Способ пропитки отливок

, 4 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИС НИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ(71) Нижегородский политехнический институт(54) СПОСОБ ПРОПИТКИ ОТЛИВОК57) Изобретение относится к технологии исправления литейных дефектов типа пор корпусных отливок и деталей, в частности кспособу пропитки отливок, В контейнер 3укладывают отливки и размещают контейнер в пресс-форму 1 машины литья под даварки 711 А 07. Через горловину 7 заполняют материалом пропитки цией ПКТ 201-2-725-84. Пере- поршня 12 в камере прессования до фиксированного положения 1 азряжение 350 мм рт.ст. и осут выдержку 5 - 6 мин. Далее порперемешивают в положение П, алость камеры прессования с ат, и заливают в нее буферную жидрафино-стеариновую массу П С 50 ивочное окно 13. Рабочим ходомпропитывающую жидкость с отагружают давлением до 2,5 ерживают давление 1,5 - 2 мин для отливок. Давление снимают путем ршня 12, размыкают пресс-форму ют контейнер с отливками. 2 з,п.бл, 2 ил,лением м контейнер - компози мещением 11 вправо создают р ществляю шень 12 сообщая и мосферой кость - па через зал поршня 12 ливками н МПаи выд пропитки отвода по и извлека ф-лы, 2 таИзобретение относится к технологии исправления литейных дефектов типа пор корпусных отливок и деталей и может применяться на всех предприятиях машиностроения,Известно изобретение, касающееся способа пропитки отливок с использованием пропиточного устройств , согласно которому камеру для прЬгтитки отливок заполняют таким образом, )то над уровнем жидкости образуетея пространство. Затем отливки устанавливают в исходное положение внутри камеры над уровнем жидкости, создают вакуум, и после выдержки, необходимой для дегазации отливок, последние погружают в жидкость, затем они возвращаются в исходное положение над уровнем жидкости, а после удаления излишков жидкости Отливки удаляют из камеры для ополаскивания и термообработки, Данное изобретение относится к системе пропитки металлических отливок с использованием "сухого вакуума". Недостатком данного способа пропитки отливок является трудность изготовления пропиточного устройства ввиду его сложности, а также то, что процесс пропитки отливок осуществляется под атмосферным давлением, которого бывает недостаточно для глубокого проникновения уплотняющей жидкости в поры отливок, а следовательно, снижается и уровень пропитки последних.В качестве прототипа принят способ пропитки отливок, Способ включает помещение заготовки с пропитывающей жидкостью в форму машины литья под давлением и нагружение давлением через буферную среду (в данном случае воздух, находящийся в камере прессования), рабочим ходом поршня. Сжатый воздух давит на жидкий металл (пропитывающую жидкость), осуществляя пропитку заготовки, находящейся в .пресс-форме. Способ пропитки по прототипу имеет ряд недостатков. Если отливку загрузить в пресс-форму машины литья под давлением, заполнить пресс-форму с отливкой пропитывающей жидкостью, то пропитывающая жидкость будет стремиться проникнуть в поры отливки, закупоривая поры, Воздух, находящийся в порах отливки, и воздух, находящийся в камере прессования, снижает эффект пропитки. Во-первых, воздух, находящийся в порахотливки, при воздействии на него пропитывающей жидкости будет сжиматься, оказывая сопротивление проникновению пропитывающей жидкости на большую глубину и препятствуя сквозной пропитке пор.При снятии давления отводом поршня в исходное положение (правое крайнее поло 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 жение поршня), пропитывающая жидкость "пойдет" следом за поршнем, что способствует вытеканию ее из пор, этому же будет способствовать и воздух, сжатый пропитывающей жидкостью заготовки, стремясь занять первоначальный объем. Воздух же, находящийся в камере прессования и выполняющий роль буферной среды, при рабочем ходе поршня будет стремиться переместиться из области высокого давления в область низкого давления, т,е, в прессформу с пропитывающей жидкостью (с учетом, что и в пресс-форме и камере прессования находится одна и та же жидкость), а это приведе к замешиванию воздуха в пропитывающую жидкость. Во-вторых, возникает трудность с удалением пропитывающей жидкости из пресс-формы перед ее раскрытием, возможно выливание пропитывающей жидкости и требуется специальная емкость для ее приема, что снижает культуру производства.