"Способ получения литья по газифицируемым моделям "Див-процесс" и литейная форма для получения литья" Советский патент 1992 года по МПК B22C9/00 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении отливок по пенополистиро- ловым моделям из чугуна, стали и цветных сплавов.

Цель изобретения -улучшение санитарно-гигиенических условий труда и повышение качества отливок, снижение себестоимости отливок и расширение технологических возможностей.

На газифицируемые модели и элементы литниковой системы наносят газонепроницаемую противопригарную краску, причем пустотелые полости в моделях и газоотвод- ные каналы литниковой системы во время формовки соединяют между собой и с системой приема газов. При заливке металла в форму давление газа над металлом дважды понижают ниже атмосферного: в начале ив конце заполнения формы металлом, при этом поддерживают избыточное давление газа над металлом, превышающее давление песка на противопригарную краску, но ниже металлостатического давления в форме.

На фиг. 1 изображен график изменения давления газа над металлом в процессе заливки; на фиг. 2 -литейная форма. На фиг. 1 буквами и цифрами введены следующие обозначения: Д - давление, И - исходное состояние (начало заливки), В - вакуум, ГМ - период заполнения литниковой системы, П2 - период заполнения отливки, Пз - период заполнения выпоров и литниковой чаши, 1 - напор металла, 2 -давление песка, 3 - регулируемое давление. На рис. 2:1 - модель, 2 - газоотводные каналы, 3 - питатель, А - стояк, 5 - сгораемые пустотелые элементы, 6 - трубчатый коллектор, 7 - контейнер, 8 - регулятор давления, 9 - за- движка, 10 - вакуумная система, 11 - вакуумный насос, 12 - баллон с инертным газом, 13 - холодильник-подогреватель, 14 - нижний и верхний датчики наличия металла.

Наличие сквозной системы полостей от стояка и до выхода за пределы формы обеспечивает организованный и целенаправленный отвод продуктов деструкции без загрязнения песка. Вакуум в самом начале заливки обеспечивает захват в систему от- вбд а паров и газов, которые образуются в результате деструкции материала элементов литниковой системы. Тем самым исключается выброс вредных веществ через стояк, который в начальном периоде залив- ки мало заполнен металлом. В основном периоде заливки в стояке имеется некоторый столб жидкого металла, обеспечивающий напор для заполнения полостей отливки. Этому напору несколько противо- действует, но уступает избыточное давление газа, которое изменяется с помощью регулятора по заданному значению или закону изменения во времени. Это давление газа превышает сжимающее давление пес- ка на противопригарную краску, чем поддерживается устойчивость формы и строгое соблюдение геометрии отливки. Избыточные пары и газы (сверх необходимого количества для создания давления) выпускаются из формы в систему их очистки и утилизации. Жидкие и твердые продукты деструкции в конечном счете выжимаются металлом в ту же систему отвода. Кратковременный вакуум в конце заливки необходим для их удаления из формы. Процесс заливки в ДИВ-процессе оказывается саморегулирующим. При этом снимаются жесткие требования по целому ряду параметров, например, скорости заливки, температуре расплава, плотности ма- териала модели и др. В отличие от известных способов, эти параметры можно менять в достаточно широких пределах. Поясним этот момент. Например, резкое увеличение скорости заливки, использование более горячего расплава, случайная установка модели с завышенной плотностью полистирола - все эти случаи связаны с возрастанием удельного количества продуктов деструкции, и в известных способах приводят к нарушению процесса, браку отливок, неудовлетворительной экологической обстановке и даже возможному выбросу жидкого металла. В указанных случаях при заливке ДИВ-процессом регулятор давления обеспечит большую степень открывания выходной задвижки, т. е. выпуск большего количества паров и газов и удержание давления в полости на требуемом уровне. В случаях, по эффекту противоположных приведенным, т. е. сопровождающихся снижением эффективности процесса, регулятор давления будет его стабилизировать так чтобы сохранить необходимое давление, обеспечивающее условия неразрушения формы.

