Способ литья в песчаные формы с противодавлением Советский патент 1983 года по МПК B22C9/03 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью в песчаные формы, изготовленные методом вакуумной формовки с заполнением формы с противодавлением, Известен способ изготовления песчаных, форм методом вакуумной формовки, включаюитий наложение полимерного герметичного покрытия на модели и опоки, заполнение йпок сыпучим наполнителем, создание в объемах опок разрежения,, удаление моделей, нанесение на покрытие пр отивопригарного состава, сборку формы и заливку ее расплавом, кристаллизацию и охлаждение отливки, снятие разрежения в объеме опок и удаление ооливки. Этот способ позволяет снизить себестоимость отливки за счет значительного снижения трудоемкости изготовления формы и затрат да материалы и технологическое оборудование Щ, Однако механические и эксплуатационные свойства отливок, в особенности из алюминиевых сплавов, остаются низкими из-за малой интенсивности теплообмена между отливкой и формой, В случае .применения этого способа заливки форм произлодится вручную или с помощью специальных дозирующих устройств, что снижает культуру производства и усложняет литейное оборудование, Известен способ литья с противодавлением, который включает сборку и герметизацию формы на позиции заливки машины, гep eтизaцию тигля с расплавом, создание одинакового газового давления в тигле с расплавом и в полости формы, создание пояышенного давления в тигле с расплаво кристаллизацию и охлаждение отливки сброс давления в тигле и полости формы, удаление отливки 2 . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату является способ лит в песчаные с противодавлением включающий изготовление форглл, урав новешивание газового давления в формообразукнцей полости формы и в тигле с заливаемым расплавом, пода чу расплава в форму путем создания перепада давления в тигле с расплавом и в формообразующей полости, . кристаллизацию и охлаждение отливки сброс давления в формообразующей по лости и тигле с расплавом и удаление отливки. Этот способ применим и для изготовления отливок в песчано-глинистые формы, изготовленные различными методами: встряхиванием прессованием, пескометным, холодног твердения и т,д. Применение способа литья с противодавлением для изгото ления отливок в песчаных формах, полученных способом вакуумной формовки, позволяет снизить трудоемкость изготовления формы, затраты на материальа и оборудование, повысить механические и эксплуатационные свойства отливок, автоматизировать операцию заливки расплава в полость литейной формы и т, д. |з . Однако стоимость изготовления отливки велика вследствие большой трудоемкости .изготовления самой формы, а -также стоимости маЬериала формы и технологического.оборудованияJ значительны энергозатраты и усложняется обслуживание оборудования, по- скольку вакуумирование объема опок осуществляют до охлаждения отливки до технологически необходимой температуры. Цель изобретения - снижение энергозатрг1Т и упрощенное обслуживание за счет сокращения времени вакуумирования. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу литья в песчаные формы с противодавлением, включающему изготовление формы, уравновешивание газового давления в формообразующей полости формы и в тигле с заливаемым расплавом, подачу расплава в форму путем создания перепада давления в тигле с расплавом и в формообразующей полости, крисТсшлизацию и охлсведение отливки, сброс давления в формообразующей полости и тигле с расплавом и удаление отливки, после уравновешивания газового давления в формообразующей полости формы, изготовленной вакуумной формовкой, и в тигле с расплавом до величины 0,7-1,5 кгс/см уменьшают разрежение в форме до аткюсферного давленияи Давление газа на расплав в тигле поддерживают на 0,5-2,5 кгс/см больше, чем давление газа в формообразующей полости формы. Применение предлагаемого способа литья позволяет исключить образование на отливках значительно трудноудаляемого механического пригара. Если эта разница меньше р,5.кгс/см, то повышается брак отливок из-за обвала: формы, . Способ осуществляется следукяцим образом. На модель с отсасывающими отверстиями накладывают полимерную герметичную пленку, которую подогревают. Затем под пленкой йоэдают разрежение, и она плотно прилегает к модели, повторяя ее KOI фигурацию. На модель с пленкой устаг авливают опоку с герметичными полостями, связанными с объемом опоки отверстиями, закрытыми фильтрами. Б опоку насыпают наполнитель, ка11ример, сухой кварцевый песок, вибр ируют, в

результате чего наполнитель уплотняется. Затем верхнюю поверхность нполнителя выравнивают и накладывают синтетическую пленку. После этого в герметичных полостях опоки создают разрежение, которое скрепляет наполнитель, разрежение между пленкой и моделью снижают до атмосферного давления, и модель удаля19Т. Рабочую поверхность полимерной пленки на полуформе покрывают противопригарным составом.

Вместо полимерной синтетической пленки можно применять другие полимррные покрытия, наносимые на модели в жидком виде и отверждаемые на них. В этом случае создание разрежения Между покрытием и моделями не требуется.

