Кокиль для изготовления чугунных отливок с выступами

(19) 01) 22 0 15 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ-иссл оваский огич арченко и ное литье 49, с.113 УНобласти тностиЦель тва от- оростей ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) КОКИЛЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯНЫХ ОТЛИВОК С ВЫСТУПАМИ(57) Изобретение относится клитейного производства, в чак литью в металлические формьизобретения - повышение качеливки за счет выравнивания с охлаждения, Кокиль содержит формообразующие части 1-3, в которых выполнена рабочая полость 4. На поверхности разъема каждой формообразующей части выполнены пазы 5 для теплового экранирования, расположенные вдоль полостей, формирующих выступы отлив" ки, на расстоянии Ь ( 1,645 В (мм), где 5 - ширина полооти оформляющей 1Э выступ. Для усиления эффекта экранирования пазы 5 заполняют пакетом металлических пластин, плоскости которых размещены перпендикулярно поверхности разъема формообразующих частей кокиля. После заполнения полостис кокиля металлом происходит затверде- щ вание отливки. Экранировав участки кокиля, прилегающие к выступам, снижают скорость охлаждения отливки, до- С биваясь устранения отбела чугуна, 4 з.а.ф-лы, 4 ил.Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью в металлические формы.Цель изобретения - повышение ка-.5 чества отливки за счет выравнивания скоростей охлаждения.На фиг.1 схематически изображен кокиль; на фиг.2 - одна из полуформ кокиля с пазами на плоскости разъема, 10 заполненными пакетом металлических пластин, разрез; на фиг.З - кокиль для отливки корпусов электроконфорок с пазами, заполненными металлом при литье, разрез; на фиг.4 - разрез А-А 15 на фиг.З.ЭКокиль содержит формообразующие части 1-3, в которых выполнена рабочая полость 4. На поверхности разъема каждой из формообразующей частей 20 выполнены пазы 5 для теплового экранирования, расположенные вдоль полостей, формирующих выступы отливки на расстоянии о с 1,645 1 Г (мм), где 5, - ширина полости, оформляющей выступ, причем глубина пазов Н больше глубины полости Ь , оформляющей выступ.В том случае, когда малое расстояние между полостями и пазами, оп- З 0ределенное по приведенному выше выражению, является источником низкой стойкости кокиля, требуемое снижение скорости охлаждения отливки можно достичь и при увеличенном расстоянии З 5 :;между пазами и полостями, формирующи.ми выступы на отливке, связав пазы каналами 6 с рабочей полостью, Вэтом случае пазы будут заполняться жидким металлом, , который, затверде вая там, будет снижать теплоотвод от уступов отливки, что позволяет увеличить укаэаниое расстояние до ь=1,645 ( Д, + 3 ) (мм), где о ширина паза, мм. 45Заполнение паза металлом усиливает эффект снижения интенсивности охлаждения слитка и позволяет увеличить расстояние между пазом и полостью для формирования отливки.Для усиления эффекта экранирования пазы заполняют пакетом металлических пластин 7, плоскости которых размещены перпендикулярно поверхности разъема формообразующих частей кокиля.Заполнение пазов теплоизолирующим материалом эффективно снижает скорость охлаждения системы выступ - прилежащий участок кокиля. Благодаря этому оказывается возможным в еще большей степени снижать скорость охлаждения отливки и более надежно предотвращать отбел чугунных отливок.Пазы вдоль полостей, формирующих выступы на отливке, уменьшают эффективную толщину кокиля на этих участках отливки. Число Фурье для этих участковО.ф+а йгде а "- 0,0276 м /ч - коэффициенттемпературопроводности;Ь - расстояние от полости допаза;- время охлаждения отливки вкокиле.Если Р1,8, то аккумулирующая способность кокиля на этих участках исчерпана и появляется возможность управлять .интенсивностью охлаждения отливки и, в частности, уменьшать скорость ее охлаждения для предотвращения отбела.Если время, за которое исчерпывается аккумулирующая способность коки" ля, меньше продолжительности затвердевания выступа на отливке1 8 ду т-,А гк ато эффективность снятия отбела воз" растает, так как при этом интенсивность охлаждения выступов отливки определяется интенсивностью охлаждения участка кокиля в окрестности выс тупа на отливке, которая снижена при температурах превращения аустенита.Кокиль работает следующим образом.,После заполнения полости кокиля металлом затвердевание участков отливки в пределах выступов происходит в условиях малых значений числа Био: В = --- ( 0 1 где о - коэффиоВАЭциент теплоотдачи;- коэффициент теплопроводности металла, Ь " толщина выступа отливки.В этих условиях время затвердевания выступа на отливке можно опреде-. лить по формулегргде Я = 7,2 10 кг/м 3 - плотностьжидкого чугуна;г = Ь+с оТ+с ь Т - эффективнаяртеплота затвердевания;1409407 10 15 55 1460,3 ккал/град ч. 3е : . средиий ксэеэкициеит АР хх-д+- теплоотдачи в кокиле;Мй 3 й Ь крх+х - толщина слоев облицовки оВли краски;- коэффициенты теплопроводоВь. й Срности облицовки и краски;Т - температура кристаллизациичугуна;Т- температура кокиля.