УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ СТЕРЖНЕЙ Российский патент 2013 года по МПК B22D15/02 

Изобретение касается устройства для свободнонесущего размещения стержня, растворимого жидким растворителем, в форме разливочного устройства.

В металлических деталях, часто применяемых в машиностроении, в особенности в моторах, насосах, компрессорах или системах электростанций и изготавливаемых известными методами литья и литья под давлением, часто требуется предусмотреть в литой детали или детали, изготовленной методом литья под давлением, полости, например, каналы для охлаждающего агента или смазки. Кроме того, формовке литой детали или детали, изготовленной методом литья под давлением, могут препятствовать поднутрения. В обоих случаях в качестве временных заполнителей соответствующих полостей особо удобно применять так называемые разовые стержни, то есть, стержни, которые можно растворить жидким растворителем. Поскольку в силу своего расположения в литой детали или в детали, изготовленной методом литья под давлением, эти стержни недоступны снаружи, их вымывают из предусмотренной полости через созданные для этого отверстия в литой детали или в детали, изготовленной методом литья под давлением. Особо предпочтительно, чтобы стержни были изготовлены из песка со связующим агентом или соли, растворяющихся в воде. Такие стержни можно также применять в литье под давлением деталей из пластмассы.

Например, известна проблема формовки охлаждающих каналов в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания. Стержни, предусмотренные для формирования кольцевидного охлаждающего канала, необходимо удерживать в свободном состоянии в пространстве, которое полностью заполняют расплавом.

Одно из решений этой проблемы представлено в немецком патенте DE 10131725 В4. Стержень удерживают на литьевом стержне разливочной машины в заданном положении под воздействием силы, причем это воздействие силы обеспечивают вакуумом или магнитным полем. При фиксации магнитным полем в материал стержня необходимо подмешивать намагничиваемый материал. Необходимо, однако, чтобы этот намагничиваемый материал можно было бы удалять без остатка, и чтобы он не реагировал с материалом отливки. Если используют «присасывание» вакуумом, то надо исключить возможность всасывания расплава. Из немецкого патента DE 4238851 А1 известно устройство для закрепления соляного стержня для формирования охлаждающего канала в поршне, в котором солевой стержень закреплен на подвижной половине формы кокиля с помощью удерживающих штифтов, которые в каждом случае входят с защелкиванием в пиноль. Это решение сложно с конструктивной точки зрения.

Задача изобретения состоит в том, чтобы представить механическое устройство простой конструкции для свободнонесущего размещения стержня, растворимого жидким растворителем, в форме разливочного устройства.

Эту задачу решают с помощью характерных признаков первого пункта формулы изобретения. Целесообразные варианты исполнения изобретения являются объектом зависимых пунктов.

Устройством согласно изобретению для свободнонесущего размещения стержня, растворимого жидким растворителем, в форме разливочного устройства служат сформованные специально для этой цели поддерживающие трубки. Один из концов этих поддерживающих трубок вставляют в стержень, а другой - в стенку кокиля или в другую часть изложницы, например, еще в один стержень. Стержень удерживают одна или несколько поддерживающих трубок. Согласно изобретению сечение поддерживающей трубки на конце, вставленном в стержень, меньше, чем на конце, которым она вставлена в другие части изложницы. Устройство в форме поддерживающей трубки обладает тем преимуществом, что его можно использовать, в частности, при работе со стержнями, имеющими малое сечение. Такие стержни - это, например, кольцевидные стержни, которые применяют для формовки охлаждающих каналов в поршнях, в особенности в поршнях двигателей внутреннего сгорания.

Размеры поддерживающих трубок согласно изобретению зависят от размера стержня, которые они должны нести. Общая длина поддерживающих трубок может составлять от 10 до 30 мм, причем длина суженной части составляет от 3 до 7 мм. Максимальный диаметр поддерживающей трубки можно изменять в соответствии с диаметром подводящих и отводящих отверстий в предусмотренную полость в литой детали, он может составлять от 3 до 20 мм. В суженной цилиндрической части диаметр поддерживающей трубки составляет от 2 до 5 мм. Толщина стенок лежит в пределах от 0,1 до 0,6 мм. В суженной цилиндрической части поддерживающей трубки возможно наличие одной продольной прорези или двух противолежащих продольных прорезей, которые, соответственно длине и диаметру, могут иметь длину от 1,5 до 4 мм и ширину от 1 до 1,5 мм.

