Способ литья под регулируемым газовым давлением в разовые формы

СООЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУВЛИК 09) 01) 1)В 22 22 Р 18 0 Й КОМИТЕТ СССРетений и ОтнРцтий ОСУДАРСТВЕННО ДЕЛАМ ИЗО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН лучения ным всатомобиле кий сбор(56) 1. Косинцев В.А. Оптимизациятехнологических режимов поалюминиевых отливок вакуумсыванием. - "Технология австроения". Научно-техничесник, 1975, 9 5, с. 11-13.2. Патент Японии В 55-6463,кл. В 22 С 9/02, В 22 П 31/00,опублик, 1602. 80.3. Авторское свидетельство СССРВ 554943, кл. В 22 Р 18/06, 1977.4, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 3460516/22-02,( 54 ) ( 57 ) СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД РЕГУЛИРУЕ)ЫМ ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ В РАЗОВЫЕ ФОРМЫ, включающий создание перепададавлений в формообразующей полостиформы, изготовленной вакуумной Формовкой, и в тигле с расплавом, кристаллизацию и охлаждение отливки,сброс перепада давлений и удалениеотливки, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения качества отливок, механических свойстви снижения брака, вакуум в Формеувеличивают в период заливки пропорционально увеличению перепада давления и формообразукщей полости формыи в тигле в соотношении 2,0-0, 5.Изобретение относится к литейному производству, в частности клитью в песчаные Формы, изготовленф ные вакуумной Формовкой, с заполнением вакуумным всасыванием.Известен способ изготовления отли 5вок вакуумным всасыванием, Этот спо"соб позволяет заполнить полостьлитейной формы при создании в нейразрежения за счет разности давлений гара, действуницих на расплав 10в форме и тигле машины.Этот способ позволяет изготавливать отливки в Формах иэ неметаллических материалон, в частности,песчано-глинистых формах, полученных встряхиванием, прессонанием идругимч методами1 3.Существенным недостатком такогопроизводственного процесса является значительная трудоемкость изготовления Формы, что вместе с эатра"тами на формовочные материалы и технологическое оборудование увеличивает себестоимость литой заготовки,Известен способ литья в Формы,изготовленные вакуумной Формонкой,включающий нанесение полимерного герметичного покрытия на модели и опоки,. заполнение опок сыпучим наполнителем, создание разрежения в объеме,опон, сборку формы, заливку ее рабочей полости расплавом, кристаллизацию, охлаждение отливки, снятие разрежения в объеме опок и удалениеотливки.Этот способ позволяет эначитель-, 35но снизить трудоемкость изготовления Формы, затраты на материалыи технологическое оборудование посравнению с изготонлением Форм изпесчано-глинистых смесей прессованием, встряхиванием и другими методами Г 2. Однако механические свойства отливок, полученных в Формах, изго товленных по вакуум-процессу, недос" таточно высокие. Кроме того, такой способ требует высокой скорости заполнения Формы распланом, что приво" дит к захвату и эамешинанию воздуха в объем расплава и, следовательно, к повышенному браку отливок из-за газонасыщенности. Последнее особенно характерно для цветных сплавов с небольшим удельным весом (алюминиевым и магниевым 1, заливка распла ва н полость литейной формы при таком способе производится вручную или с помощью специальных дозирую" щих устройств. для заполнения формы необходимо применение развитых лит" 60 никовых сМстем, для питания кристал; " лиэующейся отливки - питающих сис" тем. Все это приводит к повышенному расходу сплава и повышению себестои" мости изготовления отливки. 65 Известен также способ литья вакуумным всасыванием, который позволяет в определенной мере устранить указанные недостатки. Этот способ включает сборку формы, установку и герметизацию ее на позиции залинкиамашины, создание в полости Формы нарастающего разрежения, заполнение полости Формы расплавом под действием этого разрежения, кристаллизацию, охлаждение отливки, снятие разрежения в полости Формы, удаление отливки 3 .Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае" мому результату является способ литья в песчаные формы, включающий изготовление Форм, вакуумной Формовкой, создание в период заливки расплава перепада давлений в Формообразующей полости Формы и в тигле с распла вом, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки.Совмещение способа изготовления форм вакуумной формовкой и способа литье с перепадом давления позволяет значительно снизить себестоимость отливок за счет снижения тру" доемкости изготовления форм, расходов на материалы и сплав, технологическое оборудование, повысить культуру производства из-эа автоматизации .трудоемкой операции заливки 4 .