Способ литья вакуумным всасыванием в газопроницаемую форму и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B22D18/06 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью вакуумным всасыванием и под перепадом давления химически активных металлов.

Целью изобретения является упрощение- процесса, повышение эффективности и сокращение времени на продувку системы и заполнения ее инертным газом.

На фиг.1 представлено устройство,

общий вид, на фиг.2 - то же, при заполнении формы металлом, на фиг.З - гто же, общий вид, вариант исполнения на фиг, - тоже, при заполнении формы металлом, на фиг,5 - тигель с кожухом при загрузке металла,

. Устройство содержит тигель 1, размещенный в кожухе 2 со съемной крышкой 3, размещенной на боковых стен-. ках кожуха через уплотнение 4, Кожух может быть выполнен охлаждаемым, Тигель 1 имеет футеровку 5 с индуктором 6. В крышке 3 имеется отверстие 7, такое же отверстие имеется и в жарозащитном экране 8,

Над отверстием 7 размещена другая съемная крышка 9 с уплотнением 10. В центре крышки 9 предусмотрено небольшое отверстие 11 для ввода термопары. Кожух 2 посредством трубопровода 12 соединен с вакуумной системой, а посредством трубопровода 13 с источником инертного газа. Формовочный блок содержит герметичную камеру И, установленную на вер тикально перемещающейся опоре 15. В нижней части камеры выполнено отверстие 16 для установки литейной формы 17, которая на фиг.1 представлена как оболочковая форма со стояком 18 для подачи металла в по

лости 19 формы. В верхней части камера I соединена трубопроводом 20 с

вакуумной системой. Форма 17 имеет также металлопровод 21 с фланцем 22 и свободным концом 23. Сланец 22 герметично установлен между опорной стенкой камеры и нижним концом формы

17 вокруг входного .отверстия 2k стояка 18. Гидроцилиндр 25 соединен с опорой 15 и обеспечивает относительное перемещение тигля 1 и камеры Последняя состоит из двух половин

со средствами охлаждения. Кроме того, камера 14 трубопроводом 26 соединена со средством для создания более низкого давления в внутренней части формы по сравнению с камерой. Это средство может иметь пористую пробку 27, непроницаемую для металла и проницаемую для газа. Устье трубопровода 26 герметизировано над пробкой 27 с помощью уплотнения 28.

Утечка между каналом 29 и камерой И предотвращается уплотнениями 30. Между крышкой 3 кожуха и формовочным блоком расположен гибкий сжимаемый экран 31, выполненный из огнеупорного материала, например стекловолокна. Этот экран поддерживает необходимое расстояние между зеркалом металла в тигле и источником проникновения воздуха в тигель при снятой

крышке 9. При использовании этого устройства таким источником является отверстие 16, расположенное относительно далеко от расплава,

Следовательно, крышка 9 может удаляться во время продувки кожуха 2 аргоном. Аргоновая продувка приводится при давлении выше атмосферного, при этом аргон наполняет экран 31 и происходит через его отверстия для

5

предотвращения поступления воздуха через экран. Расстояние поверхности жидкого металла от только потенциала ного источника воздуха (отверстие 16-) предотвращает затягивание циркулирующими потоками (зоны Бриллюзна) воздуха в расплав. Это расстояние составляет по меньшей мере 20 см, но может быть и Ц$ см.

Способ осуществляется следующим образом.

Камера 1 устанавливается свободным концом 23 металлопровода 21 над отверстием 7 кожуха тигля, при этом крышка 9 предварительно снимается, За счет уплотнения верхнего фланца 22 металлопровода 21 между нижней стенкой камеры 1 и нижним концом формы 17 вокруг отверстия 2 и за счет использования экрана 31, предназначенного для поддержания давления инертного газа в кожухе 2 выше атмосферного, предотвращается поступление воздуха в кожух тигля через отверстие 7. При использовании инертного газа, например аргона, который в.несколько раз плотнее воздуха, или азота, плотность которого только немного меньше плотности воздуха, можно легко регулировать поток газе для предотвращения поступления воздуха в кожух 2 через отверстие 7.

