Способ литья под давлением Советский патент 1988 года по МПК B22D18/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью под давлением отливок из различных материалов.

Известен способ литья под давлением, при котором расплав из тигля проходит по металлопроводу и заполняет литейную форму нод действием разности давлений в тигле с расплавленным металлом и в литейной форме. Заполнение литейной формы начинается при атмосферном давлении и аосрегулируемый дроссель 12 и трубопровод связанный с дополнительными полостями 5, а с другой стороны через трубопровод и через вентиль 10 - с источником 13 сжа- 5 того газа.

Способ осуществляется следующим образом.

После того, как расплав подготовлен для литья, создается разность давлений между тиглем 1 и литейной формой 3 и расплав

ле заполнения литейной формы до опреде- по металлопроводу 2 поступает в литейную

ленного уровня над расплавом в незаполненном пространстве литейной формы создается подходящий вакуум, с помощью которого регулируется скорость дальнейщего заполнения. После заполнения литейной формы расплав кристаллизуется и отливка извлекается (заявка Японии № 56-14385, кл. В 22 D 18/08, опублик. 1981).

Целью изобретения является повышение физико-механических свойств отливок.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для реализации способа при литье с транспортировкой расплава с помощью разности газовых давлений, создаваемых в литейной форме и тигле с расплавполость 4, при этом в системе тигель 1 с расплавом - литейная форма 3 может быть вакуумное, атмосферное или повышенное давление. В процессе заполнения транспорт 5 ное давление повышается в результате преодоления сил трения гидравлического столба расплава и дросселирующего действия при выходе газовой фазы через вентиляционные ка.налы. При достижении определенного уровня расплава (линия А-А и точка

20 а на индикаторной диаграмме, фиг. 2) транспортное давление PI меняет свой характер, например, в результате резкого изменения сечения отливки. С помощью сигнала от индикатора 8 давления для транленным материалом; на фиг. 2 - пример- , спортного давления PI включается преобная индикаторная диаграмма транспортного давления при литье согласно схеме на фиг. 1; на фиг. 3-,- схема устройства для реализации способа при литье при атмосферном давлении в литейной форме и

разователь 9, который открывает вентиль 10, и от источника 13 высокого давления подается газ в незаполненные дополнительные полости 5 литейной формы 3 и в мультиплицирующий цилиндр 11, посредством косоздании транспортного давления поршнем; Q торого в литейной форме 3 устанавливается

на фиг. 4 - индикаторная диаграмма транспортного давления при литье согласно схеме на фиг. 3; на фиг. 5 - схема литья при наличии вакуума в литейной форме и создании транспортного давления разностью давлений газовой фазы; на фиг. 6 - индикаторная диаграмма транспортного давления согласно схеме на фиг. 7; на фиг. 7 - схема устройства для реализации способа при литье с повышенным давлением в литейной форме и создании транспортного давления разностью давлений газовой фазы; на фиг. 8 - индикаторная диаграмма транспортного давления при литье согласно схеме на фиг. 5.

Устройство для реализации способа

высокое давление РЗ. При движении поршня мультиплицирующего цилиндра И прерывается приток расплава из тигля с расплавом и осуществляется дозаполнение литейной формы 3 расплавом. После сброса

35 давления и охлаждения готовая отливка вынимается и цикл повторяется сначала. Устройство для реализации способа (фиг. 3) состоит из прессующего цилиндра 1, связанного через литниковый канал с литейной формой 3, которая состоит из пра вой 31 и левой 32 полуформ, в которых оформлены литейная полость 4 и дополнительная полость 5 (прибыль). Цилиндр 1 связан с источником 6 давления с давлением PI через вентиль 7, трубопровод, силовой ци(фиг. 1) состоит, из тигля 1 с расплавом, д линдр 18, который снабжен индикатором 8

который через металлопровод 2 связан с литейной формой 3, выполненной из двух частей - нижней 31 и верхней 32 полуформ, в которых оформлена литейная полость 4, а в верхней полуформе 32 оформлены дополдавления. Силовой цилиндр 18 связан с мультиплицирующим цилиндром 11, одна часть которого связана через трубопровод с литейной полостью 4 и через вентиль 14 с источником 13 сжатого воздуха с высоким

нительные полости 5. Тигель 1 с расплавом 50 давлением РЗ. Индикатор 8 давления связан

связан с источником 6 сжатого газа через вентиль 7. Давление газа PI в источнике 6 является транспортным давлением. Тигель 1 с расплавом снабжен индикатором 8 давления, который с помощью преобразователя 9 и вентиля 10 связан с источником сжатого газа с высоким давлением РЗ. К нижней части литейной формы 3 прикреплен мультиплицирующий цилиндр 11, через

с преобразователем 9, который через вентиль 10 связан с дополнительной полостью Вис мультиплицирующим цилиндром 11. Связь между преобразователем 9 и дополнительной полостью 5 осуществлена через 13 55 регулируемый дроссель 12.

