Модель литейной формы Советский патент 1982 года по МПК G09B25/02 B22D46/00 

I

Изобретение относится к моделям для демонстрации при обучении и может быть использовано при подготовке специалистов в области литейного производства.

Процессы, происходящие в литейных формах при заливке их металлом и во время затвердевания отливки, сложны. Изучение этих процессов связано с значительными трудностями в связи с тем, что жидкий металл имеет высокую температуру и за движением его в форме невозможно проследить, так как слой огнеупорного материала скрывает от наблюдателя процессы в литейной форме.

Известно использование моделей для изучения процессов в литейных формах. Модели значительно облегчают изучение сложных процессов. В частности, в описанных моделях преодолены трудности, вызванные высокой температурой металла, путем применения легкоплавких материалов - аналогов, например стеарина, поведение которого при затвердевании в некото рых отношениях подобно металлу 1 и 2.

Однако наблюдать за процессом затвердевания стеарина и других используемых аналогов нельзя из-за их непрозрачности.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту является модель литейной формы, выполненная в виде сосудаотливки с прозрачными стенками. Такая модель позволяет наблюдать за кинетикой процесса при комнатной температуре, так как для нее используют холодные жидкости, например, воДУ З.

Однако указанная модель литейной формы не позволяет изучать процессы, связанные с уменьшением объема жидкости и имитировать процессы питания отливки при затвердевании. Цель изобретения - обеспечение наглядности демонстрации на модели процесса движения металла в форме под действием атмосферного давления при питаний отливки. Указанная цель достигается тем, что модель литейной формы, имеющая сосуд-отливку с прозрачными стенками снабжена компенсатором объема, сообщающимся с атмосферой и сосудомотливкой, выполненным с наливным отверстием и сливным краном, расположенным в донной части. Компенсатор объема выполнен в виде сосуда с прозрачными стенкамиj имеющего отверстие в верхней части, сообщающееся с атмосферой, и канал , в донной части, сообщающийся с донной частью сосуда-отливки, причем компенсатор объема иМеет меньшую высоту, чем сосуд-отливка. Компенсатор объема выполнен в виде прозрачного полого тела, открытого снизу и имеющего отверстие в верх ней част, сообщающееся с атмосферой расположенного внутри сосуда-отливки Компенсатор объема выполнен в виде замкнутой оболочки, расположенной внутри сосуда-отливки, а внутренняя .полость оболочки сообщена с атфосферой посредством трубки, проходящей через донную часть сосуда-Отливки. А также компенсатор Объема выполнен а виде цилиндра с поршнем, снабженным гидравлической манжетой, и расположен внутри сосуда-отливки. Наливное отверстие В сосуде-отлив ке необходимо для заполнения модели жидкостью перед демонстрацией опыта. После заполнения модели его плотно закрывают. Герметично закрытый сосуд Отливка, заполненный кидкостью, поз|воляет, выпуская жидкост,ь через кран создавать в его полости разрежение, аналогичное разрежению, возникающему в отливке после образования на ее поверхности твердой корки и последующей усадки жидкого металла. При вытекании жидкости из сосуда в нем не происходит снижение уровня,так как в полости сосуда-отливки поддерживается разрежение, а уменьшение объема жидкости в модели восполняется воздухом, поступающим из атмосферы в компенсатор объема. На фиг. 1 схематично изображена модель литейной формы для демонстрации процесса движения расплава при 9 4 питании отливки боковой прибылью под атмосферным давлением, состоящая из I сосуда-отливки и сосуда-компенсатора объема, расположенного вне сосуда-оТливки. На фиг. 2-Ц схематично показаны модели литейной формы для демонстрации процесса самопитания отливки под атмосферным давлением, в которых компенсатор объема - прибыль расположен внутри сосуда-отливки., Модели отличаются конструкцией объема. Модель литейной формы (фиг. 1) содержит сосуд-отливку 1 с наливным отверстием 2 и пробкой 3, сливной кран i, компенсатор объема 5 пробку 6 со сквозным каналом 7 соединительную трубку 8, монтажную панель 9Перед демонстрацией опыта модель заполняют прозрачной жидкостью, например водой. Для этого закрывают сливной кран kt из отверстия 2 вынимают пробку 3 и через него заливают жидкость в сосуд-отливку 1. Одновременно с сосудом-отливкой 1 заполняется компенсатор объема 5, так как он соединен с сосудом-отливкой трубкой 8, а каналом 7 с атмосферой. После заполнения компенсатора объема 5 канал 7 в пробке 6 перекрывают во избежание вытекания жидкости через него при повышении уровня в сосуде-отливке 1 во время дальнейшего заполнения. Заполниб сосуд-отливку 1, наливное отверстие 2 плотно закрывают пробкой 3 и открывают канал 7Для демонстрации опыта открывают кран Ц, жидкость вытекает из сосудаотливки 1, имитируя уменьшение объема расплава. В полости сосуда-отливки 1 возникает разрежение, в то время как в компенсаторе объема 5 на поверхность жидкости постоянно действует атмосферное давление. Более высокое давление в полости компенсатора объема заставляет жидкость перемещаться из компенсатора объема по соединительной трубке 8 в сосуд-отпивк 1. Одновременно воздух из атмосферы канал 7 поступает в компенсатор объема 5. восполняя уменьшение объема жидкости в модели. В результате уровень жидкости в сосуде-отливке 1 не меняется, а в компенсаторе объема 5 - постепенно снижается. Таким образом, перемещение жидкости в модели происходит аналогично перемещению расплава в про5 . . цессе питания отливки и благодаря применению сосуда с прозрачными стен ками и прозрачной жидкости процесс доступен для визуального наблюдения Модель литейной формы на фиг. 2 включает компенсатор объема 5 распо ложенный внутри сосуда-отливки 1 и представляющий собой опрокинутый стакан с трубкой, внутри которой име ется канал 1, сообщающий компенсатор объема 5 с атмосферой.