Предложенный принцип отвода продуктов деструкции устраняет необходимость общего и длительного вакуумирования формы в целом. А это в значительной степени расширяет технологические возможности, ускоряет процесс, уменьшает энергетические затраты, упрощает конструкцию оборудования. В отличие от известных способов, базирующихся на применении специальных контейнеров с двойными стенками и вакуумными камерами, в предлагаемом способе могут практически использоваться обычные простые емкости, способные удерживать песок.

Применение газонепроницаемой противопригарной краски исключает загрязнение песка вредными веществами, повышает качество поверхности отливок, упрощает подготовку и нанесение покрасочных составов.

Предложенный способ дает возможность заменить вибрационное уплотнение песка его равномерной послойной засып- крй, так как при отсутствии вакуума в форме

исключается опасность образования пустот в недостаточно уплотнённом песке.

ДИВ-процесс снимает необходимость перегрева заливаемого металла. Больше того, с точки зрения экологии и экономики будет более выгодным, если заливать металл с пониженной температурой. При этом увеличится удельный выход жидких, но уменьшится газо- и парообразных продуктов деструкции. В любом виде они полностью отводятся и утилизируются, тогда как в известных способах такое перераспределение недопустимо, поскольку приводит к ухудшению фильтрации продуктов деструкции и браку отливок.

Предложенный способ допускает применение более плотного полистирола в моделях, что повышает качество поверхности и прочность моделей.

Известная литейная форма, содержащая контейнер с крышкой с заформованной в песке газифицируемой моделью, имеющей газоотводные каналы, и систему вакуумного отвода продуктов деструкции модели, образующихся при заливке металла в форму, дополнительно снабжена трубчатым коллектором, сгораемыми полыми элементами, соединяющими газоотводные каналы модели с трубчатым коллектором, и регулятором давления газа, расположенным между трубчатым коллектором и системой вакуумного отвода газов, и датчиками контроля наличия металла в полости формы, которые установлены в нижней и верхних частях модели и связанных с регулятором давления. Кроме того, трубчатый коллектор снабжен теплообменником в виде холодильника или подогревателя.

Наличие регулятора давления дает возможность поддерживать давление газа над металлом при заливке таким образом, чтобы, с одной стороны, исключить обвал песчаной формы от противодавления песка, а с другой - обеспечить нормальное поступление металла в форму и полное удаление продуктов деструкции через систему вакуумного отвода. Характер изменения давления в процессе заливки иллюстрируется рис. 1,

Дополнительное обеспечение трубчатого коллектора подогревателем и элементами охлаждения позволяет поддерживать заданные процессом температуру и фазовое состояние отводимых продуктов деструкции. Введение в форму датчиков наличия металла позволяет обеспечить необходимый режим давления: по сигналу нижнего датчика заканчивается период вакуума и начинается период давления, а по

сигналу верхнего датчика вновь обеспечивается вакуум.

Пример. Модель 1 из пенополистирола (фиг. 2) для чугунных отливок корпуса редуктора покрывает газонепроницаемой противопригарной кра ской и заформовыва- ют в песке. При этом формовку осуществляют в режиме циклически послойной

0 засыпки: поело засыпки каждого очередного слоя толщиной 50...15СГмм производится встряхивание или разравнивание слоя. По углам и в середине их стенок имеются вертикальные каналы 2. С ними соединяются

5 продольные и поперечные ка налы в днище модели. В свою очередь, последние соединены с каналом в питателе 3 и с пустотелым стояком 4. Вертикальные каналы 2 с помощью трубочек 5 соединены с металличе0 ской трубкой 6. Трубочки 5 выполняют из легкосгораемого материала. С трубочкой 6, выходящей за пределы контейнера 7 соединены регулятор давления 8 и задвижка с электродвигателем 9. С задвижкой связаны

5 система утилизации и очистки 10 с насосом 11 и баллон с инертным газом 12. В трубке 6 находится холодильник-подогреватель 13 для поддержания заданного температурного режима отводящихся продуктов деструк0 ции. В подготовленную форму заливают чугун состава, соответствующего требуемой марке СЧ-20.