Пример. Характеристика отливки: автомобильный поршень из алюминиево-крем- ниевого сплава, имеющий юбку толщиной

регулируемый дроссель 12 и трубопровод связанный с дополнительными полостями 5, а с другой стороны через трубопровод и через вентиль 10 - с источником 13 сжа- 5 того газа.

Способ осуществляется следующим образом.

После того, как расплав подготовлен для литья, создается разность давлений между тиглем 1 и литейной формой 3 и расплав

по металлопроводу 2 поступает в литейную

полость 4, при этом в системе тигель 1 с расплавом - литейная форма 3 может быть вакуумное, атмосферное или повышенное давление. В процессе заполнения транспорт5 ное давление повышается в результате преодоления сил трения гидравлического столба расплава и дросселирующего действия при выходе газовой фазы через вентиляционные ка.налы. При достижении определенного уровня расплава (линия А-А и точка

0 а на индикаторной диаграмме, фиг. 2) транспортное давление PI меняет свой характер, например, в результате резкого изменения сечения отливки. С помощью сигнала от индикатора 8 давления для транспортного давления PI включается преобразователь 9, который открывает вентиль 10, и от источника 13 высокого давления подается газ в незаполненные дополнительные полости 5 литейной формы 3 и в мультиплицирующий цилиндр 11, посредством которого в литейной форме 3 устанавливается

Q торого в литейной форме 3 устанавливается

высокое давление РЗ. При движении поршня мультиплицирующего цилиндра И прерывается приток расплава из тигля с расплавом и осуществляется дозаполнение литейной формы 3 расплавом. После сброса

35 давления и охлаждения готовая отливка вынимается и цикл повторяется сначала. Устройство для реализации способа (фиг. 3) состоит из прессующего цилиндра 1, связанного через литниковый канал с литейной формой 3, которая состоит из пра вой 31 и левой 32 полуформ, в которых оформлены литейная полость 4 и дополнительная полость 5 (прибыль). Цилиндр 1 связан с источником 6 давления с давлением PI через вентиль 7, трубопровод, силовой цилиндр 18, который снабжен индикатором 8

давления. Силовой цилиндр 18 связан с мультиплицирующим цилиндром 11, одна часть которого связана через трубопровод с литейной полостью 4 и через вентиль 14 с источником 13 сжатого воздуха с высоким

давлением РЗ. Индикатор 8 давления связан

с преобразователем 9, который через вентиль 10 связан с дополнительной полостью Вис мультиплицирующим цилиндром 11. Связь между преобразователем 9 и дополнительной полостью 5 осуществлена через 55 регулируемый дроссель 12.

Пример. Характеристика отливки: автомобильный поршень из алюминиево-крем- ниевого сплава, имеющий юбку толщиной

б мм; упрочняющее кольцо в нижней части юбки; утолщения в зонах седел поршневого болта толщиной 20 мм, толщина дна 25 мм.

Способ выполняется в двугнездовой литейной металлической форме 3 с составным клиновым стержнем для центрального отверстия и стержнями для радиальных отверстий. В литейной форме 3 оформлены вентиляционные каналы, литейный канал и прибыль (полость 5).

В мультиплицирующем цилиндре 11 от источника 13 при открытом вентиле 14 создается газовое давление 60 МПа, после чего .вентиль 14 закрывается и наливается порция расплава в прессующий цилиндр

I.В силовом 18 и мультиплицирующем 11 цилиндрах создается гидравлическое давление от источника 6 при открытом вентиле 7. Порщень силового цилиндра 18 перемещает расплав, который заполняет полость 4 литейной формы 3. При заполнении дополнительной полости 5 (прибыли) литейной формы 3 транспортное давление Ртр (фиг. 4), отсчитанное по индикатору 8 давления, меняется и, когда заполняется часть прибыли, транспортное давление .меняет свой характер (точка а, фиг. .4) и по сигналу от индикатора 8 давления срабатывает преобразователь 9, открывая вентиль 10, при котором порщень мультиплицирующего цилиндра 11 начинает перемещаться и в прибыле устанавливается давление 300 МПа. Это давление поддерживается до окончания кристаллизационного процесса в отливке, после чего оно устраняется и отливка извлекается. Полученная отливка после соответствующей термообработки имеет следующие показатели: ав (32 - 36) х хЮ as (27-30)-10 Нв 120-140.