Материал поддерживающих трубок выбирают в зависимости от материала расплава, с которым он по возможности не должен реагировать так, чтобы это повлияло на функцию удерживания. Материал поддерживающих трубок может представлять собой, например, сталь V2A.

Как правило, поддерживающие трубки надевают на другую трубу или вставляют в отверстие части формы. Как правило, труба или отверстие имеют доступ к стержню, так что после заливки или литья под давлением, когда деталь затвердела, поддерживающую трубку просверливают через эту трубу или это отверстие, чтобы обеспечить доступ к стержню. Затем через это отверстие подают жидкость, растворяющую стержень, и вымывают растворенный стержень.

Поддерживающая трубка может находиться под воздействием разряжения, что может способствовать дегазации стержня во время процедуры заливки или литья под давлением. Прорезь или прорези в суженной цилиндрической части поддерживающей трубки увеличивают площадь отверстия поддерживающей трубки, и поддерживают в силу этого дегазацию. Разряжение выбирают соответственно составу стержня. Например, в случае использования солевых стержней разряжение составляет 0,2 бар.

Более подробное пояснение изобретения дано на основании примера исполнения. Представлены, в каждом случае в увеличенном масштабе:

Фигура 1 - вид сбоку солевого стержня для кольцевидного охлаждающего канала и вид его сечения с поддерживающей трубкой,

Фигура 2 - вид сверху на выступ солевого стержня с поддерживающей трубкой и

Фигура 3 - вид сбоку поддерживающей трубки, частично в разрезе.

Пример исполнения демонстрирует устройство для свободнонесущего размещения кольцевидного солевого стержня, подобного тем, что применяют для формовки охлаждающих каналов в поршнях, в особенности в поршнях двигателей внутреннего сгорания.

Поскольку приточные и отводящие отверстия охлаждающих каналов, как правило, обращены к его нижней стороне, опора кольцевидных стержней обеспечена снизу. На стержнях возможно формование чашевидных выступов, в которые вдвигают поддерживающие трубки. В то же время выступы обозначают приточные и отводящие отверстия охлаждающих каналов. Ввиду толщины стенок поршня эти выступы не должны существенно выступать за пределы сечения охлаждающего канала. С другой стороны, толщина стенок выступов должна быть достаточно велика, чтобы они обеспечивали необходимую опору поддерживающим трубкам, и чтобы стенки, особенно при вдвигании, не откалывались. Чувствительны, в частности, твердые стержни.

Благодаря своей суженной форме поддерживающие трубки обладают тем преимуществом, что выступы стержня не должны значительно выступать за пределы его сечения, и тем не менее толщина стенок остается достаточной, чтобы обеспечить необходимое качество фиксации поддерживающих трубок для опоры и удержания стержня. Это особо выгодно в случае солевых стержней. Кольцевидный охлаждающий канал в поршне может иметь, например, наружный диаметр в 75 мм и овальное сечение высотой 9 мм и шириной 4 мм.

На фигуре 1 показан кольцевидный стержень 1, в данном случае солевой стержень, для охлаждающего канала поршня; изображен его разрез 2 со вставленной поддерживающей трубкой 3. Плоскость разреза проходит через чашеобразный выступ 4, в который вставлена суженная цилиндрическая часть 5 поддерживающей трубки 3, и удерживающей стержень 1. Выступ 4 стержня 1 обозначает приточное или отводящее отверстие кольцевого канала в стержне и представляет собой место, в котором проделывают отверстие в подлежащую формированию полость кольцевого канала для устранения стержня 1 через поддерживающую трубку 3. Он выступает за пределы нижней стороны стержня 3 на несколько миллиметров.