Воздух, как буферная среда, в данномпроцессе лишь ухудшает качество пропитки, попадая в поры отливок. Использование других буферных сред, например, парафино-стеариновой массы, требует специального аппаратурного оформления.Цель изобретения - повышение качества пропитки.Эта цель достигается тем, что в способепропитки отливок, включающем помещение отливок с пропитывающей жидкостью в пресс-форму машины литья под давлением и нагружение давлением через буферную среду рабочим ходом поршня, перед нагружением давлением в пресс-форме создают разрежение за счет обратного хода поршня, а подачу буферной среды осуществляют в конце обратного хода поршня; предлагается подачу буферной среды осуществлять через заливочное отверстие машины литья под давлением; кроме того, предлагается отливки с пропиты вающей жидкостью помещать в пресс-форму в контейнере, выполненном по конфигурации ее полости,Согласно изобретению, машина литьяпод давлением используется нетрадиционно, т,е. не только как средство создания избыточного давления, но и как средство создания разрежения за счет обратного хода поршня перед нагружением давлением, При этом воздух удаляется из пор отливок и всплывает в виде пузырьков, занимая разреженный объем в пресс-форме над поверхностью пропитывающей жидкости, а в момент отрыва воздушного пузырька от стенки отливки происходит "захлопывание" вакуумированной полости, т,е. тем самым обеспечивается сквозная пропитка тела от 1770111ливки. Использование контейнера позволяет создать минимальное воздушное пространство между стенками пресс-формы и контейнера, меньшее объема камеры прессования, что позволяет обеспечить максимальное разрежение, а следовательно, освободить поры отливок от воздуха и повысить качество пропитки. Таким образом, предлагаемое решение в своей совокупности обеспечивает прежде всего повышение качества пропитки отливок. В предложенном способе пропитки в качестве буферной среды используется воздушно-парафиностеариновая смесь, Во-первых, это позволяет путем различного сочетания объема воздуха, находящегося в камере прессования, и объема залитой в нее парафино-стеариновой массы, регулировать степень сжатия буферной среды и тем самым регулировать величину давления на герметик, передаваемого от поршня машины литья под давлением. Во-вторых, в период заливки жидкой парафино-стеариновой массы в камеру прессования и ее смешения с воздухом в период перемещения под действием рабочего хода поршня, температура ее снижается, повышается вязкость, а следовательно, затрудняется перемещение (" гуляние" ) воздушных пузырьков в ней и переход их в герметик.Этому же препятствует и то, что герметик и парафино-стеариновая масса разнородны и не смешиваются друг с другом. И, наконец, в третьих, после создания давленя на герметик буферной средой и выдержки, необходимой для пропитки пор в отливке, парафино-стеариновая масса переходит из жидкого состояния в пластичное, а к моменту раскрытия пресс-формы в пластично- твердое, что исключает возможность ее перемещения вслед за поршнем в момент отвода его в правое крайнее положение для снятия избыточного давления. После раскрытия пресс-формы, контейнер извлекается, а затвердевшая парафино-стеаринвоая масса в виде корочки легко отделяется от контейнера в области сквозного паза с отверстиями и в области технологического зазора между торцем контейнера (со стороны крышки) и поршнем, герметик же остается в контейнере, что способствует повышению культуры производства.На фиг.1 приведена схема установки для осуществления способа пропитки отливок и деталей; на фиг.2 - разрез А - А на фиг,1.Пресс-форма состоит из 2-х цилиндрических частей 1 и 2, закрепленных соответственно к подвижной и неподвижной плитам машины литья под давлением, Кон 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тейнер 3, в который помещают отливки для пропитки, имеет цилиндрическую форму и снабжен крышкой 4. В верхней части, на наружной поверхности контейнера 3, выполнен сквозной по его длине паз 5, в основании которого имеются сквозные по глубине отверстия 6 и горловина 7 для заливки металла пропитки. Размеры контейнера 3 рассчитаны таким образом, чтобы при установке его во внутреннюю полость пресс-формы радиальные поверхности их сопрягались бы по скользящей посадке, а между их стенками по торцу, при закрытой пресс-форме, был выдержан технологически необходимый зазор. Установка контейнера 3 осуществляется по скользящей посадке, При этом для создания глубокого вакуума воздушое пространство зазора между контейнером 3 и стенками прессформы меньше объема камеры прессования в несколько раз. Половины пресс-формы 1 и 2, установленные с помощью плит крепления 8, смыкаются через уплотнительный элемент 9, Уплотнительный элемент 10 обеспечивает герметичность соединения половины пресс-формы 2 и камеры прессования 11, которые крепятся к неподвижной плите машины (не показана) плитою крепления 8, Камера прессования 11 снабжена поршнем 12 с уплотнительным элементом (не показан) и заливочным окном 13, 14 - ограничитель хода поршня.