Установка для литья металлов с подачей и кристаллизацией под давлением Советский патент 1992 года по МПК B22D18/02 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к изготовлению роторов турбобуров литьем металлов с подачей и кристаллизацией под давлением.

Известно устройство, содержащее печь с металлопроводом, литейную форму с литниковой системой. Недостатком данного устройства является то, что оно не позволяет развивать высокое давление на кристаллизующийся металл.

Анализ аналогов показывает, что наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для литья металлов с подачей и кристаллизацией под давлением, содержащее печь, пресс-форму и литниковую систему с прочищателем, снабженным приводом перемещения.

Недостатком устройства-прототипа является то, что он имеет низкую надежность в работе, обусловленную частым выходом игз строя прочищателя из-за его продольного прогиба.

Цель изобретения -уменьшение удельной металлоемкости установки.

Поставленная цель достигается тем, что верхняя поперечина пресса выполнена коробчатой формы, а привод перемещения прочищателя выполнен телескопическим цилиндром, образованным гильзой, гайками, корпусом-поршнем, крышкой и порш- нем, при этом гильза вставлена в отверстие коробчатой поперечины, а гайки, навинченные на гильзу, установлены одна под нижним торцом, а вторая над верхним торцом верхней поперечины. -

На фиг. 1 показана установка, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.З -. вертикальный разрез печи, пресс-формы и частично пресса на этапе перед подачей металла в пресс-форму; на фиг.4 - разрез А-А на фйг.5.; на фиг.5 - пресс, вид сверху.

Установка для литья металлов с подачей и кристаллизацией под давлением состоит из печи 1, колонны 2, прессов 3, цилиндров 4-6. стойки 7, плит 8-10, упорного шарико- подшипника 11 .двухплечего рычага 12. Печь

1 состоит из основания 13,. индуктора 14. тигля 15 с вертикальным каналом 16, обогреваемого фланца 17, облицованного керамикой 18, прокладок 19-22, крышки 23 со стаканом 24, кожуха 25 с отверстием 26, цилиндров 27, Пресс состоит из нижней 28 и верхней (коробчатой) 29 поперечин, стянутых колоннами 30, подвижных в вертикальном направлении траверс 31-34. На верхней поперечине 29 закреплены цилиндры 35-43. Траверса 31 соединена с цилиндрами 35 и 36; траверса 32. у - с цилиндрами 37 и 38; траверса 33 - с цилиндрами 39 и 40; траверса 34 -с цилиндрами 41 и 42. Цилиндр 43 выполнен телескопическим, состоит из гильзы 44, гаек 45, корпуса-поршня 46, крышки 47, поршня 48, прочищателя 49. На траверсе 31 закреплен стол 50 с возможностью горизонтального перемещения от цилиндров 51. На нижней поперечине 28 закреплена литниковая втулка 52, облицованная керамикой 53. На прессе закреплена пресс-форма, состоящая из полуматриц 54 и 55, пуансонов 56-58,.подкладного кольца 59, сегментных вкладышей 60. Полуматрица 54 закреплена на столе 50, полуматрица 55 - на траверсе 32, пуансон 56 - на поперечине 28, пуансон 57 - на поперечине 33, пуансон 58 - на поперечине 34. В полуматрицах 54 и 55 выполнены отверстия 61 и 62 для водяного охлаждения, В печи показан жидкий металл 63 (фиг.З), в пресс-форму - отливка 64, литниковые остатки 65 и 66. Индуктор 14, крышка 23, стакан-24, кожух 25, поперечина 28, траверсы 31-34 выполнены водоохлаждаемыми (охлаждение не показано). У цилиндра 43 на поршнях 46 и 48 и в других соединениях установлены резиновые и предохранительные (капроновые) кольца (не показаны).

Установка работает следующим образом.

Подают давление жидкости в цилиндр 4 пресса 3, расположенного над печью 1, которым поднимают пресс 3 на высоту, обеспечивающую выход литниковой втулки 52 из

стакана 24. При опущенном штоке цилиндра 6 двухплечий рычаг 12 соединен с плитой 9. Подавая давление жидкости в- цилиндр 5 (справа от поршня), поворачивают колонну 2 на 30° относительно положения, показан- ного на фиг.2, при этом печь Доказывается между прессами 3.Подают давление жидкости в цилиндры 27 (ниже поршней), и крышку 23 печи 1 поднимают вверх. В тигель 15 загружают шихтовые материалы и расплавля ют их, или в тигель 15 заливают жидкий металл, расплавленный в другой печи. Закрывают крышку 23 (опускают внизцилинд- рами 27), при этом крышка 23 ложится на торец кожуха 25 резиновым кольцом 21, а стакан 24 нижним торцом нажимает на асбестовую прокладку 19, затем колонну 2 поворачивают на 30°, при этом совмещают ось втулки 52 с осью стакана 24, после чего олускают пресс 3 (цилиндром 4), при этом втулка 52 заходит в полость стакана 24 и прилегает своей нижней частью к поверхности стакана 24.

