Способ литья под регулируемым газовым давлением в разовые формы Советский патент 1983 года по МПК B22C9/03 

СО

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литыо в песчаные формы, изготовленные вакуумной формовкой, с заполнением вакуумным всасыванием.

Известен способ изготовления отли- 5 вон вакуумным всасыванием. Этот способ позволяечзаполнить полость литейной формы при создании в ней разрежения за счет разности давлений газа, действукяцих на расплав 10 в форме и тигле машины.

Этот способ позволяет изготавливать отливки в формах из неметаллических материалов, в частности, песчано-глинистых формах, получен- 5 ных встряхиванием, прессованием и другими методами 13.

Существенным недостатком такого производственного процесса является значительная трудоемкость изго- товления формы, что вместе с затратами на формовочные материалы и технологическое оборудование увеличивает себестоимость литой заготовки. Известен способ литья в формы, изготовленные вакуумной формовкой, включающий нанесение полимерного герметичного покрытия на модели и опоки, заполнение опок сыпучим наполнителем, создание разрежения в объеме 0пок, сборку формы, заливку ее рабо- 30 чей полости расплавом, кристаллизацию, охлаждение отливки, снятие разрежения в объеме опок и удаление отливки.

Этот способ позволяет значитель-, 35 но снизить трудоемкость изготовления формы, затраты на материалы и технологическое оборудование по сравнению с изготовлением -форм из песчано-глинистых смесей прессрва- Q нием, встряхиванием и другими методами C2J.

Однако механические свойства отивок, полученных в формах, изго- дЗ товленных по вакуум-процессу, недостаточно высокие. Кроме того, такой способ требует высокой скорости заполнения формы расплавом, что приводит к захвату и замешиванию воздуха .д в объем расплава и, следовательно, к повышенному браку отливок из-за газонасыщенности. Последнее особенно характерно для цветных сплавов с небольшим удельным весом (алюми- , нйевым и магниевым ). Заливка распла- 5э ва в полость литейной формы при таком способе производится вручную или с помощью специальных дозирую- . щих устройств. Для заполнения формы необходимо применение развитых лит- 60 никовых систем, для питания кристалг лизующейся отливки - питаюьдах систем. Все это приводит к повышенному расходу сплава и повышению себестоимости изготовления отливки. 5

Известен также способ литья вакуумным всаолванием, который позволяет в определенной мере устранить указанные недостатки. Этот способ включает сборку формы, установку и герметизацию ее на позиции заливки машины, создание в полости формы нарастающего разрежения, заполнение полости формы расплавом под действием этого разрежения, кристаллизацию, охла адение отливки, снятие разрежения в полости формы, удаление отливки рЗ Д.

Наиболб е близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ лит в песчаныб формы, включающий изготовление (. вакуумной формовкой, создание в период заливки расплава перепада давлений в формообразующей полости формы и в тигле с расплвом, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и у 1аление отливки.

Совмещение способа изготовления форм вакуумной формовкой и способа ЛИТЬЯ с перепадом давления позволяет значительно снизить себестоимость отливок за счет снижения трудоемкости изготовления форм, расход на материалы и сплав, технологическое оборудование, повысить культуру производства из-за автоматизации .трудоемкой операции заливки С4 .

Однако уровень механических свойств и качество отливок остаются недостаточно высокими, что объясняется незначительной разницей давлен в объеме опок и в полости литейной

формы. Такая разница приводит к малой интенсивности теплоотдачи от отливки в форму, повышает брак отливок из-за значительной газонасыщенностя и обвала формы.

Целью изобретения является повышение качества отливок, механических свойств и снижение брака.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу литья под регулируемым газовым давлением в разовые формы, включающему создание перепададавлений в формообразующей полости формы, изготовленной вакуумной формогкой, и в тигле с расплавом, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки, вакуум в форме увеличивают в период заливки пропорционально увеличению перепада давления в формообразующей полости формы и в тигле в соотношении 2,0-0,5.

При этом увеличение разрежения в опоках целесообразно начинать за 1 - 5 с до начала соэданяя разрежения в полости форгФл.

Предлагаемый способ осуществляет следующим образом.

На модель,.имеющую отсасывающие отверстия, накладывается синтетическая пленка, которая нагревается до температуры на 70 - 60% ниже температуры ее плавления. Далее между пленкой и моделью создается разрежение, под действием которого пленка плотно охватывает модель. На модель устанавливают герметичную опоку с отсасывающими полостями, засыпают опоку наполнителем, например кварцевым песком, уплотняют наполнитель вибрацией, верх наполнителя выравнивают и накладывают на него синтетическую пленку. Вместо пленки можно применять и другие полимерные герметические покрытия.