Однако уровень механических свойств и качество отливок остаются недостаточно высокими, что объясняется незначительной разницей давлений в объеме опок и в полости литейной формы. Такая разница приводит к малой интенсивности теплоотдачи от отливки в форму, повышает брак отливок из-эа значительной гаэонасыщенностн и обвала формы.Целью изобретения является повышение качества отливок, механических свойств и снижение брака.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу литья под регулируемым газовым давлением в разовые Формы, включающему создание перепададавлений н Формообразующей полости Формы, изготовленной вакуумной формот кой, и в тигле с расплавом, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлениЯ и удаление отливки, накуум в Форме увеличивают в период заливки пропорционально увеличению перепада давления в Формообразующей полости Формы и в тигле в соотношении 2,0 - 0,5.При этом увеличение разрежения в опоках целесообразно начинать за 1 - 5 с до начала создания разрежения в полости форьы.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.После этого в полости формы создают разрежение, величина которого увеличивается во времени. В связи с тем, что на зеркало расплава в тигле машины действует атмосферное давление, образуется разность давлений газа на расплав в тигле и металлопроводе, под действием которой расплав по металлопроводу заполняет полость формы.Пропорционально увеличению раз 40.режения в полости формы увеличивают разрежение в опоках в соотношении 2,0 - 0,5. При этом целесообразно увеличить разрежение в опоках через 1 - 5 с после начала создания разрежения в полости Формы до определенной величины, зависящей от харак"тера сплава и отливки. 50 При соотношении величин разрежения, меньшем 0,5 разница давлений газа, действующих на расплав со стороны Формы и в полости формы,неэна" чительна, что приводит к повйшеннбму браку из-за обвала Формз. После заполнения Формы уровень разрежения в объеме спок при таком соотношЕнии недостаточен для существенного увеличения интенсивности теплоотвода от отливки в Форму, что не обеспе чивает высокие механические свойства отливок. При этом также уменьюается газовыделение иэ отливки в Форму, что также снижает ее механические свойства. 65 На модель,.имеющую отсасывающиеотверстия, накладывается синтетическая пленка, которая нагревается дотемпературы на 70 - 60 ниже температуры ее плавления. Далее междупленкой и моделью создается раэрежение, под действием которого пленка плотно охватывает модель. На модель устанавливают герметичнуюопоку с отсасывающими полостями,засыпают опоку наполнителем, напри" 10мер кварцевым песком, уплотняютнаполнитель вибрацией, верх наполнителя выравнивают и накладывают нанего синтетическую пленку. Вместопленки можно применять и другие полимерные герметические покрытия.Далее в опоке создают разрежениеи атмосферное давление скрепляет полуформу, после чего разрежение между пленкой и моделью уменьшают доатмоСферного давления, полуформуснимают с модели. Аналогично изготавливают вторую полуформу, устанавливают в полуформы вставки,стержни и т.д., полуформы спаривают,устанавливают на позицию заливки машины и герметизируют. Для исключения преждевременной возгонки пленки нижние поверхности формы охлаждают до температуры на 30-60 ОСменьше температуры плавления пленки. При соотношении разницы разрежений в опоках и полости формы, большем 2,0, существенно увеличивается брак отливок из-за трудно удаляе мого механического пригара. Кроме того, при этом значительно усложняется конструкция оборудования для осуществления способа, так как в течение короткого времени требуется создать значительнойвеличины разрежение в большем объеме.Меньшие соотношения (меньше 0,8разниц разрежений рекомендуется применять для отливок из сплавов с большим удельным весом (более 8 г/СААР) большие соотношения (более 1,3 ) - для отливок из сплавов,с малым удельным весом (менее 3 г/см .Рекомендуемая разница давлений газов, действукщих в опоках и в полости формы, должна составлять О, 3 - О, 5 кгс/см 2.После заполнения полости Формы расплавом и выгонки пленки под действием разницы давлений газа на зеркало расплава и в объеме опок происходит кристаллизация и охлаждение отливки. Затем разрежение в опоках и полости формы снижают до атмосферного давления, форма разрушается, отливку и сыпучий наполнитель удаляют из зоны обслуживания машины, и цикл изготовления отливки повторяется вновьПредлагаемый способ позволяет по сравнению с известный уменьшить на 20 - 35 брак отливок иэ"эа обвава формы и на 10 - 15 повысить механические свойства эа счет более интенсивного теплоотвода и газо- удаления от отливки.