Механизм прессования машины для литья под давлением

)5 В 22 О ОПИСА К АВТОРСКО ОБРЕТЕНИ ВИДЕТЕЛ ЬСТ(71) Н ауч но-исследо вател ьский институттехнологии машиностроения и Специальное конструкторское бюро машин точноголитья Молдавского производственного,обьединения "Точлитмаш"(54) МЕХАНИЗМ ПРЕССОВАНИЯ МАШИНЫ ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМ(57) Изобретение относится к литейномупроизводству, в частности к литью под давОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР лением, Цель изобретения - обеспечение возможности изготовления тонкостенных и протяженных отливок. Механизм прессования содержит силовой цилиндр 1, пресс- поршень 4, соединенный со штоком 3 цилиндра 1, систему С регулирования скорости прессования и вибровозбудитель В, подключенный к поршневой полости силового цилиндра. На металл в пресс-форме передается сложное давление от суммы статического давления рабочей среды на, поршень 2 силового цилиндра и составляющей пульсирующего давления. Это приводит к тому, что к поверхностным силам деформации металла под давлением пресс-поршня приобщаются необходимой величины объемные силы, что приводит к уменьшению пористости отливок. Скорость движения пресс-поршня не снижается ввиду подключения вибровозбудителя к поршневой полости силового цилиндра. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.га гИзобретение относится к литейному производству, в частности к машинам для литья под давлением,Известны механизмы прессования машин для литья под давлением с применением вибрации по 1, 2, 3.В первом указанном механизме вибровозбудитель выполнен в телескопических поршне и штоке силового цилиндра и гоэтому может быть использован лишь в больших машинах, с массой заливаемого металла от 6 кг (по алюминию) и более для получения отливок с толщиной стенки соответственно от 3 мм и более.Во втором механизме вибровозбудитель расположен в полости, выполненной в пресс-штоке, что увеличивает массу подвижных вместе с пресс-штоком частей и тем самым снижает скорость прессования и подпрессовки от 0,4-5 до 0,1-1,8 м/с. Поэтому механизм прессования может реализовать технологию вибрационного литья под давлением лишь толстостенных(с толщиной стенки более 3 мм), непротяженных (с наибольшим размером до 300 мм) отливок, для формирования которых по условиям тепло- обмена металла с пресс-формой достаточны скорости прессования и подпрессовки не более 1,8 м/с. Тонкостенные (с толщиной стенки от 3 до 1 мм) и протяженные (наибольшим размером от 300 до 1000 мм) отливки, для формирования которых требуются скорости прессования и подпрессовки от 1,8 до 5,0 м/с, невозможно изготовить на машинах с указанным вторым механизмом прессования,В третьем механизме прессования вибровозбудитель подключен к штоковой полости силового цилиндра. Для создания колебания пресс-плунжера вибровозбудитель в течение половины периода останавливает и отводит пресс-шток назад на амплитуду колебания. В результате скорость прессования или подпрессовки снижается от 0,4-5,0 до 0,2-2,3 м/с. то есть с использованием третьего механизма прессования тоже нельзя изготовлять тонкостенные и протяженные отливки, для формирования которых требуются скорости прессования или подпрессовки от 2,3 до 5,0 м/с.Целью изобретения является обеспечение возможности изготовления.тонкостенных и протяженных отливок. Вибрация же металла в процессе литья уменьшает пористость и улучшает механические свойства отливок,Цель достигается тем, что в известном механизме прессования машины для литья под давлением, содержащем силовой ци 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 линдр, пресс-поршень, соединенный с его штоком, систему регулирования скорости прессования на сливе рабочей жидкости из штоковой полости силового цилиндра и вибровозбудитель, вибровозбудитель подключен к поршневой полости силового цилиндра, Кроме того, вибровозбудитель выполнен в виде гидравлического