Устройство для реализации способа (фиг. 5) состоит из тигля 1 с расплавленным металлом, связанного через металло- провод 2 с литейной формой 3, которая состоит из двух частей: нижней 31 и верхней 32 полуформ, между которыми оформлена литейная полость 4. В верхней полуформе 32 предусмотрены дополнительные полости 5 (прибыли). Тигель 1 с расплавом связан с источником 6 давления с давлением Р| через вентиль 7. Тигель 1 и пространство литейной формы связаны с индикатором 8 давления, который снабжен преобразователем 9. Последний через вентиль 10 связан с источником 13 высокого давления с давлением Рз, который через вентиль 10 связан с мультиплицирующим цилиндром

II,прикрепленным к нижней полуформе 31. Поршневое пространство мультиплицирующего цилиндра 11 связано с дополнительными полостями 5 литейной формы 3 через регулируемый дроссель 12. Пространство литейной формы 3 через трубопровод и вентиль 16 связано с источником 17 вакуума.

Пример. Характеристика отливки: деталь для подвески автомобиля из алюминиевого сплава со сложным сочетанием тонких и толстых стенок от 4 до 25 мм; утолщен5 ные «части сосредоточены в трех местах, удаленных от центрального отверстия на 300- 400 мм; сложное оребрение с выпуклостью ребер до 90 мм.

Способ осуществляется в металлической разъемной литейной форме, расположенной в герметической камере.

Плоскость разъема полуформ 31 и 32 иМе- ет сложную конфигурацию. В утолщенных частях отливки оформлены прибыли. В литейной форме выполнены вентиляционные

5 каналы. Полости отливки в пространствах между ребрами оформлены вставками, между которыми имеются также вентиляционные каналы. Перед началом литья в камере, где находится литейная форма 3, создается вакуум 0,1-0,2 МПа от источни0 ка 17 при открытом вентиле 16. Создается разность давлений между тиглем 1 с расплавом и литейной формой 3, в результате чего начинается заполнение полости 4 отливки. Когда уровень расплава достигнет

5 вентиляционных каналов в плоскости разъема и расплав заполнит их, транспортное давление меняет свой характер и через сигнал индикатора 8 включается преобразователь 9, который открывает вентиль 10. В полости 5 литейной формы 3 устанавлива0 ется высокое давление, которое уравновешивается поршнем мультиплицирующего цилиндра 11. Это давление поддерживается до окончания кристаллизационного процесса в отливке, после чего стравливается и отливка вынимается. Вакуум поддерживается

5 только до полного заполнения литейной формы 3 с расплавом.

Устройство для реализации способа (фиг. 7) состоит из тигля 1 с расплавом, связанного через металлопровод 2 с литейной формой 3, которая состоит из левой 31 и правой 32 полуформ, между которыми оформлена литейная полость 4. В левой полуформе 31 оформлены дополнительные полости 5 (прибыли). Тигель 1 с расплавом связан с источником 6 давления с давле5 нием Р, через вентиль 7. Источник 6 давления связан с литейной формой 3 вентилем 15. В тигель 1 с расплавом вмонтирован индикатор 8 давления, снабженный преобразователем 9, который через вентиль 10 связан с источником 13 высокого давления

0 с давлением РЗ. Источник высокого давления связан с мультиплицирующим цилиндром 11, соединенным с правой полуформой 32. Порщ- невое пространство мультиплицирующего цилиндра 11 связано трубопроводом и регулируемым дросселем 12 с дополнительными

5 полостями 5.

Пример. Характеристика отливки: ореб- ренная деталь, предназначенная для работы

под воздействием водяных паров при 150°С и давлении 10 МПа с требованиями: ёь (30-32)-10 Н/м и .

