Устройство для регулирования газового обмена в литейной форме Советский патент 1980 года по МПК B22D27/14 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОВОГО ОБМЕНА Изобретение относится к литейному производству и, в частности к технологии управления литейными процессами в газопроницаемой форме, для улучшения качества отливок. В литейной форме в период разливки и застывания металла протекают физико-химические процессы, определяющие качество отливок и физико-механические свойства их материала. Бурное выделение газов из материала формы препятствует ее заполнению расплавом и является причиной образования газовых раковин в отливках и трудноотдели- мого механического пригара на их поверх ностях. Образование такого пригара на поверхностях, например стальных отливок, обусловлено химическим взаимодействием прожилок стали в материале формы с зернами кварца и ссятровождается значитель ным окислением металла, проникшетч) в поры формы. В задаче улучшения качества отливок проблема изготовления их без пригара в В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ с высокими физико-механическими свойствами материала является одной из самых актуальных народнохозяйственных задач, направленных на бережное oTHomeime к металлу. Борьба с пригаром может вестись как в направлейии ослабления, так и в направлении усиления окислительных процессов, роисходяших на границе жидкого металла или отливки с материалом формы. Требуемый эффект .при этом достигается nyteM. введения в материал формы через поры в нем восстановителей или окислителей. В период заливки и кристаллизации металл, взаимодействуя с атмосферой, окисляется, образуя рельефный поверхностный слой оквслов, ухудшаюошх свойства матовала отлввок. Физнко-механвческве свойства отливок и размеры усадочных раковнн завкят от свороств крвсталпвзацви металла в форме. Для преяотщэащенвя химического взавмодействня поверхности металла на гравш:е с формой с входящими в материал формы зернами кварца могут быть использованы газы-восстановители водород или окись углерода, которые значительно умен шают вредное влияние на поверхностный слой отливки паров и углекислого газа, а также в качестве противопригарных материалов - окислителей, например кислород. Известно устройство для регулирования газообмена в литейной форме, которое включает замкнутую емкость (коробку) с перфорированной стенкой, прилегающей к форме. Указанная коробка соединена иатрубком с пневмосистемой отсоса или иагяетания агента, С помощью этого уст- рсйства можно осуществлять,, например, отсос газов в период заливки и затвердевания отливки или принудительное охлаждение отливки и снижение прочности формы перед выбивкой путем продувки формы увлажненным агентом, например воздухом вд1И воздухом и водой), под давлением Ci Однакоустройство при использовании недостаточно полно уменьшает отвод газов и интенсивность окисления на поверхностях отливок и количество раковин в них, что не обеспечивает получение изделий достаточно высокого качества. Известно также устройство, изготовленное в виде ампулы из материала, температура плавления которого выбрана в интервале 60-4ОО С, Ампулы из материала с указанными, заданными свойствами, содержащие,, заключенные в них агенты для задаиного физико-химического взаимо дейсгвия с отливкой или заливаемым металлом, размещают в необходимом количестве в материале формы на расстоянии Off отливки, достаточном для теплового разрушения оболочки ампулы. В период заливки и затвердевания металла под воздействием тепла в зоне теплового разрушения оболочки ампулы происходит истечение из нее агента или отсос газов от иоверхности расплава или отливки с эвакуацией газов в объем ампулы, в которой предварительно было создано заданное разрежение или размещен агент, служашяий для поглощения газов или создания вакуума (геттер). Реалидация устройства улучщает процесс управления газовой сре дой в литейной форме и повышает тем са мым качество отливок . Однако эта ампула не может быть мно гократно использована в связи с ее окончательной непригодностью в результате местного теплового разрушения оболочки. редставляющей собой первоначально одо целое. Наиболее близким к изобретению являтся устройство для регулирования газоого обмена в литейной форме, выполненное виде корпуса из материала более туголавкого, чем запиваемый металл и снабенное прикрепленной к этому корпусу сменной крышкой из металла с температурой плавления БО-ЗбО С и элементом на теплопроводного материала. В объеме ампулы заключены агенты требуемого химического состава под давлением, в том числе и геттеры, либо она вакуумирована. Необходимое количество ампул размещают в материале формы на расстоянии от границы формы с отливкой,достаточном для теплового разрушения крышки ампулы под воздействием передаваемого расплавом тепла через теплсяроводные элементы. Количество ампул, заполненных необходимыми агентами и места их размещения в 1 латериале литейной формы выбирают в зависимости от материала, размеров и конфигурации отливки. При заливке расплава в предназначенный для него объем формы тепло расплава передается как через материал формы, так и через теплопроводные