вибратора. Подключение вибровозбудителя к поршневой полости силового цилиндра приводит к тому, что к статическому давлению рабочей среды на поршень силового цилиндра добавляется составляющая пульсирующего давления. При передаче этого сложного давления далее в пресс-форму в ней к поверхностным силам деформации металла под давлением пресс-поршня приобщаются необходимой величины объемные силы, обусловленные составляющей пульсирующего давления, что и создает известный положительный эффект применения вибрации, При этом скорость движения пресс-поршня не изменяется. Такое техническое решение является новым и обладает существенным отличием, которое проявляется в цели изобретения.На фиг. 1 изображен механизм прессования общий вид; на фиг. 2 - график его работы,Механизм прессования содержит силовой цилиндр 1 с поршнем 2, на штоке 3 которого жестко укреплен пресс-поршень 4. К штоковой полости силового цилиндра 1 подключена система регулирования С скорости прессования, состоящая из регулятора 5 потока рабочей жидкости, обратного клапана 6, распределителя 7 и запорного клапана 8. К поршневой полости силового цилиндра 1 подключен аибровозбудитель В, состоящий из цилиндра 9 с поршнем 10 и штоком 11, регулятора 12 хода поршня 10, регулятора 13 потока рабочей жидкости, золотника 14 с плунжером 15, приводимым в колебательное движение от электромагнитного привода 16, и запорного клапана 17. Вибровозбудитель В входит в состав агрегата 18 вибрации, непосредственно подключенного к силовому цилиндру 1, Для повышения частоты вибрации в состав агрегата 18 аналогично могут быть подключены со сдвигом по фазе второй вибровозбудитель, третий вибровозбудитель и т.д. К агрегату 18 вибрации подключен по каналу 19 газовый 20 или газожидкостный 21 аккумулятор.Работает предлагаемый механизм прессования следующим образом. В начале литейного цикла пресс-поршень 4 и поршень 2 находятся в крайнем положении справа, В камеру 22 прессования заливаютметалл и включают механизм прессования. При этом режим перемещения поршня 2 и пресс-поршня 4 может быть различным в зависимости от положения запорных клапанов 8 и 17, степени перекрытия регуляторов 5 5 и 13 рабочей жидкости, положения регулятора 12 хода поршня 10 вибровозбудителя В. Всего можно осуществить две регулируемые настройки механизма прессования.Настройка . Запорные клапаны 8 и 17 10 открыты, электромагнитный привод 16 включен одновременно с включением рабочего хода механизма прессования, регулятор 5 отрегулирован на обеспечение требуемой скорости прессования в первой 15 фазе, а по ходу штока 3 установлены путевые бесконтактные датчики (на чертеже не показаны) для переключения его на обеспбечение скорости прессования второй и третьей фаз процесса литья; регулятор 13 20 открыт так, что шток 11 под давлением рабочей среды в агрегате 18 вибрации при и ротиводействии сжатия отл и вки 23 (металло-газовой смеси в пресс-форме) перемещению поршня 2 легко возвращает поршень 25 10 в исходное нижнее положение, Под давлением рабочей среды в аккумуляторе 20 (или 21) поршень 2, сжимая отливку 23 в пресс-форме 24, вытесняет рабочую жидкость из штоковой полости силового цилин дра 1 через регулятор 5 и перемещает пресс-поршень 4 на прессование.При этом за первую половину периода вибрацииТ= -35Угде Т - период, с, у - частота колебаний электромагнитного привода 16, с, рабочая жидкость, поступающая по каналу 25, проходит через регулятор 13, золотник 14 и по 40 каналу 26 сливается, Затем во вторую половину периода вибрации (1) плунжер 15, перемещаясь вниз, перекрывает канал 26, вследствие чего рабочая жидкость по каналам 25 и 27 поступает в поршневую полость 45 цилиндра 9, воздействует на поршень 10 и перемещает шток 11 на задний ход (две амплитуды) а. В результате в упругой рабочей среде, находящейся в системе аккумулятор 20 (или 21) - агрегат 18 - поршневая 50 полость цилиндра 1, на время 0,5 Т первой половины