Устройство для кристаллизации под давлением

О Союз Соввтскик Социалистических Республик(22) Заявлено 14,1277 (21) 2553923/22-02 с присоединением заявки Йо -Госуаарствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПОД ДАВЛЕНИЕМИзобретение относится к литейному производству, в частности к устройствам для кристаллизации под всесторонним газовым давлением.Известно устройство для обработки 5 материала под высоким давлением, включающее пуансон и пресс-форму, выполненную иэ обратных усеченных конусов, вставляемых друг в друга (1 .недостатком известного устройства , 10 является невозможность воздействия на металл всесторонним газовым давлением, что не позволяет повысить качество литья.цель изобретения - повышение качества литья путем воздействия на металл всестороннего газового давления.Для этого предлагаемое устройство снабжено контейнером с переохлаждеиным 20 газом, а пресс-форма снабжена герметизирующими прокладками, расположенными между обратными усеченными конусами и формообразующим керамическим пористым вкладьааем, причем пуансон снабжен 25 уплотнительными кольцами.На чертеже изображено предлагаемое устройство, продольный разрез.Устройство состоит иэ сомкнутых друг с другом тугоплавкого вкладмяа 3021 и тугоплавкого фланца 2 с трубчатым окончанием, помещенных во внутренний стакан 3, на котором закреплен с натягом при помощи конической резьбы стакан 4. При этом тугоплавкий фланец 2 уплотнен и поджат уплотнитвльным полым винтом 5. На стакан 4 навернут стакан б, на который в свою очередь навернут стакан 7 и т. д. до такого количества стаканов, которые обеспечат достаточную прочность прессформы. Для уплотнения поверхностей стыков, тугоплавкого фланца 2 с тугоплавким вкладышем 1, уплотнительного винта 5 и стакана 4, стаканов 3, 4;4, б;. б, 7 между собой служат некомпвнсированные прокладки 8-13. При этом прокладки 8-11 изготовлены, например, иэ меди, а прокладки 12, 13 из резины.Для облегчения сборки и разборки пресс-формы в стаканах 3, 4, б, 7 выполнены отверстия 14 для захватного инструмента. В полость пресс-форьо введена керамическая форма 15 для заливки расплавленного металла 16. В отверстие 17 введен контейнер с переохлажденным газом 18 и пуансон 19 с уплотнительными кольцами 20. При этом фланец 2, днище стакана 4Предлагаемое устройство позволитсравнительно экономичными методами 50 оРганизовать производство заготовок,а с применением фасонных вкладышей -и фасонных отливок с кристаллизациейпод большим удельным давлением. Известно, что с повышением налагаемогодавления металл кристаллизуется с 55 повышенным переохлаждением, а при высоких давлениях (порядка 1000030000 атм) практически мгновенно переходит в твердоподобное состояние,и таким образом закристаллизованный Щ)металл лишен характеристик дефектовлитой структуры (ликвация, крупно- зернистость, межэеренныв неметаллические включения и т. д.), а в ряде случаев по прочности может превосхо дить кованный, т. к. поковки сущести прокладка 10 образуют самогермвтизирующийся узел,Устройство для кристаллизации металла под давлением работает следующим образом.В тугоплавкий вкладыш 1 помещается керамическая форма 15, в паз фланца 2 помещается прокладка 8. Далеевкладыш 1 с керамической формой 15,флайвц 2 с прокладкой 8 устанавливаются во внутренней из конических стаканов 3, на кОторый после установкипрокладок 10 и 11 наворачиваются стакан 4, затем аналогичным образом наворачиваются стаканы 6 и 7. При этомстаканы 3, 4, 6, 7 собираются друг сдругом с достаточным усилием поджима 1прокладок. Для этого в стаканах 3, 4,6, 7 выполнены отверстия 14 для захватного инструмента, что упрощаетопераций сборки. Возможно использование специализированного сборочного 20приспособления с соответствующей механизацией этого процесса.После сборки стаканов 3, 4, 6, 7вворачивается уплотнительный полыйвинт 5 с предварительной установкойпрокладки 9.,После сборки пресс-форма ставится на стол гидропресса ицентрируется относительно пуансона19 с уплотнительными кольцами 20.Осуществляется заливка мерной дозы жидкого металла 16 в полость пресс форьы.