Способ требует применения большой скорости заливки расплава в полость литейной Формы, зависящей от сплава отливки и ее геометрических особенностей. Большая скорость,заливки позволяет устранить выравнивание давлений в полости формы и объеме наполнителя и, следовательно,уменьшить вероятность объема обва ла Формы.П р и м е р 1. Для изготовления отливки весом 10 кг из алюминиевого ,сплава марки АЛ 2, имеющей толщину стенки 4 - 6 мм, в герметичных опоках создают разрежение с остаточным давлением 0,7 кгс/см.Предварительно на модель верхней полуформы накладывают синтетическую пленку из сополимера этилена с винилацетатом и между пленкой и моделью создают разрежение с остаточным давлением 0,7 кгс/см, в опоки2 засыпают сухой кварцевый песок, охлажденный до температуры 30 - 35 С и имеющий зернистость 0,1 - 0,.064 им и уплотняют вибратором с частотой колебаний 50 Гц в течение 10 с.Заказ 10112/10 Тираж 813 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-т 35, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патентф, г. УжгОрод, ул. Проектная, 4 После этого верхнюю поверхность наполнителя выравнивают и на него накладывают синтетическую пленку такой же марки. Далее для скрепления полуформы в опоке создают разрежение с остаточным давлением указанной величины. Затем разрежение между моделью и пленкой снижают до атмосферного давления и полуформу удаляют с модели. Аналогично изготавливают нижнюю полуформу, в ко" торую устанавливают песчаный стержень из ХТС. Затем полуформы спаривали и устанавливали на позицию заливки машины. Нижнюю поверхность формы воздушным потоком охлаждают до температуры 30 - 40 С.Температуру расплава в тигле машины поддерживают в пределах 700 - 720 С. Для заполнения Формы ее помещают в вакуумную камеру, которую герметизируют, В объеме напол нителя опок разрежение увеличиваютдо остаточного давления 0,5 кгс/сми через 2 с создают разрежение в вакуумной камере до остаточного давления .0,7 кгс/см в течение 4 с,гЗа время создания разрежения в вакуумной камере разрежение в объеме наполнителя также увеличивалось . до остаточного давления 0,3 кгс/см2При таком газовом режиме отливки выдерживают в течение 250 с, затем разрежение в объеме наполнителя и полости формы снижают до атмосфер. ного давления, расплав по металло- проводу сливается в тигель машины, форма разрушается, вакуумную камеру удаляют и сыпучий наполнитель вместе с отливкой удаляют с позиции заливки машины.П р и м е р 2. Для изготовления отливки весом 20 кг из бронзы марки Вр ОЦС 5-5-5 с толщиной стенок 5 мм в герметичных опоках создают разрежение с остаточным давлением 0,6 кгс/см . Форму изготавливают2и устанавливают на машину так же, как и в примере 1.Температура расплава в тигле поддерживается впределах 1050-1100 С. После герметизации вакуумной камеры в объеме наполнителя разрежение увеличивают до остаточного давления 0,5 кгс/см 2 и через 3 с создают разрежение в вакуумной камерес остаточным давлением 0,5 кгс/смв течение 5 с, За это время разрежение в объеме наполнителя также увеличивается до остаточного давления 5 0,1 кгс/смПри этих параметрах отливку выдерживают в течение 12 мин, затемразрежение в объеме наполнителя сни"жают до атмосферного давления и/10 удаляют отливку, как описано в примере 1,П р и м е р 3. Для изготовленияотливки весом 15 кг из чугуна маркиС-44 с толщиной стенки 4 - 7 мм 5 в герметичных опоках создают разрежение с остаточным давлением0,.55 кгс/см.Форму изготавливают и устанавливают на машину так же, как и впримере 1.Температура расплава в тигле машины поддерживается в пределах 13501400 С. Для заливки расплава в полость формы в вакуумированной камересоздают разрежение с остаточным 25 давлением 0,4 кгс/смв течение 5 с.За это время разрежение в объеменаполнителя увеличивается до остаточного давления 0,1 кгс/см 2.При этих параметрах отливку вы держивают. в течение 15 мин, затемразрежение в объеме наполнителя снижают до атмосферного давления и удаляют отливку так же, как и в примере 1.З 5 Рекомендуемая область примененияспособа - изготовление тонкостенныхотливок из различных сплавов, к которым предъявляются повышенные требования по механическим и эксплуатационныю свойствам.Экономический эффект от внедренияпредлагаемого изобретения заключается в снижении на 5 - 10 веса отливок за счет уменьшения толщин стенок, что возможно осуществить благо даря повышению механических свойствлитых изделий и на 20 - 35 ихбрака.Экономический эффект составит75000 руб.50 При широком внедрении способа внародное хозяйство зкономическийэффект составит более 650 тыс. руб.