периода (1) повышается давление. В течение 0,5 Т второй половины периода (1) электромагнитный привод 16, перемещая плунжер 15 золотника 14 вверх, 55 открывает канал 26, и рабочая жидкость, поступающая по каналу 25, направляется через регулятор 13 в канал 26 и сливается. Вслед за этим снижается подпор рабочей жидкости в канале 27 и в поршневой полости цилиндра 9, и под давлением рабочей среды в агрегате 18 шток 11 опускается вниз на ход а. Тем самым снижается давление в рабочей среде, находящейся в системе аккумулятор 20 (или 21) - агрегат 18 - поршневая полость цилиндра 1. Так в указанной рабочей среде возбуждаются непрерывные периодические движения - упругие волны, которые через поршень 2, шток 3 и пресс- поршень 4 передаются отливке 23 в прессформе 24,После затвердевания и заданной выдержки отливки 23 в пресс-форме 24 под давлением вибрирующего пресс-поршня 4 пресс-форма 24 раскрывается, пресс-поршень 4 выталкивает пресс-остаток отливки из камеры прессования, достигает крайнего левого положения и попутно включает сигнал на обратный ход поршня 2 и отключение вибровозбудителя В. Далее запорный клапан 8 закрывается, распределитель 7 переключает подачу рабочей жидкости через обратный клапан 6;в штоковую полость силового цилиндра 1; электромагнитныйпривод 16 отключается и клапан 17 запирается.В результате поршень 2 со штоком 3 и пресс- поршнем 4 возвращается в.исходное положение, а вибровозбудитель В отключается.Литейный цикл закончен.Настройкаотличается от настройкитем, что электромагнитный привод 16 отключен, а запорный клапан 17 закрыт, Тогда прямой и обратный ходы поршня 2 со штоком 3 и пресс-поршнем 4 выполняются так же, как и при настройке , но без вибрации,При описанных двух настройках механизма прессования можно создать три существенно отличных режима перемещения и давления пресс-поршня 4 на металл в камере прессования: 1) обычное поступательное движение (настройка); 2) вибрационное движение (настройка ), Если обычную плотную насадку пресс-поршня 4 на штоке 3 заменить скользящей с зазором между ними, то в этом случае можно реализовать следующий режим: 3) ударно-вибрационное движение пресс-поршня 4 при настройке ,Указанный второй режим определяет возможность отливки под давлением с вибрацией тонкостенных и протяженных отливок при определенных параметрах вибрации - частоте и амплитуде. Частота вибрации определяется из условия сообщения отливке в период жидкого и пластичного состояния металла, например, не менее 10 колебаний. Для тонкостенных приборных отливок с толщиной стенки от 3 до 1 мм из эвтектического алюминиевого сплава период его жидкого состояния составляет от 0,1до 0,02 с, что определяет необходимую наибольшую частоту вибрации 10 колебаний;0,1-0,02 с = 100-500 Гц. Наименьшая амплитуда вибрации, как показывает анализ экспериментальных данных, может быть в период заполнения пресс-формы расплавом 0,5-2,0 мм, в период подпрессовки отливки - 0,1 мм.В предложенном механизме прессования (фиг.1) вибровозбудитель В может быть выполнен, например, в виде. следящего золотникового гидравлического вибратора. Следящие золотниковые гидравлические вибраторы универсальны в использовании, имеют малые размеры, массу и стоимость, могут обеспечивать большие амплитуды колебаний (до 250 мм), высокие возмущающие усилия (до 400 кН), плавное изменение частоты (от 0,2 до 500 Гц и выше) (см. Варсанофьев, О.В.Кузнецов, Гидравлические вибраторы. Л.: МашиностроениеЛенингр. отд-ние, 1979, с, 144, с. 19). Используемые в этих гидравлических вибраторах электромагнитные вибровозбудители имеют диапазон рабочих частот от 50 до 1000 Гц (см, Шаповал, В,Е.Маслов, Н.М.Чиглаков, Вибрационные приводы в металлообработке. К.: Техника, 1983, с, 120, с. 7,Можно также вместо показанного вибровозбудителя В использовать другие вибровозбудители. Например, в указанной выше книге В.Н.Шаповалова, В.Е,Маслова, Н,М.