Способ пропитки отливок осуществляют следующим образом.Контейнер 3 загружают предварительно обезжиренными отливками, закрывают его крышкой 4 и в горизонтальном положении устанавливают в половину пресс-формы 1 горловиной 7 вверх. При этом воздух из пресс-формы 1 при установке контейнера 3 вытесняется через паз 5. Контейнер 3 через горловину 7 заполняют материалом пропитки. Воздух, вытесняемый материалом пропитки из контейнера 3, удаляется через сквозные по глубине отверстия 6, выполненные в основании паза 5. Поршень 12 в камере прессования 11. устанавливают в левое крайнее положение, после чего под действием механизма запирания машины литья под давлением половины пресс-формы 1 и 2 смы ка ются, герметизи руя околоконтейнерное пространство, Перемещением поршня 12 вправо до фиксированного положения 1, в камере прессования 11 и над поверхностью материала пропитки создается разрежение. После выдержки, необходимой для вакуумирования отливок и материала пропитки, поршень 12 перемещают в правое крайнее полажение 1, обеспечивая тем самым связь полости камеры прессования 11, 1770111через окно 13, с атмосферой и возможность заливки в нее буферной жидкости. В качестве буферной жидкости целесообразно использовать среду нейтральную по отношению к герметику и легко отделяющуюся от него после их взаимного контакта, При движении поршня 12 в режиме прессования смесь воздуха с буферной жидкостью сжимается, оказывая давление на материал пропитки, что и приводит к проникновению последней в поры отливок. Величина давления, создаваемая в камере прессования 11, будет зависеть от соотношения объема воздуха и объема воздуха и объема буферной жидкости, а также от технических характеристик машины литья под давлением. После выдержки, необходимой для проникновения материала пропитки в поры отливок, давление снимается путем возврата поршня 12 в правое крайнее положение.Пресс-форма раскрывается, контейнер 3 извлекается из половины пресс-формы 2, сливается материал пропитки, снимается крышка 4 и отливки передаются для последующей обработки. Для повышения производительности установки, целесообразно в работе использовать 2-3 взаимозаменяемых контейнера 3,П р и м е р. Для проверки эффективности предлагаемого способа пропитки отливок была использована машина литья под давлением марки 711 А 07 и пресс-форма цилиндрической формы с внутренним диаметром 180 мм и длиною 400 мм (см.фиг.1), В качестве объекта для пропитки были взяты корпусные отливки из алюминиевого сплава Ал 9 типа "корпус" и "волновод", с толщиной стенок от 2,5 до 10 мм, забракованные по герметичности, Отливки не выдерживали давление газа более 1 атм. Контейнер 3 после укладки в него отливок предварительно обезжиренных в содовом растворе и промытых в теплой воде, закрывали крышкой 4 и устанавливали в подвижную половину пресс-формы 1, горловиной 7 вверх. Через горловину 7 контейнер 3 с отливками заполняли материалом пропитки до момента появления последней в отверстиях 6. В качестве материала пропитки использовали пропитывающую композицию ПКТ 201- 2-725-84.После заполнения контейнера 3 материалом пропитки ПКпоршень 12 в камере прессования 11 устанавливали в левое крайнее положение и включали механизм запирания с целью смыкания половины пресс-формы 1 с половиной пресс-формы 2 через уплотнительный элемент 10. Перемещением поршня 12 в камере прессования 11 вправо до фиксированного положения 1, в 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 камере прессования 11 и над поверхностью материала пропитки в контейнере 3 создавали разряжение до. 350 мм рт.