибыли благодаря присутствию головки 11'-33 поршня, которая выступает из уплотнительного пояска 16. Кроме того, наличие такой выступающей головки благоприятствует отсоединению самой прибыли от поршня и защищает поясок от теплоты, создаваемой металлом в жидком состоянии.

Следует отметить, что в варианте, показанном на фиг. 8 и 8а, поясок 16 обладает симметрией относительно поперечной оси, а не только относительно продольной оси. Другими словами, отверстия 17 выполнены в промежуточном положении относительно продольного выступа пояска. Это позволяет устанавливать поясок на корпус 11 любым концом и, преимущественно, переворачивать поясок, когда его часть, обращенная к поршню, износится.

Разумеется, такая конструкция может применяться во всех вариантах описанного поршня.

В варианте, показанном на фиг. 9 и 9а, корпус 11 поршня имеет вогнутую головку 11'. Такая конфигурация головки в первую очередь позволяет сбрасывать давление, прилагаемое металлом в обойме в направлении оси поршня, тем самым сбрасывая давление на периферийную зону, где расположен уплотнительный поясок. Кроме того, было доказано, что облегчается отделение прибыли.

Поршень, показанный на фиг. 10, 10а и 10b, подобен показанному на фиг. 4, поскольку он содержит поясок 16, отведенный относительно головки 111' в форме усеченного конуса, корпус 111 поршня и множество радиальных каналов 160, выполненных на боковой поверхности головки 111'. Однако в этом случае поясок 16 на посажен в специальное гнездо, сообщающееся с каналами 160, а удерживается на месте только соединениями между выступами 18 и прорезями 17. Для проникновения жидкого металла через каналы 160 под поясок 16 эти каналы 160 не доходят до усеченно-конической головки 111', но заканчиваются только за ней в цилиндрической зоне корпуса 111, на котором установлен поясок 16. Кроме того, в этом случае, следовательно, металл, отвердевший под пояском, стремится компенсировать его износ, выталкивая его и удерживая его в постоянном контакте со стенкой обоймы.

В варианте, показанном на фиг. 11 и 11а, уплотнительный поясок 216 и корпус 211 поршня имеют разнесенные в осевом направлении два набора прорезей 17 и выступов 18 для дополнительного усиления осевого и углового запирания пояска.

Поршень по фиг. 12 и 12а содержит, как и показанный на фиг. 4, два параллельных уплотняющих пояска 16, 316 (передний и задний соответственно). В этом случае задний поясок 316 установлен в соответствующем гнезде 316', выполненном на опорной оправке 12, а не в корпусе 11. Это позволяет дальше разнести два пояска друг от друга и тем самым повысить соосность относительно камеры обоймы и увеличить направляющий эффект поясков. Такая конфигурация особенно пригодна для литья под давлением в вакууме.

Согласно варианту, показанному на фиг. 13 и 13а, уплотнительный поясок 16 посажен в гнездо 420, выполненное в положении, отстоящем от головки 411' корпуса 411 поршня. Другими словами, корпус 411 имеет цилиндрический концевой участок 411", который вместе с наиболее отведенным пояском 16 способствует уплотнению стенки камеры обоймы 60. Этого можно достичь, выполняя такой цилиндрический концевой участок 411" с допуском ниже, чем текучесть металла в жидком состоянии (в случае алюминия она составляет одну десятую).

Согласно варианту, показанному на фиг. 14 и 14а, корпус 11 поршня крепится на оправку 112 упрощенной конструкции без участка 13 уменьшенного диаметра. Часть оправки 112 пересекает охлаждающий канал 15, который проходит до положения, находящегося рядом с головкой поршня. Такая конструкция оправки 112 может использоваться, в частности, для уменьшенных диаметров, где нет особых проблем с охлаждением.

Согласно варианту, показанному на фиг. 15, 15a, 15b, 16, 16a, 16b, выступы 518, 618 корпуса 511, 611 поршня имеют форму вставных блоков, прикрепленных к корпусу, не интегрированных с ним. Например (см. фиг. 15, 15a, 15b), блоки 518 съемно соединены с корпусом 511 винтами 518'. Каждый блок 518 имеет углубленное гнездо для головки винта 518', чтобы она не выступала за уровень уплотнительного пояска 16. Кроме того, каждый блок 518 посажен в соответствующее гнездо 518", выполненное в корпусе 511 поршня, по меньшей мере на уровне отверстий под винты 518', последние могут иметь зону увеличенной толщины.

В этом случае, если блоки чрезмерно сработаются, ухудшая запирание пояска 16, их можно снять и заменить.