Следующая за суженной цилиндрической частью 5 не подвергшаяся деформации часть 6 поддерживающей трубки 3 может быть вставлена концом (не показан) еще в одну трубу, или в стенку кокиля, или еще в один стержень. В цилиндрической части 5 поддерживающей трубки 3 имеются два продольных параллельных разреза 7. Они увеличивают площадь сечения вытяжного отверстия 8 при возможной дегазации стержня 1.

На фигуре 2 показан вид сверху на выступ 4 со вставленной в него поддерживающей трубкой 3. Отчетливо видно, что благодаря уменьшенному сечению поддерживающей трубки в суженной цилиндрической части 5 выступ 4 лишь незначительно выступает за пределы внешнего периметра стержня 1, и таким образом не происходит ослабления стенки поршня в области охлаждающего канала.

На фигуре 3 представлен пример поддерживающей трубки 3 согласно изобретению, вид сбоку, частично в разрезе. Общая ее длина 9 составляет 18 мм, длина суженной части 10 равна 6 мм, из которых на длину 11 суженной цилиндрической части 5, вставленной в стержень, приходится 4 мм. Между ними располагается коническая часть 12 длиной 2 мм. В суженной цилиндрической части 5 располагаются два параллельных разреза 7 длиной 13 в 2,3 мм и шириной 14 в 1,5 мм. Диаметр 15 не прошедшей деформацию части 6 поддерживающей трубки 3 составляет 4 мм, диаметр 16 суженной цилиндрической части 5 равен 3 мм. Толщина стенки 17 равняется 0,6 мм. Материал поддерживающей трубки 3 - сталь V2A.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению деталей, имеющих полости, например, каналы для охлаждающего агента или смазки. Формирование таких полостей осуществляют с применением растворимых стержней. Для свободного размещения стержня в форме для литья и поддержания его предложено устройство, представляющее собой поддерживающую трубку 3, которая имеет суженную цилиндрическую часть 5. Суженную цилиндрическую часть 5 вставляют в подлежащий удержанию стержень 1. Поддерживающая трубка 3 может быть вставлена в еще одну трубу или в стенку кокиля, или в другой стержень. После затвердевания отливки, трубка обеспечивает доступ к стержню для растворения и вымывания его растворителем. Устройство может быть использовано для стержней, имеющих малое сечение, при этом обеспечивается надежное удержание стержня. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для свободного размещения стержня, растворимого жидким растворителем, в форме устройства для литья, отличающееся тем, что оно представляет собой по меньшей мере одну поддерживающую трубку 3, причем поддерживающая трубка 3 имеет суженную цилиндрическую часть 5, которая предназначена для установки в подлежащий удержанию стержень 1 для его удерживания.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что суженная цилиндрическая часть 5 поддерживающей трубки 3 согласована по размеру со стержнем.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поддерживающая трубка 3 вставлена в выступ 4 подлежащего удержанию стержня.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поддерживающая трубка 3 обозначает доступ к полости, которую будет формировать стержень 1.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поддерживающая трубка 3 обозначает отверстие, через которое возможно вымывание растворенного стержня.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поддерживающая трубка 3 располагается под стержнем 1.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что суженная цилиндрическая часть 5 поддерживающей трубки 3 имеет по меньшей мере один разрез.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что суженная цилиндрическая часть 5 поддерживающей трубки 3 имеет два параллельных и расположенных продольно разреза 7.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поддерживающая трубка характеризуется общей длиной 9, составляющей от 10 до 30 мм, что длина суженной части 10 составляет от 3 до 7 мм, диаметр 15 не подвергшейся деформации части 6 равен от 3 до 20 мм, диаметр 16 суженной цилиндрической части 5 составляет от 2 до 5 мм, а толщина стенок равна от 0,1 до 0,6 мм.

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что по меньшей мере один разрез 7 в суженной цилиндрической части 5 поддерживающей трубки 3 имеет длину от 1,5 до 4 мм и ширину от 0,5 до 1,5 мм.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поддерживающая трубка 3 может быть вставлена в кольцевидный стержень.

12. Устройство по одному из пп.1-11, отличающееся тем, что поддерживающая трубка 3 может быть вставлена в солевой стержень.