Способ осуществляется в двугнездовой металлической форме, которая уплотнена упругим уплотнением. Между уплоткитель- ным кольцом и рабочей полостью формы вырезан глубокий и широкий канал, который с ромощью вентиляционных каналов связывается с рабочей полостью формы. В литейной форме оформлены вентиляционные ка- 10 кими показателями, налы и пространство прибыли.

В тигле 1 с расплавом находится расплав - технически чистый Zn, в котором барботируют азот под давлением 10x10 Н/м после чего в системе тигель 1 с расплаливки и материала, из которого она сделана, при этом данное давление создается в самой литейной форме. По этому способу оказывается воздействие на заполнение литейной формы расплавом и на кристаллизацию его, при котором одновременно управляются оба процесса при минимальных энергетических затратах. Все это обеспечивает получение отливок с искомыми и одновременно высокими физико-механичесФормула изобретения

1. Способ литья под давлением, включаю - --- ,щий транспортирование расплава из тигля и

вом - литейная форма 3 устанавливается заполнение литейной формы под действием давление 10x10 Н/м. Создается разность разности давлений, создаваемых в тигле и

литейной форме, воздействие на расплав при заполнении литейной формы вакуумным, атмосферным и повышенным газовым дав- тер. По сигналу индикатора 8 давления 20 лениями, отличающийся тем, что, с целью включается преобразователь 9, который от- повышения физико-механических свойств отливок, после заполнения литейной формы расплавом до определенного уровня в незаполненной полости литейной формы или в одной или нескольких незаполненных

давлений и расплав заполняет литейную форму 3 до линии А-А (точка а, фиг. 8) и транспортное давление меняет свой хараккрывает вентиль 10, и в незаполненной полости 5 литейной формы 3 устанавливается давление 96X10 Н/м, которое уравновешивается давлением в мультиплицируюш,ем цилиндре 11. При движении поршня 25 обособленных полостях создают газовое мультиплицируюшего цилиндра 11 закрывается приток расплава из тигля 1 и осуществляется дозаполнение литейной формы 3 при высоком давлении. После кристаллизации расплава давление в литейной форме 3 стравливается, и отливка охлаждается и вынимается.

30

давление, превыщающее действующее в этот момент давление в литейной форме, нри этом с другой стороны формы создают противодействующее давление, уравно- вещивающее газовое давление.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что газовое давление поддерживается постоянным до полной кристаллизации расплава в литейной форме.

Преимущества предлагаемого способа состоят в том, что дополнительное газовое давление начинает действовать на расплав в определенный момент, который выбирается в зависимости от конфигурации конкретной откими показателями,

ливки и материала, из которого она сделана, при этом данное давление создается в самой литейной форме. По этому способу оказывается воздействие на заполнение литейной формы расплавом и на кристаллизацию его, при котором одновременно управляются оба процесса при минимальных энергетических затратах. Все это обеспечивает получение отливок с искомыми и одновременно высокими физико-механичесателями,

Формула изобретения

25 обособленных полостях создают газовое

30

35

давление, превыщающее действующее в этот момент давление в литейной форме, нри этом с другой стороны формы создают противодействующее давление, уравно- вещивающее газовое давление.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что газовое давление поддерживается постоянным до полной кристаллизации расплава в литейной форме.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что газовое давление непрерывно повыщают от момента его создания до окончания кристаллизации расплава в литейной форме.

Изобретение относится к литью под давлением различных материалов. Целью изобретения является повышение физико- механических свойств отливок. Согласно изобретению заполнение литейной формы 3 расплавом осуществляется под действием Е: разности давлений в тигле 1 с расплавом и в литейной форме. В форме выполнены литейная полость 4 и дополнительные полости 5. При достижении уровня А-А транспортное давление PI меняет свой характер, например, в результате резкого изменения сечения отливки. По сигналу индикатора 8 через преобразователь 9 открывается вентиль 10 и от источника 13 высокого давления подается газ в незаполненные полости 5 и в мультиплицирующий цилиндр 11, при этом в форме устанавливается высокое давление Рз. При движении порщня цилиндра 11 прерывается поток расплава на тигле 1 и осуществляется до- заполнение формы 3 расплавом. После сброса давления отливка охлаждается и извлекается. 2 з.п. ф-лы, 8 ил. 55 (Л /3 00 ОС со со со со Фиг.1

гпр

фиг. 2

Фиг.

Фиг. 7

Фиг. 8