Способ литья в песчаные формы с противодавлением

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЕТЕНИЯУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) 1, Заявка Японии Р 55-64944,кл, В,22 С 9/02, В 22 С 3/00, заявл08.11.78.53-136773, опублик.16.05,80,2, Авторское свидетельство СССРР 404559, кл, В 22 2 18/04, 1974,3, Македонски 3, и др, Формовочные смеси для изготовления стержней при литье с противодавлением.Сборник 10-я национальная конференция по литью металлов, НРБ, Варна,1977, с, 75-85,(54)(57) 1, СПОСОБ ЛИТЬЯ В .ПЕСЧАНЫЕ ФОРИН С ПРОТИВОДАВЛЕНИЕМ, включающий изготовление формы, уравновешивание газового давления в формообразующей полости Формы и в П В 22 С 9/О 2, В 222 18/О тигле с заливаемым расплавом, подачу расплава в форму путем создания перепада давления в тигле с расплавом и в формообразующей полости, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс давления в Формообразующей полости и тигле с расплавом и удаление отливки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, . целью снижения энергозатрат и упрощения обслуживания путем сокращения времени вакуумирования, после уравновешивания газового давления в Формообразующей полости формы, изготовленной вакуумчой Формовкой, и в тигле с расплавом до величины 0,7-1,5 кгс/см уменьшают разрежение в форме до атмосферного давления,2. Способ по и. 1, о т л и ч а - ю щ и й,с я тем,что давление газа на расплав в тигле поддерживают на 0,5-2,5 кгс/см больше, чем давле - ф ние газа в формообразующей полости формы.Изобретение относится к литейному производству, в частностик литью в песчаные формы, изготовленные методом вакуумной Формовкис заполнением формы с противодавлением,Известен способ изготовления/песчаных форм методом вакуумнойФормовки, включающий наложениеполимерного герметичного покрытияна модели и опоки, заполнение бпоксыпучим наполнителем, создание вобъемах опок разрежения, удалениемоделей, нанесение на покрытие противопригарного состава, сборкуФормы и заливку ее расплавом, кристаллизацию и охлаждение отливки,снятие разрежения в объеме опоки удаление отливки, Этот способпозволяет снизить себестоимостьотливки за счет значительного сни"жения трудоемкости изготовленияформы и затрат на материалы итехнологическоеоборудование 1,Однако механические и эксплуатационные свойства отливок, в особенности из алюминиевых сплавов,остаются низкими из-эа малой интенсивности теплообмена между отливкой и формой. В случае .примененияэтого способа заливки форм произво-дится вручную или с помощью специальных дозирующих устройств, чтоснижает культуру производства и усложняет литейное оборудование,Известен способ литья с противодавлением, который включает сборкуи герметизацию формы на позиции за"ливки машины, герметизацию тигля срасплавом, создание одинакового газового давления в тигле с расплавоми в полости формя, создание повышенного давления в тигле с расплавомкристаллизацию и охлаждение отливки,сброс давления в тигле и полостиФормы, удаление отливки 2,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигае"мому результату является способ литьв песчаные формы с противодавлениемвключающий изготовление Форма, уравновешивание газового давления вФормообразующей полости формы и втигле с заливаемым расплавом, подачу расплава в форму путем созданияперепада давления в тигле с расплавом и в формообразующей полости,кристаллизацию и охлаждение отливки,сброс давления в Формообразующей полости и тигле с расплавом и удаление отливки, Этот способ применими для изготовления отливок в пес"чано-глинистые Форма, изготовленныеразличными методами: встряхиванием,прессованием, пескбметным, холодноготвердения и т,д, Применение способалитья с противодавлением дяя изготовления отливок в песчаных формах, 510 полученных способом вакуумной Формовки, позволяет снизить трудоемкость изготовления формы, затраты на материалы и оборудование, повысить механические и эксплуатационные свойства отливок, автоматизировать операцию заливки расплава в полость литейной формы и т, д. СЗ .Однако стоимость изготовления отливки велика вследствие большойтрудоемкости .изготовления самой формы, а также стоимости материала фор"мы и технологического, оборудования,значительны энергозатратЫ и усложняется обслуживание оборудования, по скольку вакуумирование объема опокосуществляют до охлаждения отливкидо технологически необходимой температуры.Цель изобретения " сннжение энергозатрат и упрощенное обслуживаниеза счет сокращения времени вакуумирования.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу литья впесчаные формы с противодавлением,включающему изготовление Формы, урав.новешивание газового давления в Формообразующей полости форМы и в тигле с заливаемым расплавом, подачурасплава в форму путем создания пе- ЗО репада давления в тигле с расплавоми в Формообразующей полоСти, кристаллизацию и охлаждение отливки,сброс давления в формообразующей полости и тигле с расплавом и удале 35 ние отливки, после уравновешиваниягазового давления в формообразующейполости Формы, изготовленной вакуумной Формовкой, и в тигле с расплавом до величины 0,7-1,5 кгс/смуменьшают разрежение в форме доатмосферного давленияФДавление газа на расплав в тиглеподдерживают на 0,5-2,5 кгс/см больше, чем давление газа в формообразующей полости Формы.