После опускания пресса 3 внутрь кожуха 25 через отверстие 26 подают газ под давлением 0,5-5,0 кгс/см2. Под давлением последнего жидкий металл 63 поднимается по каналу.16, отверстию фланца 17, каналу во втулке 52, каналу в пуансоне 56 и заполняет полость пресс-формы. Затем опускают траверсу 33 и пуансоном 57 отделяют полость пресс-формы от металла, находящегося между пуансонами 56 и 58. На кристаллизующийся металл внутри пресс- формы создают .высокое механическое давление (до 20 кгс/мм2 и более), под которым формируют отливку 64. После отсекания полости пресс-формы от литниковой системы из печи стравливают газовое давление, опускают траверсу 34 и из-под пуан- сона 58 выдавливают в литниковый канал пуансона 56 (на сколько возможно) оставшийся под пуансоном 58 металл. Затем опускают прочищатель 49 до перекрытия канала в пуансоне 56 (на фиг.4) с тем, чтобы рассоединить между собой литниковые остатки 65 и 66. Металл, не успевший затвердеть в литниковом канале втулки 52, пуансона 56, стекает в тигель 15. Когда пресс-форма холодная - получение первых отливок, литниковый остаток 66, удаляемый из канала, представляет собой монолитный конусный стержень, а когда пресс-форма разогрета - литниковый остаток 66 представляет собой полую оболочку..

Одновременно со стравливанием газа из печи подают давление жидкости в цилиндр 6 (ниже поршня), поднимают поршень, шток цилиндра вынимают из отверстия в плите 9 и тем самым рассоединяют между собой двухплечий рычаг 12 с плитой 9. После этого подают давление жидкости в цилиндр 5 (слева от поршня) и поворачивают рычаг 12 на 60°, совмещая ось цилиндра 60 со следующим отверстием в плите 9; подают давление жидкости в Цилиндр 6 (выше поршня) и опускают его шток в отверстие плиты 9, тем самым вновь соединяют двухплечий рычаг 12 с плитой (подготовляют колонну для очередного поворота на 60°). Затем цилиндром 4 поднимают пресс 3, находящийся над печью 1, над печь 1 подходит пресс с пресс-формой, подготовленной для получения отливки, а пресс с полученной отливкой 64 перемещается на позицию 2, на которой (под прессом) установлена емкость для сбора литниковых остатков 66 (данная емкость не показана).

Когда пресс с отливкой 64 достиг второй позиции, поднимают поршень 46 на половину его хода I/2, затем опускают поршень 48 до своего нижнего положения и, если есть необходимость, то опускают до нижнего положения поршень 46, прочищателем 49 вы- прессовывают литниковый остаток 66 из пуансона. 56 и литниковой втулки 52, при этом литник 66 падает в емкость, находящуюся под прессом. После этого поднимают прочищатель 49 (поршни 46 и 48), траверсы 34,33,32, а траверсами - луэнсоньг 58,57 и полуматрицу 55, пресс-форма оказывается раскрытой, затем подают давление жидкости в цилиндры 51 и перемещают стол 50 (фиг.З и 4), после чего из полуматрицы 54 извлекают отливку 64 с сегментными вкладышами 60. Затем отливку 64 освобождают от сегментных вкладышей 60. с торца пуансона 56 удаляют облой 65.

Если бы литниковый остаток 66 всегда получался в виде конусного прутка, а не полой оболочки, то прочищатель 49 не требовалось бы изготовлять большой длины. Достаточно было бы прочищатель.49 опускать на несколько миллиметров, сдернуть литниковый остаток 66 с места и далее при наличии конуса на стенках канала литниковый остаток 66 свободно выпадал бы из канала. Однако, когда пресс-форма хорошо разогрета литниковый остаток 66 представляет собой полую оболочку. При опускании прочищателя 49 он не всегда сразу отрывает полую оболочку от стенок канала по всей длине, а сначала только отрывает оболочку в верхней части и сминает ее. В этом случае . требуется прочищатель 49 опускать на боль- щую длину, т.е. изготовлять его длинным с малой продольной жесткостью.