При литье камера перемещается с помощью гидроцилиндра 25, который обеспечивает относительное перемещение металлопровода 21 и кожуха 2 тигля для подачи металлопровода через отверстие 7 в кожухе. На фиг, 2 показано, как конец 23 металлопровода 21 погружен в жидкий металл в тигле, а также относительное перемещение конца 23 металлопровода и кожуха 2 относительно плоской формы. По мере перемещения конца 23 металлопровода пониженный перепад давления создается во1внутренней части формы 17 через стояк 18 за счет использования соединения трубопровода 26 с вакуумной системой, что обеспечивает подачу аргона и затем жидкого металла через металлопровод и стояк, при этом металлостатический напор в стояке 18 также вызывает образование бокового потока в полости 19 формы 17. Одновременно второе давление, равное или выше давления, подаваемого через трубопровод 26, но ниже давления жидкого металла в тигле 1,

222.186

подается в камеру И и таким образом в наружную часть формы 17 через трубопровод 20 для обеспечения заполнения полостей 19 формы жидким металлом. Величина второго давления достаточна только для заполнения полостей 19 формы. После завершения заполнения давление, окружащее му 17| может быть повышено, при этом во внутренней части формы поддерживается низкое давление для повышения качества детали и снижения растягивающих напряжений в форме. Давление

J5 повышается в камере И за счет подачи инертного газа через соединение 32 до тех пор, пока отливаемый металл остается при реакционноспособной температуре .

20

После окончания формования эти давления восстанавливаются до атмосферного. Ратем камера 1 открывается и заполненная форма 17 и металлопро25 вод 21 удаляются для подготовки к следующему циклу формования. Экран 31 за счет возможности обратного сжатия восстанавливает свою первоначальную форму. Крышка 9 может быть

30 установлена над отверстием 7 в кожухе 2, если следующая форма не готова для литья, Если трубопровод 26 не используется, описанный способ изменяется только в том, что низкое давление для заполнения полостей формы создается полностью в камере 1 через трубопровод 20, при этом наружное более низкое давление на форму передается во внутреннюю часть через

40 ее пористое тело. Обычно результаты получаются не настолько хорошими, как при использовании двух вакуумных соединений, работающих при разном давлении. Примеси для удаления примесей

35

из системы формы с такой же эффективностью давления во время заполнения должно быть ниже, но при этом возрастает нагрузка массы металла на форму. Однако способ и устройство имеют существенные преимущества по сравнению с известным устройством и без использования трубопровода 26„ На фиг.З иллюстрируется другой вариант способа защиты жидкого металла от загрязнения воздухом. Крыш- ка 3 кожуха тигля установлена телескопически на элементах 33 и поддерживается гидроцилиндрами (не показаны) , которые разносят поверх

ность металла в тигле от отверстия 7 (ближайший источник воздуха) и сохраняют это расстояние на уровне примерно 20 см и более. На этом расстоянии загрязнение потоками циркулирующего воздуха предотвращается, когда крышка 9 удаляется при подаче аргона .

Во время литья (фиг, 4), когда выступы металлопровода 21 контактируют с крышкой 3 кожуха 2 тигля по мере относительно перемещения металлопровода и кожуха тигля навстречу ДРУГ другу, подвижные элементы 33 вводятся в зацепление и сжимаются, После завершения литья и удаления металлопровода 21 элементы 33 возвращаются в исходное положение. При соединении нижней части камеры И и крышки 3 уплотняется отверстие 7 для предотвращения поступления любого значительного количества воздуха, когда подвижный элемент 33 сжимается и возвращается в исходное положение после заполнения формы.

На фиг.5 для начальной подачи металла в тигль в атмосфере инертного газа, что делается только периодически, предусмотрена заменяемая крышка 3 которая непроницаема, больше и прочнее по сравнению с крышкой Э, а также может выдерживать вакуумиро- вание кожуха 2 тигля до высокой степени вакуума. Когда крышка 9 удалена, камера Ik формы и металлопро- - вод 21 (фиг. 1) удалены, слиток 35, предназначенный для плавки металла помещается в тигль через отверстия 7 и 36 и заменяемая крышка 31 съемно устанавливается на крышке 3 кожуха с помощью уплотнения 37 и закрывает отверстие 7. Кожух вакуукируется через трубопровод 13 по существу до полного удаления воздуха и включается индуктор 6 для расплавления слитка, Когда расплав достигает нужной температуры, инертный газ до нужного давления подается в кожух через трубопровод 13, крышка 9 устанавливается на. место с использова- нием установочного стержня (не показан) , а сменная крышка удаляется. Так как крышка 3 устанавливается на периферии и закрывает удаляемую верхнюю крышку 3 кожуха 2, крышка 3 не подвергается действию перепада давлений атмосферы на одной поверх