В примере по фиг. 16, 16a, 16b блоки 618 вставлены в специальные гнезда 618', выполненные в теле 611, проходя сквозь отверстия 617, выполненные в пояске 616. Затем кромка отверстия 617, которая выступает по высоте относительно блоков, заклепывается или зачеканивается поверх блока, запирая его на месте. Этот вариант имеет преимущество, заключающееся в том, что нет необходимости создавать зону увеличенной толщины в корпусе поршня.

Установленные блоки 518, 618 могут иметь круглое или квадратное сечение.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, также показанному на фиг. 16, 16b, уплотнительный поясок 616 выполнен в форме чашки, которая покрывает не только боковую цилиндрическую поверхность корпуса 611, но и головку 611'. На практике, если чашка выполнена из медного сплава, как и уплотняющие пояски, она имитирует эффект медного поршня, что для некоторых задач и в некоторых условиях является более предпочтительным, чем стальной поршень с медными уплотняющими поясками.

Преимущественно чаша 616 выполнена выдавливанием на токарно-давильном станке, чтобы иметь большую стойкость, чем чашка, выполненная прессованием.

Ясно, что чашка 616 может крепиться к поршню разными способами, например навинчиванием, механической деформацией и пр.

Следует отметить, что система запирания уплотняющих поясков на поршне, предложенная в настоящем описании, позволяет выбирать и удерживать оптимальное положение пояска на основе характеристик машины и штампа.

Например, как указано выше, когда точки, в которых жидкий металл обладает большей текучестью, известны, например зоны 1, 2 и 3 обоймы 60 на входе, в верхней части и в начальных точках литников соответственно можно расположить поясок так, что его ступенчатый разрез 19 будет удален от этих точек и расположен, например, в зонах 4 и 5, показанных на фиг. 5 и 6.

Кроме того, преимущественно ширина уплотняющего пояска по меньшей мере равна ширине в осевом направлении прорезей 3 литников. Таким образом, фактически металл в прибыли не достигает участка поршня выше пояска, и это позволяет предотвратить его повреждение или даже отсоединение от поршня.

Кроме того, осевое и угловое запирание пояска не локализовано в единственной точке, а распределено по поршню и по окружности пояска и, следовательно, является прочным и безопасным и достигается теми же соединительными средствами между корпусом поршня и пояском.

Очевидно, что специалист может внести различные изменения для удовлетворения конкретных потребностей, все из которых входят в объем защиты настоящего изобретения, определенный приложенной формулой.

Например, могут быть использованы комбинации вышеописанных вариантов. В частности, наличие кольцевого канала 30 рядом с головкой поршня и медной прокладки 50 и полностью симметричная форма уплотняющего пояска могут быть элементами, общими для всех вариантов (разумеется, там, где это возможно).

Поршень для машины литья под давлением с холодной камерой прессования содержит корпус и по меньшей мере один уплотняющий поясок, установленный вокруг корпуса. Уплотняющий поясок имеет разрез или разрыв, позволяющий устанавливать поясок на корпусе поршня. Корпус и поясок снабжены соединительными средствами для одновременного запирания пояска относительно корпуса в осевом и угловом направлениях. В каждом уплотняющем пояске выполнено по меньшей мере два отверстия, с которыми зацеплены соответствующие радиальные выступы, отходящие от корпуса поршня. Достигается повышение надежности крепления уплотнительного пояска. 2 н. и 31 з.п. ф-лы, 16 ил.

1. Поршень для машины для литья под давлением с холодной камерой прессования, содержащий корпус и по меньшей мере один уплотняющий поясок, установленный вокруг этого корпуса, причем уплотняющий поясок имеет разрез или разрыв, позволяющий устанавливать поясок на корпусе поршня, при этом корпус и поясок снабжены соединительными средствами, выполненными с возможностью одновременного обеспечения углового запирания и осевого запирания пояска на корпусе поршня.

2. Поршень по п.1, в котором в каждом уплотняющем пояске выполнено по меньшей мере два отверстия, с которыми зацеплены соответствующие радиальные выступы, отходящие от корпуса поршня.

3. Поршень по п.2, в котором отверстия имеют форму прорезей, при этом каждый радиальный выступ сконфигурирован как сектор окружности.

4. Поршень по п.2, в котором отверстия и, следовательно, выступы поршня, расположены симметрично относительно главной оси (X) пояска и поршня.

5. Поршень по п.2, в котором, если количество отверстий и выступов равно N, то эти выступы и отверстия разнесены друг от друга на углы, равные 360°/N.