ст. и осуществляли выдержку в течение 5-6 мин с целью вакуумирования содержимого в контейнере 3, После истечения времени выдержки поршень 12 перемещали в положение 1, обеспечивая тем самым сообщение полости камеры прессования 11 с атмосферой и возможность заливки в нее через заливочное окно 13 буферной жидкости, В качестве буферной жидкости использовали расплавленную парафино-стеариновую массу ПС 50. Движением поршня 12 в режиме прессования давление от поршня 12 через смесь воздуха с буферной жидкостью передавалось на материал пропитки, способствуя проникновению последней в поры отливок. Максимальную величину давление материала пропитки на поры в отливках поднимали до 25 кгс/см за счет сжатия в камере прессо 2вания и воздушно-парафина-стеариновой смеси с отношением их объемов 5:1 соответственно, Время пропитки отливок с толщиной стенок от 2,5 - 10 мм, при комнатной температуре, составило 1,5 - 2 мин. После выдержки отливок в материале пропитки под избыточным давлением, последнее снималось путем отвода поршня 12 в правое крайнее положение, включали механизм раскрытия (размыкания) пресс-формы, извлекали контейнер 3 с отливками из прессформы, сливали через горловину 7 материал пропитки из контейнера 3, открывали крышку 4, отливки же после промывки их в холодной воде погружали в ванну с горячей водой (+90 - ;95 С), где выдерживалм их в течение 30 минут до полной полимеризации герметика ПК - 80,, Далее отливки извлекали из ванны на воздух и через 5-6 часов вновь подвергали испытаниям на герметичность, Для этого в специальной установке отливка закреплялась и погружалась в воду, а во внутреннюю полость ее подавалось давление газа равное 1 атм, При отсутствии на поверхностях отливки газовых пузырьков, признака герметичности отливки, давление газа повышали до 10 атм (3-х кратный запас по сравнению с ТУ) и выдерживали под этим давлением 30 мин, Признаков появления газовыхпузырьков на поверхностях отливок не отмечено, Все отливки, прошедшие пропитку, с целью ликвидации литейных дефектов, по вышеописанному способу, стали герметичными, в итоге повысилась и надежность деталей во время их работы в экстремальных условиях. Для определения эффективности пропитки по предлагаемому способу, по сравнению со способом, опи10 1770111 Таблица 1 Степень разрежения мм рт. ст. Величина давле- Глубина проникния, передивае- новения герметимого на герметик ка в порыотливки мм Размер пор в стенке отливкиТолщина стенки отливки (мм)Таблица 2 30 и г. Гставитель Ю,Трифоновхред М.Моргентал Корректор Л.ЛивРие Щагова едак аказ 3700 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 санным в прототипе, исследованию были подвергнуты две партии отливок по 30 шт. в каждой изготовленных в равнозначных условиях и забракованных по негерметичности. (Отливки не выдерживали давления 5 газа менее 1 атм.).После пропитки каждая партия отливок вновь была подвергнута испытанию на герметичность "воздух - вода" при давлении воздуха 6 атм. Полученные результаты пока зали, что если количество отливок, пропитанных по способу, описанному в прототипе, выдержавших испытание давлением воздуха в б атм, составило 12 шт. (40/,), то количество отливок, пропитанных 15 по предложенному решению и выдержавших испытание давлением воздуха в б атм составило 27 шт,Для объяснения полученных результатов из каждой партии были отобраны по 20 отливке, прошедших пропитку и успешное испытание на герметичность, и приготовлены шлифы по плоскости продольного сечения. Исследование шлифов проводилось под микроскопом при 100-кратном увеличе нии с целью выявления влияния способа пропитки на глубину проникновения герметика в поры отливки. Полученные результаты представлены в табл.1 (по прототипу) и табл.2 (по предложенному способу),Формула изобретения 1. Способ пропитки отливок, включающий помещение отливок с пропитывающей жидкостью в пресс-форму машины литья под давлением, подачу буферной среды и нагружение давлением через буферную среду рабочим ходом поршня, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения качества пропитки, перед нагружением давлением в пресс-форме создают разряжение на счет обратного хода поршня, а подачу буферной среды осуществляют в конце обратного ходя поршня,2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что подачу буферной среды осуществляют через заливочное отверстие машины литья под давлением,3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что отливки с пропитывающей жидкостью помещают в пресс-форму в контейнере, выполненном по конфигурации полости,