Чиглакова на рис, 72 (с. 104) представлена конструкция магнитогидравлического вибровозбудителя, обеспечивающего частотный диапазон вибрации 0-1000 Гц, максимальный ход штока 10 мм, максимальное усилие 13,7 кН. В книге В.Н,Баранова, Ю.Е.Зазарова. Электрогидравлические и гидравлические вибрационные механизмы. М.: Машиностроение, 1977, с, 326 на с. 12 показан (рис. 14 г) пульсаторный гидравлический вибратор, обеспечивающий максимальную частоту вибрации до 1000 Гц при двойной амплитуде 0,03-0,5 мм и максимальном возмущающем усилии 14 кН.Таким образом, вибровозбудитель, обеспечивающий частоту и амплитуду вибрации, необходимыедля литья поддавлением тонкостенных отливок, может быть выполнен многими конструктивными решениями. Однако предложенная конструкция вибровозбудителя - подключение штока известного гидравлического вибратора одностороннего действия (поз, 9, 10, 11, 18 на фиг.1) к поршневой полости силового цилиндра 1 механизма прессования обладает следующими двумя существенными отличиями.Первое отличие - возможность быстрого в Краз К =( - ), 01 оби30 2бп(2)где 010 - диаметр поршня 10, мм; о 11 -диаметр штока 11, мм, повышения (мульти 5 пликации) давления в первой фазе вибрации (1) при использовании для приводавибровозбудителя В насоса высокого давления - привода силового цилиндра 1, чтоуменьшает материалоемкость и габариты10 механизма прессования.Второе отличие - возможность создания стабильного изменения давления в первой и второй фазах вибрацииза счетввода в рабочую среду, находящуюся в сис 15 теме аккумулятора 20 (или 21) - агрегат 18вибрации - поршневая полость силового цилиндра 1, в первой фазе и удаления из неево второй фазе вибрации строго одного итого же объема - отрегулированного объема20 части штока 11. Традиционно же в вибрационной технике объем рабочей среды для колебания в ней давления изменяют вводом внее и сливом порции той же рабочей среды,что со временем в процессе эксплуатации25 механизма прессования может оказатьсянепостоянным из-за различных утечек нагнетаемой рабочей среды вследствие изменения ее вязкости (после нагрева,охлаждения) и герметичности уплотнений по30 мере их износа. Изменение же объема рабочей среды согласно настоящему изобретениюповышает устойчивость работы механизмапрессования, что стабилизирует снижениепористости и повышение механических35 свойств отливок. Следовательно, указанноевыше дополнительное отличие механизмапрессования является новым, существенными усиливает основной положительный эффект, указанный в цели изобретения,40 На фиг. 2 показаны графики скоростидвижения пресс-поршня механизма прессования, где 28 - базовая кривая скоростидвижения пресс-поршня без вибрации прикастройке 11; 29 - фактическая скорость дви 45 жения вибрирующего пресс-поршня при настройке 1; 30 - условная средняя скоростьдвижения вибрирующего пресс-поршня принастройке 1.Эффективность предлагаемого меха 50 низма прессования выражается в возможности отливки под давлением сприменением вибрации тонкостенных ипротяженных отливок, одновременно большего количества отливок (после увеличения55 количества гнезд в пресс-форме) или отливок большой массы,Формула изобретения1. Механизм прессования машины длялитья под давлением, содержащий силовой,Петраш рект каз 1466 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ул Гагарина 10 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж цилиндр с поршнем и штоком, пресс-поршень, соединенный со штоком силового цилиндра, систему регулирования скорости прессования, подключенную к штоковой полости силового цилиндра, и вибровозбудитель, отл и ча ю щи йс ятем, что, с целью обеспечения возможности изготовления тонкостенных и протяженных отливок, вибровозбудитель подключен к поршневой полости силового цилиндра. 2, Механизм поп,1,отличающийся 5 тем, что вибровозбудитель выполнен в видегидравлического цилиндра одностороннего действия, шток которого размещен в поршневой полости силового цилиндра.