В отверстие 17 вводится контейнерс переохлажденным газом 18 в виде цилиндра заданного объема. Пуансон 19под действием гидропресса входит в 35отверстие 17 и за счет уплотнитвльныхколец 20 гермвтизирует пресс-форму,Ввиду теплового взаимодействия жидкого металла и переохлажденного газа,например твердого СО, происходит испарение газа. Этот процесс сопровождается двумя благотворно воздействующими на кристаллизацию металла факторами:эа счет испарения газа происходитинтенсивный теплоотвод с поверхности 45отливкипроисходит быстров нарастание давления в полости пресс-форьы.По мере испарения газа и дальнейшего опускания пуансона 19, вследствие чего происходит уменьшение занимаемого газом свободного объема, давление в пресс-форме может достигнутьзначительной величины. Например, нрииспользовании твердого СО при литьестали можно достигнуть давления 4550 тыс, атм, а при литье алюминиевыхсплавов 25-30 тыс. атм до наступлениятермодинамического равновесия.Работа самогермвтиэирующего узлаосуществляется следующим образом:за счет внутреннего давления фланец2 прижимается, прижимая прокладку 10к днищу стакана 4, при таком давлении прокладка 1 потечет" и заполнит пространство между стаканом 4 и фланцем 2.Таким образом металл кристаллиэуется в условиях интенсивного охлаждения и высокого газового давления,что позволит существенно повыситькачество, а следовательно и свойстваполучаемого литья. По мере охлажденияметалла происходит спад давления ипосле охлаждения отливки до заданнойтемпературы н спада давления до заданной величины, пуансон извлекается иэпресс-формы.Основные технико-экономическиепреимущества предлагаемого устройстваследукщие:создание высоких давлений позволитзначительно повысить качество литогометалла; использование серийного гидропрессового оборудования позволитзначительно снизить затраты на изготовление устройства за счет простотыизготовления пресс-формы;за счет уменьшения пространства вполости пресс-форьи под действиемхода пуансона имеется возможностьуменьшить начальный объем твердогогаза, необходимого для создания высокого давления, а следовательно иплощадь пуансона по сравнению с площадью отливки, что позволит при,максимальных давлениях использовать гндропрессовов оборудование сравнительно небольшой мощности;исключение непосредственного контакта жидкого металла со стенкаминресс-форьы за счет использованиякерамической формы позволит увеличитьдолговечность пресс-формы;применение некомпенсированных прокладок позволит обеспечить необходимую надежность работы пресс-формыпри высоких давлениях.Соответствующим набором дополнительных стаканов можно создать прессформу с достаточно высокой прочностью,способную выдержать необходимяе давления, обеспечивающие высокое качество литья,770653 О ВНИИПИ Заказ 7343/11 Тираж 889 Подписное филиал ППП фПатент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 венно наследуют дефекты литой структуры.Предлагаемое устройство позволит беэ существенной перестройки участка жидкой штамповки с применением существующих гидропрессов организовать промышленное производство заготовок и деталей с кристаллизацией под большим удельным давлением. Для этого необходимо только применительно к имеющимся гидропреосам изготовить необходимый по типоразмерам комплект предлагаемых пресс-форм и приспособление для сборки их, прн этом сочленение конической резьбой существенно снизит трудоемкость сборки. формула изобретения Устройство для кристаллизации поддавлением, включающее пуансон н пресс-форму, выполненную из обратныхусеченных конусов, вставляемых другв друга, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения качествалитья путем воздействия на металлвсестороннего газового давления, оноснабжено контейнером с переохлажденным газом, а пресс-форма снабженагврметизирующими прокладками, расположеннымн между обратными усеченнымиконусами и формобразующим керамическим пористым вкладышем, причем пуан-.сон снабжен уплотннтельными кольца 5 Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе 1. Давление высокое,-БСЭ, 3-е изд т. 7. М., 1972, с. 487