элементы в сменной крышке ампулы. При тепловом воздействии крышка ампулы нагревается в зоне контакта с теплопроводным элементом до температуры плавления, при которой и происходит локальное ее разрушение, а заключенный в ампуле агент получает доступ к фор- ме и вступает в требуемое активное взаимодействие с атмосферой формы у поверхности расплава или у поверхности отливки. При наличии в ампуле вакуума происходит отсос газов от указанной поверхности. Корпус ампулы можно многократно использовать при изготовлении последующих отливок з. Однако в процессе уплотнения формовочного материала с размешенным в нем устройством для регулирования газового обмена в готовой литейной форме происходит смешение в даже отход теплопроводного элемента от крышки ампулы. Такие отход и смещение теплопроводного элемента сопровождаются проникновением формовочного материала в зону механического контакта названных деталей с нарушением теплового контакта при заливке расплава в литейную форму и, как следствие, уменьшение надежности в работе устройства. Цель изобретения - повышение надежности в работе устройствВе Указанная достигается тем, что элемент из теплопроводного материала в полней в виде прикрепленного к крышке диффузора, узкая часть которого снабжен закрепленной в ней пробкой из материала с температурой плавления 50-250 0 и обращена во внутрь полости корпуса, а широкая - снабжена закрепленной в ней сеткой для предохранения внутренней полости диффузора от попадания в эту полость формовочного материала. На чертеже изображено устройство дл регулирования газового обмена в литейной форме, разрез, Устройство включает корпус 1 (ампулу), выполненный из материала, температура плавления которого не ниже темпер туры плавления заливаемого в форму ма териала, крышку 2, .скрепленную с корпусом, например с помощью резьбы, с последующей пайкой по резьбе для достижения плотности и элемент (диффузор) 3 из теплопроводного материала. Элемент (диффузор) 3 вьшолнен в виде прикреплен ного к крышке 2 диффузора. Узкая часть диффузора снабжена закрепленной в этой части пробкой 4 из легкоплавкого мат€Уриала с температурой плавления 5О 250 С. Пробка 4 может быть изготовлена путем заливки легкоплавкого сплава в узкую часть диффузора 3 непосредственно, либо путем заливки сплава в корпус, содержащий в центральной части канал для легкоплавкого сплава и резьбу на наружной части для соединения с ответной резьбой, выполненной для этого в узкой части диффузора. Диффузор своей узкой частью обращен во внутрь полости корпуса 1 (ампулы). Широкая часть диффузора снабжена закрепленной в нем сеткой 5, которая предназначена для предохранения внут ренней полости диффузора от попадания , в эту полость формовочного материала. Крышка 2 может быть вьшолнена из одного материала с диффузором 3 В качестве материала пробки 4 может быть взят оловянистосвинцовый сплав. Устройство для регулирования газового обмена в литейной форме размещают в материале 6 этой формы с расчетом до стижения наибольшей эффективности устройства и соблюдения условий сохранения формоустойчивости участком 7 стенки, при расположении напротив этой стенки диффузора 3, защищенного сеткой 5, при воздействии давления расплава и газов на перемычку 8 из материала формы, В объеме ампулы быть агенты требуемого химического состава и требуемого давления, либо вакуум. Количество ампул, места их размещения в материале 6 литейной формы, выбирают в зависимости от материала, размеров и конфигураяии отливки. Работает устройство следующим образом. При заливке расплава в предназначенный для него объем формы, тепло расплава передается через материал 6 формы к диффузор 3 легкоплавкой пробке 4, которая расплавляясь открывает доступ агента к форме. При этом скоростной напор, организованно и направлен ;о выходящего из корпуса 1 устройства агента, при движении по диффузору 3 переходит в энергию давления, и агент получает возможность на выходе из диффузора более равномерно воздействовать на материал 6 формы, проникая широким фронтом к атмосфере формы через поры и, повышая таким образом эффективность работы устройства. При отводе атмосферы от поверхности расплава или от поверхности отливки в объем ампулы диффузор 3 выполняет функции органгюующего поток канала, в начале которого имеется широкий для забора газов участок, т.е. диффузор используют в качестве конфузора. Отвод атмосферы от выбранной поверхности начинается также после расплавления пробки из легкоплавкого материала. При наличии в ампуле вакуума или геттеров, например кальция, бария, происходит отсос Газов из зоны, находящейся напротив диффузора 3. Когда в форму вводят восстановители, например окись углерода, водород, то они восстанавливают металл из окислов и нейтрализуют нежелательные влияния углекислого газа и паров воды на поверхностный слой отливки. Когда в форму зводят окислители, например кислород, то происходит либо создание восстановительной атмосферы при збытках углеродсодержащих веществ в орме, либо окислительной при их отсутстии или недостатке. Когда в форму вводят инертные газы, апример аргон, то это обеспечивает заедление происходящих в форме реакций.