Применение предлагаемого способалитья позволяет исключить образование на отливках значительно трудноудаляемого механического пригара,Если эта разница меньше 0,5 .кгс/смг50 то повышается брак отливок иэ-заобвала Формы,1Способ осуществляется следующимобразом.На модель с отсасывающими отверстиями накладывают полимЕрную герметичную пленку, которую подогревают, Затем под пленкой создаютразрежение, и она плотно прилегаетк модели, повторяя ее конфигурацию.60 На модель с пленкой устанавливаютопоку с герметичными полбстями, связанными с объемом опоки отверстиями, закрытыми фильтрами. В опокунасыпают наполнитель, например, су 65 хой кварцевый песок, вибрируют, врезультате чего наполнитель уплотняется. Эатем верхнюю поверхность наполнителя выравнивают и накладываютсинтетическую пленку, После этого вгерметичных полостях опоки создаютразрежение, которое скрепляет наполнитель, разрежение между пленкойи моделью снижают до атмосферногодавления, и модель удаляЮт.Рабочуюповерхность полимерной пленки наполуформе покрывают противопригарным составом.Вместо полимерной синтетическойпленки можно применять другие полимерные покрытия, наносимые на модели в жидком виде и отверждаемые наних. В этом случае создание разрежения между покрытием и моделями нетребуется,Аналогично изготавливают и вторуюполуформу, после чего в нижнюю полуформу устанавливают стержни, полуформы спаривают, форму устанавливаютна позицию заливки машины и герметиэируют в кожухе машины. Одновременно герметизируют камеру, в которой находится тигель с расплавом.В объеме опок поддерживают разрежение для скрепления наполнителя.Для предотвращения преждевременного оплавления полимерного покрытиянижние поверхности Формы охлаждаютдо .температуры ниже температуры плавления покрытия, Далее в камеру срасплавом и в кожух с формой подаютгаэ под одинаковым давлением. Дляисключения образования разностидавлений на этой стадии процессаобъемы камеры и кожуха сообщаются,При достижении в объеме кожуха,а следовательно и в сообщающейся сним полости формы, избыточного давления 0,7 кгс/см разрежение в объеме опок уменьшают до атмосферногодавления, Избыточное давление, действующее на полимерное герметичноепокрытие, обеспечивает сохранениеимеющейся конфигурации полости фор"мы. Одновременно с уменьшением разрежения избыточное давление газа вкамере с расплавом и кожухе про-должает расти до технологическинеобходимой величины, определяемой.материалом и конфигурацией отливки.Окончание снижения разрежения вобъеме опок и роста избыточногодавления в камере и кожухе нужносовместить по времени, чтобы исключить резкие колебания газовых давлений в объеме опон и полости ФорМЫ,Способ можно осуществлять, уменьшая разрежение в опоках после окончания роста давления газа в полости формы, После окончания сбросаразрежения вакуумную систему можноиспольэовать для изготовления новОйформы, что позволяет упростить конструкцию машины и ее обслуживание,так как позволяет применять вакуум"ресиверы значительно меньших размеров, В этом случае упрощается контроль эа выравниванием давления в ка"мере и кожухе, которое происходитза время снижения разрежения в опоках.После заполнения камеры и кожухаизбыточным давлением, а объема бпок10 атмосферным, в камере создают повышенное давление по отношению ккожуху. Для этого их объемы изолируют друг от друга и в кожухе снижают давление на технологически15 необходимую величину, либо в камерес расплавом давление повышают натакую же величину. При этом разницадавлений не должна превышать2,5 кгс/см , чтобы исключить обрагзование механического пригара налитых поверхностях,При образовании разницы давлений расплав по металлопроводузаполняет полость формы и кристаллизуется, Повышенное давление способствует более интенсивному отводутепла от отливки и получение, повышенных механических свойств. Послевыдержки в течение технологическинеобходимогО времени, давление изЗО камеры и кожуха сбрасывают до атмосферного, кожух удаляют, Формуразгерметиэируют и удаляют с позиции заливки машины. Отливка охлажда.ется в сыпучем наполнителе, опоки35 разбирают, отливку и сыпучий наполнитель удаляют, и цикл повторяется вновь.Предлагаемый способ позволяетснизить энергозатраты на 10-40эа счет снижения времени работы вакуум-насоса, а также снизить на5-10 расходы, связанные с амортизацией оборудования эа счет применения вакуум-ресиверов меньшихгабаритов, Кроме того, предлагаемый способ позволяет повыситьна 10-25 производительность процессаизготовления отливки за счет возможности совмещения операции заливкирасплава в форму, кристаллизации иохлаждения отливки с операцией изготовления новой формы при использовании освободившейся вакуумнойсистемы.