В верхней части сосуда-отливки 1 имеется крышка 10, предназначенная для облегчения сборки модели. Модель заполняют прозрачной жидкостью через наливное отверстие 2, которое затем закрывают пробкой 3BS время демонстрации опыта открывают сливной кран 4, жидкость вытекает из сосуда-отливки 1. В сосуде возникает разрежение и воздух под ат мосферным давлением по каналу 7 поступает в компенсатор объема 5 вытес няя из него жидкость. При этом уровень жидкости в компенсаторе объема 5 снижается, а в сосуде-отливке 1 ос тается неизменным. За перемещением жидкости в модели можно следить через прозрачные стенки. Модель, изображенная на фиг.. 3 отличается от показанной на фиг. 2 тем, что компенсатор объема 5 выполнен в виде оболочки способной увеличивать свой объем, например в виде свободного мешка или полого шара из тонкой, упругой, деформируемой . Заполнение модели жидкостью производят аналогично предыдущему варианту, а после заполнения ее пово рачивают в вертикальной плоскости на . Во .время демонстрации опыта открывают сливной кран k и жидкость вытекает из сосуда-отливки 1, в кото ром возникает разрежение. По каналу 7 воздух под атмосферным давлением поступает в компенсатор объема 5 и по мере истечения жидкости из сосуда-отливки 1 раздувает его (положение 11). Уровень жидкости в сосудеотливке 1 не изменится благодаря тому, что объем вытекающей жидкости завещается увеличением объема оболоч ки. Следить за процессом можно по из менению очертаний деформируемой оболочки. Особенностью модели, изображенной на фиг. k, является выполнение компенсатора объема 5 в виде цилиндра с поршнем 12, способного перемещать06ся под действием атмосферного давления, для обеспечения герметичности модели при перемещении поршня он снабжен гидравлической манжетой 13. Модель заполняют жидкостью через наливное отверстие 2. При этом поршень 12 под давлением жидкости прижимается к панели 9- Во время демонстрации опыта открывают сливной кран t, жидкость вытекает из сосуда-отливки 1 и в нем возникает разрежение. Чтобы увеличить величину разрежения в сосуде-отливке 1, сливной кран k снабжен трубкой И. Под действием атмосферного давления поршень 12 перемещается , компенсируя объем вытекающей жидкости. При -этом уровень, жидкости в сосуде-отливке 1 остается неизменным. Таким образом, модедь имитирует процесс самопитания отливки, доступный для наблюдения. Придание сосуду-отливке с прозрачными стенками герметичности, а также применение нового конструктивного элемента - компенсатора объема, предназначенного для передачи на жидкость атмосферного давления, позволяет на модели воспроизводить процесс перемещения расплава во время питания отливки . За процессом можно наблюдать через стенки сосуда-отливки и судить о его характере по заполнению компенсатора объема воздухом. Опытные образцы приборов были изготовлены в МАМИ. Испытание моделей показало целесообразность их применения в учебном процессе при подготовке специалистов в области литей,ного производства. Моделирование процессов, которые в реальных условиях недоступны для визуального наблюдения, способствует более глубокому и быстрому усвоению учащимися предлагаемого материала. Формула изобретения 1. Модель литейной формы, содержащая сосуд-отливку с прозрачными стенками, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения наглядности демонстрации на модели процесса движения металла в форме под действием атмосферного давления при питании отливки, она снабжена компенсатором объема, сообщенным с атмосферой, и сосудом-отливкой, выполнен7 9ным с наливным отверстием и сливным краном, расположенным в донной части 2.Модель по п. 1,отличающ а я с я тем, что компенсатор объема выполнен в виде сосуда с прозрачными стенками и отверстием в верхней части, сообщающегося с атмосферой, и каналом в дрнной части, сообщающимся с донной частью сосуда-отливки, причем компенсатор объем имеет меньшую высоту, чем сосуд-отливка. 3.Модель по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что компенсатор объема выполнен в виде прозрачного полого тела, открытого снизу и имеющего отверстие в верхней части, сооб щающееся с атмосферой, и расположенного внутри сосуда-отливки. . Модель по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что компенсатор объема выполнен в виде замкнутой оболочки, расположенной внутри сосу0да-отливки, а внутренняя полость оболочки сообщена с атмосферой посредством трубки, проходящей через донную часть сосуда-обливки. 5. Модель по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что компенсатор объема выполнен в виде цилиндра с поршнем, снабженным гидравлической манжетой, и расположен внутри сосуда-отливки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Нехендзи Ю.А. и Иванова В.Т. Исследование питания стальных отли- . вок методом моделирования .- Литейное производство, 19б7, № , с. 17-21. 2.Усадочные процессы в металлах. Сборник. Изд-во АН СССР,I960, с. 19-31. 3.Рабинович Б.В. Введение в лигейную гидравлику. М., Машинострое1966, с. 365-366, рис. 193. ние

Фиг.д