Устройство для литья с кристаллизацией под давлением

(и) 44 О 212 Союз Советских Соыиалистических Республик. В 22 с 1 27 нением заявкиприсоед риорите Гасударственнын иомите Совета Министров ССС по делам изобретений 5.08.74. Бюллетень3(088.8) публикован ткрытнн Дата опубликования описания 18.03.75 72) Автор изобретения О. Г. Епанчинцев Институт металлургии им. А. А. Байков(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТЪЯ С КРИСТАЛЛИЗАЦПОД ДАВЛЕНИЕМ Изобретение касается литейного произвтва. Известно устроиство для литья с кристаллизацией под давлением, содержащее матрицу и внешний пуансон, во внутреннем канале ко торого подвижно установлен внутренний пуансон. Залитый в открытую матрицу в свободном состоянии расплав подвергается давлению под гидравлическим прессом для получения отливки с уплотненной структурой. Дав ление передается прессующим пуансоном, перекрывающим открытую полость матрицы и действующим на верхнюю торцовую часть отливки в течение всего периода времени, необходимого для окончания кристаллизации, Ес ли приложенное давление достаточно высоко (порядка 1000 атм), оно обеспечивает эффективное принудительное питание расплавом усадочных раковин и пустот, а также препятствует выделению газов, растворенных в рас плаве. Благодаря этому в твердом материале устраняются усадочные раковины и газовая пористость, структура отливки заметно измельчается и становится более однородной, что способствует улучшению механических 25 свойств и более равномерному их распределению по сечению отливки.Поскольку усилие прессования гидравлических прессов, используемых для кристаллизации расплава под давлением, не превышает 30 100 - 200 т, то уже для сплошных цилиндрических отливок радиусом всего лишь в 100 мм давление на расплав составляет не более нескольких сотен атмосфер, а отливок радиусом в 500 мм - не более 20 атм. Таким образом, известное устройство малоэффективно в случае его использования для уплотнения и повышения качества крупногабаритных отливок.В предлагаемом устройстве для создания давления в кристаллизирующемся расплаве использован телескопический пуансон, внешний элемент которого (внешний пуансон) осуществляет предварительное обжатие расплава усилием гидравлического пресса, а окончательное обжатие (после фиксации внешнего пуансона в крайнем нижнем положении) производит внутренний пуансон, перемещающийся в осевом канале внешнего пуансона под давлением газов, образующихся в результате подрыва заряда взрывчатого вещества во взрывной камере, расположенной в верхней части осевого канала над верхним торцом внутреннего пуансона, фиксируемого в свою очередь в крайнем нижнем положении, когда расплав находится под максимальным давлением.Благодаря тому, что при взрыве могут быть достигнуты давления в десятки и сотни раз более высокие, чем полученные статически, а также ввиду незначительной площади поперечного сечения внутреннего пуансона посравнению с внешним пуансоном, предлагаемое устройство обеспечивает возможность резко (до величин порядка 1000 атм) повысить давление на столб расплава в осевом канале внешнего пуансона, а следовательно, и на весь объем кристаллизующегося расплава. На чертеже изображено предлагаемое устройство,Оно содержит установленную на основании 1 матрицу 2, днище которой закрыто поддоном 3, а верхняя часть снабжена гнездами, в которых размещены фиксаторы 4 с пружинами Ь и поджимными винтами б, удерживающие в крайнем нижнем положении внешний пуансон 7. Для этого в головке пуансона проточена кольцевая канавка 8, профиль которой соответствует профилю головки фиксатора 4. Осевой канал внешнего пуансона служит направляющей для внутреннего пуансона 9 и туго посаженной на его хвостовик до упора в головку пуансона 9 гильзы 10. В горизонтальных сквозных отверстиях, выполненных в стенках осевого канала внешнего пуансона на двух разных уровнях, установлены фиксаторы 11 и 12 с пружинами 13 и 14 и поджимными винтами 15 и 1 б, а на внешней цилиндрической поверхности гильзы 10 проточены одна над другой кольцевые канавки 17 и 18, профиль которых соответствует профилю головки фиксатора 12, Снабженная крышкой 19 верхняя суженная часть осевого канала внешнего пуансона 7 служит взрывной камерой, где размещают заряд взрывчатого вещества. Усилие гидравлического пресса передается на внешнии пуансон 7 через пуансонодержатель 20, закрепленный на пуансоне 7 посредством пальцеь 21. 11 оддон 3 располагают относительно основания 1 так, что под ним находится отверстие 22, через которое подают выталкиватель 1 не показан) при выпрессовке закристаллизовавшегося слитка из матрицы 2,11 еред началом работы собирают телескопическии пуансон. Внутренний пуансон 9 с насаженной на его хвостовик гильзой 10 устанавливают в вертикальном канале внешнего пуансона так, чтобы нижние торцы обоих пуансонов оказались на одном уровне. Вставляют фиксаторы 11 и 12 с пружинами 13 и 14 в сквозные отверстия в стенках осевого канала пуансона 7 и закрывают их снаружи поджимными винтами 15 и 16. Поскольку верхняя кольцевая канавка 18 гильзы 10 располагается против фиксаторов 12, они заходят в канавку 18 и удерживают внутренний пуансон 9 в исходном положении. Во взрывную камеру вводят заряд взрывчатого вещества, закрывают камеру крышкой 19 и закрепляют пуансон 7 в пуансонодержателе 20. В горизонтальные сквозные отверстия в верхней части матрицы 2 вставляют фиксаторы 4 с пружинами 5 и закрывают отверстия снаружи поджимными винтами 6, а матрицу 2 размещают на основании 1 в положении, при котором полость матрицы коаксиальна с телескопическим 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 пуансоном и выталкивателем, подаваемым снизу через отверстие 22 в основании 1.