6. Поршень по п.2, в котором отверстия являются сквозными отверстиями, и в котором выступы имеют высоту, не превышающую толщину пояска так, чтобы не выступать из отверстий.

7. Поршень по п.6, в котором каждое отверстие имеет большее проходное сечение, чем сечение соответствующего выступа так, чтобы образовывать путь выхода избыточного жидкого металла, затекшего под поясок.

8. Поршень по п.1, в котором корпус поршня заканчивается спереди головкой, и в котором уплотняющий поясок проходит от кольцевого упорного буртика, выполненного на корпусе, до головки.

9. Поршень по п.1, в котором уплотняющий поясок заканчивается спереди в положении, отнесенном назад относительно головки тела поршня, и соединен с головкой конической поверхностью.

10. Поршень по п.9, в котором в конической поверхности выполнены по меньшей мере два радиальных канала, выполненные с возможностью пропускать металл в жидком состоянии от головки корпуса поршня под уплотняющий поясок.

11. Поршень по п.10, в котором радиальные каналы расположены на заднем конце в цилиндрической зоне корпуса, на котором установлен уплотняющий поясок.

12. Поршень по п.10, в котором уплотнительный поясок посажен в соответствующее кольцевое гнездо, выполненное в корпусе поршня, в котором каналы выполнены с возможностью создавать сообщение дна гнезда пояска с головкой корпуса поршня.

13. Поршень по п.1, содержащий передний уплотняющий поясок и задний поясок, параллельный переднему пояску для направления и центрирования поршня.

14. Поршень по п.13, в котором задний поясок установлен на корпусе поршня.

15. Поршень по п.1, в котором корпус поршня установлен на поддерживающей оправке, при этом оправка имеет переднюю часть меньшего диаметра так, что между корпусом и первой частью образована охлаждающая камера.

16. Поршень по п.15, в котором оправку в осевом направлении пересекает канал для охлаждающей текучей среды, ведущий в камеру.

17. Поршень по п.13, в котором задний поясок установлен на поддерживающей оправке.

18. Поршень по п.1, в котором корпус поршня имеет вогнутую головку.

19. Поршень по п.1, в котором уплотнительный поясок посажен в кольцевом гнезде, выполненном в корпусе поршня в положении, отнесенном назад от головки корпуса так, что корпус заканчивается цилиндрическим концевым участком для уплотнения стенок обоймы пресс-формы при скольжении поршня.

20. Поршень по п.2, в котором радиальные выступы корпуса поршня выполнены как блоки, прикрепленные к корпусу.

21. Поршень по п.20, в котором блоки прикреплены винтами или ввинчены в корпус поршня.

22. Поршень по п.20, в котором блоки вставлены в специальные гнезда, выполненные в корпусе поршня, и заперты в этих гнездах заклепыванием или чеканкой кромок отверстий, которые выступают по высоте над блоками.

23. Поршень по п.1, в котором уплотняющий поясок выполнен симметрично относительно поперечной оси так, чтобы обеспечить возможность установки на корпусе поршня в любой ориентации.

24. Поршень по п.1, в котором рядом с головкой корпус поршня имеет кольцевой канал, выполненный с возможностью закрывания уплотняющим пояском, когда поясок установлен на корпусе поршня так, чтобы удерживать металл после того, как он отвердеет.

25. Поршень по п.20, в котором уплотняющий поясок имеет форму чашки, покрывающей и боковую цилиндрическую поверхность корпуса поршня, и его переднюю поверхность или головку.

26. Поршень по п.25, в котором чашеобразный поясок выполнен выдавливанием на токарно-давильном станке.

27. Поршень по п.1, в котором между передним концом поддерживающей оправки и головкой корпуса поршня установлена медная прокладка, выполненная с возможностью улучшения охлаждения головки.

28. Поршень по п.1, в котором корпус выполнен из стали.

29. Поршень по п.1, в котором по меньшей мере один уплотняющий поясок выполнен из медного сплава.

30. Уплотняющий поясок для поршня для машины для литья под давлением с холодной камерой прессования, имеющего радиальные выступы, отходящие от корпуса поршня, при этом уплотняющий поясок содержит по меньшей мере два отверстия, предназначенные для зацепления с соответствующими выступами, отходящими от корпуса поршня.

31. Поясок по п.30, в котором отверстия являются сквозными отверстиями, расположенными симметрично относительно главной оси (X) пояска.

32. Поясок по п.30, имеющий форму чашки, покрывающей и боковую цилиндрическую поверхность корпуса поршня, и его переднюю поверхность или головку.

33. Поясок по п.32, в котором чашеобразный поясок выполнен выдавливанием на токарно-давильном станке.