Аналогично изготавливают и втору полуформу, после чего в нижнюю полуформу устанавливают стержни, полуформы спаривают, форму устанавливаю на позицию з.алиЕки маилины и герметизируют в кожухе машины. Одновременно герметизируют камеру, в которой находится тигель с расплавом, В объеме опок поддерживают разрежение для скрепления наполнителя.

Для предотвращения преждевременного оплавления полимерного покрыти нижние поверхности формы охлаждают до температуры ниже температуры плаления покрытия. Далее в камеру с расплавом и в кожух с формой подают газ под одинаковым давлением. Для исключения образования разности давлений на этой стадии процесса объемы камеры и кожуха сообщаются. При достижении в объеме кожуха, а следовательно и в сообщающейся с ним полости формы, избытхэчного давлния 0,7 кгс/см разрежение в объеме опок уменьшают до атмосферного давления. Избыточное давление, действующее на полимерное герметичное покрытие, обеспечивает сохранение имеющейся конфигурации полости формы. Одновременно с уменьшением разрежения избыточное давление газа в камере с расплавом и кожухе продолжает расти до технологически необходимой величины, определяемой, материалом и конфигурацией отливки. Окончание снижения разрежения в объеме опок и роста избыточного давления в камере и кожухе нужно совместить по времени, чтобы исключить резкие колебания газовых давлений в объеме опок и полости формы.

Способ можно осуществлять, уменьшая разрежение в опоках после окончания роста давления газа в полости формы. После окончания сброса разрежения вакуумную систему можно использовать для изготовления новой формы, что позволяет упростить конструкцию мгииины и ее обслуживание, так как позволяет применять вакуумресиверы значительно меньших размеров. В этом случае упрощается конт роль за выравниванием давления в ка5 мере и кожухе, которое происходит за время снижения разрежения в опоках.

После заполнения камеры и кожуха избыточным давлением, а объема опок

0 атмосферным, в KaNiepe создают повышенное давление по отнсяиению к кожуху. Для этого их объемы изолируют друг от друга и в кожухе снижают давление на технологически

5 необходимую величину, либо в камере с расплавом давление повышают на такую же величину. При этом разница давлений не должна превышать 2,5 кгс/см, чтобы исключить обраQ зование механического пригара на литых поверхностях.

При образовании разницы давлений расплав по металлопроводу заполняет полость формы и кристаллизуется. Повышенное давление спо5собствует более интенсивному отводу тепла от отливки и получение, повышенных механических свойств,После выдержки в течение технологически необходимого времени, давление из

0 камеры и кожуха сбрасывают до атмосферного , кожух удаляют, форму разгерметизируют и удаляют с позиции заливки машины. Отливка охлаждается в сыпучем наполнителе, опоки

5 разбирают, отливку и сыпучий наполнитель удаляют, и цикл повторяется вновь, .

Предлагаемый способ позволяет снизить энергозатраты на 10-40%

Q за счет снижения времени работы вакуум-насоса, а также снизить на 5-10% ра,сходы, связанные с с1мортизацией оборудования за счет применения вакуум-ресиверов меньших габаритов. Кроме того, предлагае5мый, способ позволяет повысить на 10-25% производительность процесса ; изготовления отливки за счет возможности совмещения операции заливки расплава в форму, кристаллизации и

0 охлаждения отливки с операцией изготовления новой формы при использовании освободившейся вакуумной системы.

К недостаткам способа,кроме зна5 чительной шероховатости поверхности, ;можно отнести и повышенное содержание в отливке газов, которые не удаляются из отливки вследствие повышенных парциальных давлений в объемах, ок0 ружающих отливку.

Пример 1, Для изготовления отливки весом 15 кг из магниевого сплава марки МЛ 5 с стенки 7-15 мм в герметичных опорах создакТ