Может возникнуть ситуация, когда литниковые остатки 65 и 66 не будут своевременно разделены между собой (не будет

получено отверстие воблое 65, пока не имеет малую прочность), в этом случае потребуется прикладывать большое вертикальное усилие к прочищателю 49, который при большой длине получит продольный изгиб. Снабжение прочищателя 49 цилиндром двойного действия 43 повышает надежность работы как устройства в целом, так и прочищателя, в частности, предотвращая продольный изгиб прочищателя 49. Закрепление цилиндра 43 двойного действия на верхней поперечине 29 пресса 3, позволило поршнем 46 передавать на траверсу 34 дополнительное усилие помимо усилия, развиваемого цилиндрами 41 и 42. Это в свою очередь позволяет более равномерно рассредоточить усилие на траверсу 34, а следовательно, при этой же толщине траверсы 34 повысить ее надежность путем предотвращения поперечного изгиба траверсы 34. Существует возможность закрепления цилиндра прочищателя 49 не на поперечине 29, а на траверсе 34, но в этом случае цилиндр придется подсоединить вместо труб гибкими шлангами или трубами через гид- рошарниры. Гибкие шланги или. шарниры уменьшают надежность работы комплекса. Кроме того, в этом случае нельзя использовать удлиненный прочищатель, крайне необходимый для гарантированного освобождения литникового канала в любых ситуациях. Таким образом, снабжение прочищателя 49 цилиндром 43 двойного действия и закрепление данного цилиндра на верхней поперечине 29 пресса 3 приводит к повышению надежности работы устройства..

Выполнение верхней поперечины коробчатой формы позволяет при тех усилиях пресса уменьшить массу верхней поперечины. Установка внутрь поперечины гильзы телескопического цилиндра позволяет обойтись без специальны х средств крепления цилиндра, используя для крепления цилиндра гайки 45, что приводит к уменьшению металлоемкости комплекса. Выполне- ние цилиндра телескопическим позволяет

поднимать верхнюю траверсу пресса вниз частично поршнем 46, а это также ведет к уменьшению металлоемкости пресса (уменьшается толщина верхней траверсы).

Кроме того, выполнение цилиндра телескопическим позволяет предотвращать продольный прогиб прочищателя (прочищатель предотвращается от прогиба не из-за того, что он выполнен укороченным, а за счет

того, что нижний торец поршня 46 может перемещаться относительно прочищателя 49, он является передвижной опорой, которая предотвращает продольный прогиб прочищателя), при большой длине и малом

диаметре прочищателя достигается предотвращение продольного изгиба прочищателя, а это также приводит к уменьшению металлоемкости прочищателя и всего комплекса. Это приводит также к ускорению освобождения комплекса от литниковых остатков что ведет к повышению производительности комплекса. Снижение металлоемкости комплекса и повышение его производительности приводит к уменьшению удельной металлоемкости комплекса, приходящейся на одну отливку. Для достижения поставленной цели необходимы все отличительные признаки формулы изобретения.

Формула изобретения

Установка для литья металлов с подачей и кристаллизацией под давлением, содержащая печь, многотраверсный пресс с неподвижными поперечинами, пресс-форму с литниковой системой, прочищатель и привод его перемещения в виде цилиндра,, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения удельной металлоемкости установки, пресс установлен вертикально, его верхняя поперечина выполнена коробчатой формы, а цилиндр прочищателя выполнен телескопическим и закреплен в верхней поперечине посредством гаек, навинченных на гильзу цилиндра с верхней и нижней сторон поперечины.

со in

о

1-

r«

Iл

1

/

frWWsSNSSNV

Ј Ъп(Ь

/

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью металлов с подачей и кристаллизацией под давлением. Целью изобретения является уменьшение удельной металлоемкости установки для литья металлов. Пресс установки для литья металлов состоит из нижней 28 и верхней 29 поперечин, стянутых колоннами 30, и подвижных траверс 31-34. На прессе установлена пресс-форма, состоящая из полу- матриц 54 и 55, пуансонов 56-58,

V//7//7/V////A

У////////////;

к

ш&т

фиг 5