В начале заливки в течение 2-4 с в каналах модели обеспечивают разрежение

5 50-80 Кпа. Далее по сигналу нижнего датчика 14, в течение 20-25 с, когда заливается полость отливки, поддерживают избыточное давление 7-30 кПа. В самом конце заливки, по сигналу верхнего датчика 14, на

0 1-2 с вновь создают разрежение 50-80 кПа. После этого контейнер отключается от задвижки, датчика прибора давления и направляется на охлаждение, выборку отливки и выгрузку песка по обычным тех5 нологическим линиям.

Формула изобретения 1 Способ получения литья по газифицируемым моделям, включающий сборку моделей и элементов литниковой системы

0 имеющих соответственно пустотелые полости и газоотводные каналы, нанесение противопригарной краски, формовку в песке, вакуумирование литейной формы и заливку ее металлом при переменном давлении газа

5 над металлом в форме, отличающийся тем, что, с целью улучшения санитарно-гигиенических условий труда и повышения качества отливок, снижения себестоимости литья и расширения технологических возможностей, во время формовки осуществляют соединение пустотелых полостей моделей и газоотводных каналов литниковой системы между собой и с системой приема газов, а при заливке металла в форму давление газа над металлом дважды понижают ниже атмосферного: в начале и конце заполнения формы металлом, при этом над залитой полостью форм поддерживают избыточное давление газа, превышающее давление на противопригарную краску, но ниже металлостатического давления в форме, причем наносят противопригарную газонепроницаемую краску.

2. Литейная форма для получения литья по гйзофицйруемым моделям, содержащая контейнер с крышкой и с заформованной в песке газифицируемой моделью, имеющей полости и газоотводные каналы, систему вакуумного отвода продуктов деструкции модели, образуемых при заливке металла в форму, отличающаяся тем, что, с целью

0

5

улучшения санитарно-гигиенических условий труда и повышения качества отливок, снижения себестоимости литья и расширения технологических возможностей, она до- полнительно снабжена трубчатым коллектором, полыми элементами, выполненными из сгораемого материала и соединяющими газоотводные каналы модели с трубчатым коллектором, регулятором давления газа, расположенным между трубчатым коллектором и системой вакуумного отвода газов, и датчиками контроля наличия металла в полости формы которые установлены в нижней и верхних частях модели и связаны с регулятором давления.

3. Литейная форма по п. 2, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что трубчатый коллектор снабжен теплообменником в виде холодильника 20 или подогревателя.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано, например, при получении отливок по пено- полистироловым моделям из чугуна, стали и цветных сплавов. Цель изобретения - улучшение санитарно-гигиенических условий, повышение экологической чистоты труда и повышение качества отливок, снижение себестоимости литья и расширение технологических возможностей. Способ заключается в сборке и формовке в уплотняемом песке покрытых противопригарной краской газифицируемых моделей и элементов литниковой системы, имеющих газоотводные каналы, соединении газоотводных каналов с вакуумной системой, сифонной заливке металла и отсосе продуктов деструкции моделей при наличии давления над металлом. При сборке в моделях создают сквозную систему перекрещивающихся газоотводных каналов, а в процессе заливки металла регулируют давление над металлом так, что с начала заливки и до конца заполнения литниковой системы обеспечивают вакуум, затем поддерживают положительное давление, которое по величине превышает давление песка на противопригарную краску, но меньше напора заливаемого металла, а под конец заливки вновь создают вакуум. Литейная форма, используемая для осуществления способа получения литья, содержит контейнер с крышкой с заформо- ванной в песке газифицируемой моделью, имеет газоотводные каналы и систему вакуумного отсоса продуктов деструкции модели, образующихся при заливке металла в форму. Форма дополнительно снабжена трубчатым металлическим коллектором и сгораемыми полыми элементами, соединяющими газоотводные ка налы модели с трубчатым коллектором и регулятором давления газа, подключаемым к трубчатому коллектору и системе вакуумного отсоса. Преимуществами способа и устройства являются организованный и локальный отвод продуктов деструкции 1с и 2 з. п. ф-лы, 2 ил 1 О Ьь О 00

Фиа.1

tfflWitrty