К недостаткам способа, кроме зна 55 чительной шероховатости поверхности,можно отнести и повышенное содержаниев отливке газов, которые не удаляются из отливки вследствие повышенныхпарциальных давлений в объемах, ок 60 ругающих отливку,П р и м е р 1, Для изготовленияотливки весом 15 кг иэ магниевогосплава марки 1 фЛ 5 с толькиной стенки7-15 мм в герметичных опорах создаютразрежение с остаточным давлением0,7 кгс/см 2 Предварительно на моделиверхней и нижней полуформ накладывают синтетическую пленку из сополимера этилена с винилацетатом и междупленкой и моделью создают разрежениес остаточным давлением 0,8 кгс/смв опоки засыпают кварцевый песок сзернистостью 0,1-0,63 мм, охлаждаемый до 30-40 С и виброуплотняют счастотой колебаний 50 Гц в течение10 с, Затем верх уплотненного напол - 10нителя выравнивают, а на него накладывают синтетическую пленку той жемарки и в объеме наполнителя создают разрежение укаэанной величины,далее разрежение между моделью и 15пленкой уменьшают до атмосферногодавления, модель удаляют, рабочуюповерхность полуфорлы при помощипульверизатора покрывают противопригарным составом на основе маршалита .этилового спирта и поливинил"бутерали, Аналогично изготавливаютдругую полуформу, Затем в нижнююполуформу устанавливают на позициюстержни иэ ХТС, полуформы спариваютустанавливают на позицию мамины литьяс противодавлением и герметично закрывают кожухом машины, Одновременно герметизируют и камеру с расплавом. Для .предупреждения расплавленияпленки нижнюю поверхность формы охлаждают до 30-40 ОС.Температура расплава в тиглемашины составляет 670"690 С. Давление газа в кожухе, имеющем объем0,64 м, и в камере с расплавом,335имеющей объем 1 м, поднимают до34 кгс/см в течение 8 с, Объемы камеры и кожуха сообщают трубопроводомдиаметром 60 мм.при достижении в кожухе, и сле Одовательно, в сообщающейся с нимполости формы, давления 0,7 кгс/смЯразрежение в объеме опок снижаютдо атмосферного давления в течение6 с, после этого вакуумную систему 45машины подключают для изготовленияновой формы. Для снижения колебанийдавлений в камере и кожухе даютвыдержку в течение 5 с, после чегообъемы камеры и кожуха изолируютдруг от друга, и в кожухе снижаютдавление на 0,6 кгс/смв течение10 с, При такой разнице давленийотливку выдерживают 90 с, затемдавление в камере и кожухе снижаютдо атмосферного, кожух и камеру раэгерметизируют, форму удаляют с позиции заливки машины и выдерживаютв течение 5 мин, затем опоки разбирают и отливку удаляют. В качестве инертного газа используют злегаз,П р и м е р 2. Для изготовленияотливки весом 20 кг иэ алюминиевогосплава марки АЛ 9 с толщиной стенок,6-10 мм в герметичных опоках соэ дают разрежение с остаточным давлением 0,65 кгс/см Форму изготавливают и устанавливают на машину также, как и в примере 1,Температура расплава в тигле маошины составляет 680-700 С, Давление воздуха в кожухе и камере,имеющих те же параметры, что и впримере 1, поднимают до 5 кгс/см,в течение 10 с. После достижения конечного давления в кожухе и полостиформы разрежение в объеме опокснижают до атмосферного давления втечение б с, В течение этого времени выравнивается колебание давлений в камере и кожухе, и, вакуумнаясистема машины используется дляизготовления новой форма.Далее объемы камеры и кожуха изолируют друг от друга и в кожухе снижают давление на 1,1 кгс/смв течение 15 с. При такой разнице давлений отливку выдерживают 180 с, затем операции повторяют, как и впримере 1 с выдержкой отливки внаполнителе для охлаждения в течение 7 мин,П р и м е р 3. Для изготовленияотливки весом 20 кг из бронзы марки Бр ОЦС 5-5-5 с толщиной стенки5 мм в герметичных опоках создаютразрежение с остаточным давлением0,6 кгс/см, форму изготавливаюти устанавливают на машину также,как и в примере 1.Температура расплава в тиглемашины поддерживается в пределах1050-1100 ОС. Давление газа азота)в кожухе и камере поднимаютдо6 кгс/см в течение 10 с, Последостижения конечного давления вкожухе разрежение в объеме спокснижают " до атмосферного давления в течение 6 с, За это времявыравнивается колебание давлений в кожухе и камере, и вакуумная система машины подключается для .изготовления новой формы,Далее объемы камеры и кожуха изолируют друг относительно друга, и давление в кожухе снижают на1,8 кгс/см в течение 5 сПРи2такой разнице давлений отливку выдерживают в форме в течение 5 мин, затем операции повторяют, как и, в примере 1 с выдержкой отливки в наполнителе для охлаждения в течение 10 минЭкономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в снижении на 10-35 эатоат н электроэнергию эа счет меньшего врец мени работы электромотора вакуум-насоса и снижении на 5-10 затрат на амортизацию оборудования эа счет применения вакуумной системы меньЗаказ. 9918/9 Тираж 813 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ших габаритов. Экономический эФфектпри работе на одной машине составляет 2628 руб. При широком внедрении способа в народное хозяйствогодовой экономический эффект можетпревысить 550 тыс.руб,