5 разрежение с остаточным давлением 0,7 кгс/см Предварительно на модел верхней и нижней полуформ накладывают синтетическую пленку из сополи мера этилена с винилацетатом и межд пленкой и моделью создают разрежени с остаточным давлением 0,8 кгс/см, в опоки засыпают кварцевый песок с зернистостью 0,1-0,63 мм, охпшкдаемый до 30-40 С и виброуплотняют с частотой колебаний 50 Гц в течение 10 с. Затем верх уплотненного напол нителя выравнивают, а на него накла дывают синтетическую пленку той же марки и в объеме наполнителя создают разрежение указанной величины. Далее разрехсение между моделью и ппенкой.уменьшают до атмосферного давления, модель удаляют, рабочую поверхность пoлyфop 1L при помощи пульверизатора покрывают противопригарным составом основе маршалита -этилового спирта и поливинил бутерали. Аналогично изготавливают другую полуформу. Затем в нижнюю полуформу устанавливают на позицию стержни из ХТС, полуформы спаривают устанавливают на позицию маптины лит с противодавлением и герметично закрывают кожухом машины. Одновременно герметизируют и камеру с расплавом. Для .предупреждения расплавлени пленки нижнюю поверхность формы охлаждают до 30-40°С, Температура расплава в тигле машины составляет 670-690°С. Давление газа в кожухе, имеющем объем 0,64 м; и в камере с расплавом, имеющей объем 1 м поднимают до 4 кгс/см в течение 8 с. Объемы камеры и кожуха сообщают трубопроводо диаметром 60 мм. При достижении в кожухе, и еледовательно, в сообщающейся с ним полости формы, давления 0,7 кгс/см разрежение в объеме опок снижают до атмосферного давления в течение 6 с. После этого вакуумную систему машины подключают для изготовления новой формы. Для снижения колебани давлений в камере и кожухе дают выдержку в течение5 с, после чего объемы камеры и кожуха изолируют друг от друга, и в кожухе снижают давление на 0,6 кгс/см в течение 10 с. При такой разнице давлений отливку выдерживают 90 с, затем давление в камере и кожухе снижают до атмосферного, кожух и камеру ра герметизируют, форму удаляют с по зи1№5и заливки машины и выдерживают в течение 5 мин, затем опоки разбирают и отливку удаляют, В качест ве инертного газа используют элегаз. Пример 2, Для изготовлени отливки весом 20 кг из aлю 1иниeвoг сплава марки АЛ9 с толияной стенок ,6-10 мм в герметичных опоках создают разрежение с остаточным давлением 0,65 кгс/см форму изготавливают и устанавливают на машину также, как и в примере 1, Температура расплава в тигле машины составляет 680-700°С, Давление воздуха в кожухе и камере, имеющих те же параметры, что и в примере 1, поднимают до 5 кгс/см в течение 10 с. После достижения конечного, давления в кожухе и полости формы разрежение в объеме опок снижают до атмосферного давления в течение 6с, В течение этого времени выравнивается колебание давлений в камере и кожухе, и, вакуумная система машины используется для изготовления новой форь/ы. Далее объема и кожуха изолируют друг от друга и в кожухе снижают давление на 1,1 кгс/см в течение 15 с. При такой разнице давлений отливку вьщерживают 180 с, затем операции повторяют, как -и в примере 1 с выдержкой отливки в наполнителе для охлаждения в течение 7 мин. Пример 3, Для изготовления отливки весом 20 кг из бронзы марки Бр ОЦС5-5-5 с тол1диной стенки 5мм в герметичных опоках создают разрежение с остаточным давлением 0,6 кгс/см Форму изготавливают и устанавливают на машину также, как и в примере 1, Температура расплава в тигле машины поддерживается в пределах 1050-1100°C. Давление газа (азота) в кожухе и камере поднимаютдо 6кгс/см в течение 10 с. После достижения конечного давления в кожухе разрежение в объеме опок снижают до атмосферного давления в течение б с. За это время выравнивается колебание давлений в кожухе и камере, и вакуумная система машины подключается для .изготовления новой формы. Далее объемы камеры и кожуха изолируют друг относительно друга, и давление в кожухе снижают на 1,8 кгс/см в течение 5 с, .При такой разнице давлений отливку выдерживают в форме в течение 5 мин затем опера1;ии повторяют, как и. в примере 1 с выдержкой отливки в наполнителе для охлаждения в течение 10 мин. Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в снижении на 10-35% затоат HP электроэнергию за счет меньшего вре- мени работы электромотора вакуум-насоса и снижении на 5-10% затрат на амортизацию оборудования за счет применения вакуумной системы меньших габаритов. Экономический эффект при работе на одной машине составляет 2628 руб. При широком внедрении способа в народное хозяйство годовой экономический эффект может превысить 550 тыс.руб.

1. СПОСОБ ЛИТЬЯ В .ПЕСЧАНЫЕ ФОР№ С ПРОТИВОДАВЛЕНИЕМ, включаю1ций изготовление формы, уравновешивание газового давления в формообразующей полости и в тигле с заливаемым расплавом, подачу расплава в форму путем создания перепада давления в тигле с расплавом и в формообразующей полости, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс давления в формообразую1дей полости и тигле с расплавом и удаление отливки, о т л и - . чающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и упрощения обслуживания путем сокращения времени вакуумирования, после уравновешивания газового давления в формообразующей полости формьл, изготовленной вакуумяой формовкой, и в тигле с расплг1вом до величины 0,7-1,5 кгс/см уменьшают разреi жение в форме до атмосферного (Л давления. 2. Способ по п. 1, отличающий .с я тем,что давление газа на расплав в тигле поддерживают на 0,5-2,5 кгс/см больше, чем давление газа в формообразующей полости форьвд.