Далее в опоке создают разрежение и атмосферное давление скрепляет полуформу, после чего разрежение между пленкой и моделью уменьшают до атмосферного давления, полуформу снимают с модели. Аналогично изготавливают вторую полуформу, устанавливают в полуформы вставки, стержни и т.д., пол у формы спаривают, устанавливают на позицию заливки машины и герметизируют. Для исключения преждевременной возгонки пле.нки нижние поверхности формы охлаждают до температуры на 30-6О°С меньше температуры плавления пленки.

После этого в полости формы создют разрежение, величина которого увеличивается во времени. В связи с тем, что на расплава в тигле машины действует атмосферное давление, образуется разность давлений газа на расплав в тигле и металлопроводе, под действием которой расплав по металлопроводу заполняет полость формы.

Пропорционально увеличению разрежения в полости формы увеличиваю разрежение в опоках в соотношении 2,0 - 0,5. При этом целесообразно увеличить разрежение в опоках через 1 - 5 с после начала создания разрежения в полости до определенной величины, зависящей от характера сплава и отливки.

При соотношении величин разрежения, меньшем 0,5, разница давлений газа, действукяаих на расплав со стороны формы.и в полости формы,незначительна, что приводит к повышеннйм браку из-за обвала формы. После заполнения формы уровень разрежения в объеме опок при таком соотношении недостаточен для существенного увеличения интенсивности теплоотвода от отливки в форму, что не обеспечивает высокие механические свойства отливок. При этом также уменыаается газовыделение из отливки в форму, что также снижает ее механические свойства.

При соотношении разницы разрежений в опоках и полости формы, большем 2,0, существенно увеличивается брак отливок из-за трудно удаляемого механического пригара. Кроме того, при этом значительно усложняется конструкция оборудования для осуществления способа, так как в течение короткого времени требуется создать значительной величины разрежение в большем объеме.

Меньшие соотношения (меньше 0,8 разниц разрежений рекомендуется применять для отливок из сплавов с большим удельным весом (более 8 r/CN большие соотношения (более 1,3 для отливок из сплавов, с малы-м удельным весом (менее 3 .

Рекомендуемая разница давлений газов, действующих в опоках ив полости формы, должна составлять 0,3 - 0,5 кгс/см2.

После заполнения полости формы расплавом и выгонки пленки под действием разницы давлений газа на зеркало расплава и в объеме опок происходит кристаллизация и охлаждение отливки. Затем разрежение в опоках и полости формы снижают до атмосферного давления, форма разрушается, отливку и сыпучий наполнитель удаляю из зоны обслуживания машины, и цикл изготовления отливки повторяется вновь.

Предлагаемый способ позволяет по сравнению с известным уменьшить на 20 - 35% брак отливок из-за обвава формы и на 10 - 15% повысить механические свойства за счет более интенсивного теплоотвода и газоудаления от отливки.

Способ требует применения большой скорости заливки расплава в полость литейной формы, зависящей от сплава отливки и ее геометрических особенностей. Большая скорость.заливки позволяет устранить выравнивание давлений в полости формы и объеме наполнителя и, следовательно, уменьшить вероятность объема обв ла формы.

Пример. Для изготовления отливки весом 10 кг из алюминиевого сплава марки АЛ2, имеющей толщину стенки 4-6 мм, в герметичных опоках создают разрежение с остаточным давлением 0,7 кгс/см2.

Предварительно на модель верхней полуформы накладывают синтетичекую пленку из сополимера этилена с винилацетатом и между пленкой и моделью создают разрежение с остаточным давлением 0,7 кгс/см, в опок засыпают сухой кварцевый песок/ охлажденный до температуры 30 - и имеющий зернистость 0,1 - О,.064 H и уплотняют вибратором с частотой колебаний 50 Гц в течение 10 с.

СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД РЕГУЛИРУЕ№Ш ГАЗОБЬШ ДАВЛЕНИЕМ В РАЗОВЫЕ ФОРМЫ, включающий создание перепада давлений в формообразующей полости формы, изготовленной вакуумной формовкой, и в тигле с расплавом, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отливок, механических свойств и снижения брака, вакуум в форме увеличивают в период заливки пропорционально увеличению перепада давления в формообразующей полости формы и в тигле Q соотношении 2,0-0,5. 9