Для оеспрепятственной заливки расплава из ковша в полость матрицы 2 пуансонодержатель 20 гидравлического пресса вместе с закрепленным в нем телескопическим пуансоном поднимают над матрицей 2, а по окончании заливки опускают его до соприкосновения нижнего торца телескопического пуансона с открытой поверхностью расплава и предварительно обжимают расплав усилием гидравлического пресса, 11 ри этом расплав заполняет нижнюю часть осевого канала внешнего пуансона 7, заставляя внутренний пуансон подниматься в осевом канале до тех пор, пока он не остановится в крайнем верхнем положении. В этот момент нижняя кольцевая канавка Г 7 гильзы 10 располагается против фиксаторов 12, вытесненных поднявшейся вместе с пуансоном 9 гильзой 10 в отверстия в стенках внешнего пуансона и теперь вновь получивших возможность выдвинуться из стенок под действием сжатых пружин 14, Таким образом, гильза 10 оказывается запертой в крайнем верхнем положении,Тем временем внешний пуансон достигаег краинего нижнего положения, при котором давление на него со стороны гидравлического пресса сравнивается с давлением в расплаве и удерживается в этом положении выдвигающимися из отверстий в стенках матрицы подгружиненными фиксаторами 4, поскольку в этот момент против них располагается кольцевая канавка 8 внешнего пуансона 7, 11 осле фиксации пуансона 7 производят подрыв заряда взрывчатого вещества, в результате чего давление во взрывной камере резко возрастает, заставляя внутренний пуансон 9 перемещаться вниз (запертая фиксаторами 12 гильза 1 О остается в крайнем верхнем положении) и вытеснять расплав из осевого канала внешнего пуансона в полость матрицы 2. Это позволяет не только компенсировать усадку кристаллизующегося расплава, но и значительно повысить давление расплава в матрице 2, благодаря чему обеспечивается эффективное принудительное питание расплавом усадочных раковин и пустот, а также предотвращается выделение газов, растворенных в расплаве, Благодаря отсутствию усадки отливка плотно прилегает к стенкам матрицы 2 в течение всего периода кристаллизации, что обеспечивает интенсивный теплоотвод от расплава, резко сокращает период его кристаллизации и приводит тем самым к значительному измельчению структуры закристаллизо. ванного материала.Геометрия телескопического пуансона и энергия подрываем ого заряда выбираются так, что внутренний пуансон 9 останавливает. ся в крайнем нижнем положении, когда его головка опустится ниже отверстий фиксаторов 11, а нижний торец окажется на одном уровне с нижним торцом внешнего пуансона 7, Фиксаторы 11, выдвинувшись под действиемсжатых пружин 13, запирают пуансон 9 в крайнем нижнем положении. Таким образом, кристаллизация расплава завершается при фиксированном максимальном давлении, достигающем величины порядка 1000 атм. Столь высокое давление, действуя на остывающий закристаллизованный слиток, способно инициировать протекание в нем процессов пластической деформации, в результате которых происходит спрессовывание и залечивание межкристаллических.пор, а также общее уплотнение слитка, сопровождающееся дальнейшим повышением уровня механических свойств закристаллизованного материала.По окончании прессования, вывинтив предварительно поджимные винты б, удаляют из отверстий в стенках матрицы фиксаторы 4 и пружины 5, телескопический пуансон поднимают на высоту, достаточную для беспрепятственного выпрессовывания отливки, и удаляют ее из матрицы 2 выталкивателем, который подают через отверстие 22 в основании 1. Извлекают пальцы 21, разъединяют телескопический пуансон и пуансонодержатель 20, снимают крышку 19, вывинчивают поджимные винты 15 и 1 б и удаляют фиксаторы 11 и 12 с пружинами 13 и 14. Из осевого канала внешнего пуансона 7 извлекают внутренний пуансон с гильзой 10, которую перемещают по хвостовику пуансона 9 до упора в его головку.Для осуществления кристаллизации под давлением новой порции расплава указанные выше операции повторяют, Величину фиксиро.ванного давления, при котором кристаллизуется расплав, регулируют, изменяя количество расплава, залитого в матрицу 2, и устанавли вая во взрывной камере соответствующий заряд взрывчатого вещества.Предлагаемое устройство достаточно эффективно в случае его использования для уплотнения отливок любой конфигурации, площадь 10 сечения которых может достигать при этомвеличины порядка 1 м. Предмет изобретения15 Устройство для литья с кристаллизациейпод давлением, содержащее матрицу и внешний пуансон, во внутреннем канале которого подвижно установлен внутренний пуансон, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличе ния давления на расплав, оно снабжено гильзой, размещенной в осевом канале внешнего пуансона, и фиксаторами, установленными в горизонтальных сквозных отверстиях, выполненных в верхней части матрицы и во внеш нем пуансоне, а внешняя цилиндрическая поверхность гильзы и наружная цилиндрическая поверхность внешнего пуансона выполнены с гнездами для взаимодействия с фиксаторами, причем внутренний пуансон выполнен с хво стовиком, подвижно установленным в гильзе,а внешний пуансон снабжен крышкой, установленной в верхней его части.Изд.364осударственного комитет по делам изобретений Москва, Ж, Раушск аказ 606/1ЦНИИП ПодписноеССР пография, пр. Сапунова, 2 Составитель О. Епанчинцев едактор Т. Фадеева Техред Т. Миронова Корректор Л, Кото