Время,. за которое заканчивается аккумулирование тепла кокилем, можно определить иэ соотношенияр - - -а )18о 1о а= 0,0278 м /ч - коэффициенттемпературопроводности чугуна; 206 - толщина кокиля.В данном случае под 6 понимается толщина участка кокиля, сформированного при наличии пазов в нем на плоскостях разъема, При условии Г )7 . 25 заведомо обеспечивается возможность снижатьинтенсивность охлаждения отливки в том диапазоне температур, когда происходит распад аустенита. Экранировав участок кокиля, можно З 0 снижать скорость охлаждения отливки,добиваясь устранения отбела чугуна.Находя с и 7из приведенных выше зависимостей, получили: Для обеспечения возможности уменьшать скорость охлаждения выступа отливки при уменьшении скорости охлажде ния кокиля входящие в последнее выражение характеристики металла и кокиля принимали такими, чтобы правая часть неравенства имела минимальное значение. 45Тогда при определении ,й, ограничивались только значением скрытой теплоты эатвердевания. Принимали при определении Ю, р минимально допустимые толщины облицовки и краски х, = 50 =0,2 10 м и х,р=0,110 м, коэффициенты теплопроводности принимали наибольшими: ,д =0,460 ккал/чкград ид , = 0,400 ккал/ч град и получили:11 ср 0210 з 0110 З+ т09460 Ой 400 Температуру кристаллизации чугунапринимали наибольшей Т =1200 С, атемпературу кокиля принимали минимальной возможной Т=250 С.В итоге получили сэ1,645 Р .Разномерности 6 и о в мм.Если требуемая скорость охлаждения выступа отливки ниже той, чтоопределяется толщиной 6 прилегающего участка кокиля, то в пазы .укладывают теплоизоляционный материал, что,благодаря уменьшению интенсивностиохлаждения кокиля, снижает скоростьохлаждения отливки. Для этого можноприменить пакет тонких металлическихпластин, благодаря которым будет эффективно экранирован участок кокиля,прилегающий к выступам отливки.Эффективность теплового экранирования выступа отливки повышается если в пазы благодаря специальным каналам, связывающим пазы с полостьюотливки, поступает металл при заполнении кокиля. Дополнительное тепловое экранирование выступов происходитза счет выделения теплоты кристаллизации в пазах. Это позволяет увеличить допустимое расстояние между пазом и участком полости в кокиле, гдеформируется выступ на отливке. Приэтом, повторяя рассуждение, приведенное выше, можно получитьь (1,645 (Л,+ 48 ),где 8 - ширина паза, мм.Уменьшение расстояния от паза дополости, формирующей отливку в кокиле, повышает стабильность достиженияпоставленной цели: устранение отбелана выступах отливки. Однако при чрезвычайно малых значениях А произойдет резкое снижение стойкости кокиля,что нежелательно.П р и м е р, При отливке в кокилькорпуса электроконфорки на кромке выс-.тупа наблюдалась обширная зона отбела, которая препятствовала проведениюмеханической обработки базовой поверхности. Высота выступа равна2,5 мм, паэ выполнили кольцевымвсоответствии с формой выступов. Ширина паза 5 мм. Паз имеет связь с полостью, формирующей отливку, такимобразом при литье металл заполняет ипаз. Паз находится на расстоянии,равном а с 1,645(2,5+/5)=6,2 мм,а = 4 мм. Ширина выступа 2 мм, глубина паза 5 мм.Формула изобре тения 1 Бгде 5 14Извлекая отливку из кокиля, перемычки между отливкой и кольцом, сформированным в пазах, не нарушали. При складировании отливок (стопками) кольца экранировали выступы в тепловом отношении, что дополнительно способствовало устранению отбела и выравниванию структуры по периметру и сечению отливки.Использование изобретения позволяет исключить отбел за счет эффективного теплового экранирования. 1. Кокиль для изготовления чугунных отливок с выступами, содержащий разъемные части, в которых выполнена формообразующая полость, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества отливок за счет выравнивания скоростей охлаждения, на поверхности разъема частей кокиля выполнены пазы вдоль полостей, оформляющих выступы, причем. глубина пазов 09407 6 больше глубины полости, оформляющей выступ,5 2. Кокиль по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что упомянутые пазысоединены с полостями, оформляющимивыступы посредством каналов на поверхности разъема.103. Кокиль по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что пазы выполненына расстоянии от формообразующей полости, равномь с 1,645 Д, (мм),о, - ширина полости, оформляющейвыступ.4, Кокиль по пп.1 и 2, о т л нч а ю щ и й с я тем, что пазы вы 20 полнены на расстоянии 6 от формообразующей полости, равномВ с 1,645 (48, + ГЬ) (мм),где Вд - ширина паза.5. Кокиль по пп 1 и 3, о т л и -25 ч а ю щ и й с я тем, что в пазу раз"мещен пакет металлических пластин.1409407 ор М.Макснмкпине Производственн играфическое пр едактор Э,Слиган аказ 3433/14 ВНИИПИ по 3035, МСоставитель Л.ЖуковаТехред Л.Сердюкова К Тираж 740 ПодписноеГосударственного комитета СССРлам изобретений и открытийква, Ж, Раушская наб., д. 4 риятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4