ноет и и высокого вакуума на другой и как крышка 9 может быть легче и проще в обращении по сравнению с крышкой .

Предлагаемая форма относится к высокотемпературному керамическому типу для комбинированных деталей. Однако можно использовать другие типы форм, например высокотемпературные формы из формовочного песка для одиночных и комбинированных деталей различного размера и формы.

15 Формула изобр е т е н и я

0

5

1.Способ литья вакуумным всасыванием в газопроницаемую форму, включающий размещение газопроницаемой формы со стояком и металлопрово- дом в герметичной камере, подачу металла в тигель с кожухом, заполненным инертным газом, перемещение

и погружение нижнего конца металлопровода в тигель с жидким металлом через отверстие в крышке кожуха, создание вакуума в герметичной каме-, ре для заполнения формы металлом, извлечение, металлопровода из тигля, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса , повышения эффективности и сокращения времени на продувку системы и дополнения ее инертным газом, между зеркалом жидкого металла в тигле и источником проникновения воздуха в кожух поддерживают расстояние, по меньшей мере 20 см в течение всего процесса, кроме заполнения формы металлом.

2.Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что, с целью заполнения формы инертным газом, герметичную камеру вакуумируют в процессе перемещения металлопровода к тиглю.

3.Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что в верхней части стояка в процессе заполнения формы металлом создают более глубокий вакуум, чем в герметичной камере.

А. Способ поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что расстояние между источником проникновения воздуха в кожух и зеркалом жидкого металла составляет +5 см.

0

5

0

5

0

5

5. Способ по п,1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью предотвращения поступления воздуха в ко917

жух, давление инертного газа в нем поддерживают выше атмосферного.

6. Способ по п., отличающийся тем, что используют инертблизкой плотный газ с плотностью, ности аргона,

7v Устройство для литья вакуумным всасыванием в газопроницаемую форму, содержащее герметичную камеру, разме- щенную в ней газопроницаемую форму, стояк, соединенный с полостями формы и металлопроводом со свободным концом, тигель для плавки металла, размещенный в кожухе, имеющем от- верстие в крышке для ввода металло- провода, средства для создания вакуума в герметичной камере и кожухе и для подачи инертного газа в кожух, средство для подъема и опускания герметичной камеры с формой, отличающееся тем, что, с целью упрощения процесса повышения эффективности и сокращения времени для продувки системы и заполнения ее инертным газом, оно снабжено подвижным элементом для установления и поддержания заданного расстояния межЮ

ду зеркалом металла в тигле и источником проникновения воздуха в тигле.

8.Устройство по п. 7, о т л и - чающееся тем, что оно снабжено средством для создания более глубокого вакуума в стояке по сравнению с герметичной камерой.

9.Устройство по п,7, о т л и - чающееся тем, что подвижный элемент выполнен в виде гибкого сжимаемого экрана.

i

10.Устройство по п.7, отличающееся тем, что подвижный элемент выполнен в виде крышки кожуха, телескопически установленной в нем.

11.Устройство по п. 7 отличающееся тем, что оно снабжено съемнрй крышкой, герметично установленной на кожухе при плавке металла,

Приоритет по пункта м:

07.05.87и 30.03.88 по пп. 1-3; 5г8; 11j

30.03.88по пп. 4, 9, Ю.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью вакуумным всасыванием химически активных металлов. Цель изобретения - упрощение процесса, повышение эффективности и сокращение времени на продувку системы и заполнение ее инертным газом. Сущность изобретения заключается в том, что герметичная камера 1 с формой 17 и металлопроводом 21 пере

/

29 26

П 30

33

if

б ; 5

2

Фиг. 5