Способ центробежного литья

Союз Советских Социалистических Респубпик(23) Приоритетосудврстоеикый кометеСовета Министров СССРоо делам изооретенийи открытий(43) Опубликовано (45) Дата опублик ания описания 2) Автор изобретен. Траченко Кемеровский межотраслевой научи и проектно-фгехиологический инстити механизации машинос селеповательский по автоматизацииоения(54 ЛИТЬ Б ЫЕНТРОБЕ уются брызги ирпус формы; об через опо по всей че на Изобретение относится к литейному производству, в частности к совершенствованию технологического процесса изготовления отливок центробежным способом.Известен способ заливки металла черезнеподвижный желоб на вращающиися корпусизложницы )1),Однако такой способ не может быть применен для тонкостенных отливок с большим диаметром я длиной отливки без соответствующего разогрева формы, а также для металловс повышенной склонностью к окислению и пленообраэованию, например некоторых бронз, латуией, алюминий-магниевых сплавов, так какв этом случае большой внешний слой отливкиимеет дефекты: неслнтины, плени, раковины,трещины и т. д.Кроме того, образ рн паденииструи металла на ко разуютсякорольки.Известен способ заливки металларокидывающийся желоб одновременндлине формы )2).Объем желоба ограничен, в силу чего можно отливать только небольшие по толщине стенки детали, а при попытке наращения толщиныстенки отливки необходимо прерывать струюметалла для последующих наполнений желоба 2и его опрокидывания. В этом случае последо.вательные порции металла отливки по толщине слоя окисляются, крнсталлизуются, в резуль.тате чего количество отливки неудовлетвори.тельное или получение отливки вовсе невозможно, например, для таких ст 1 лавов как чугуны, пленообразующие сплавы н т. д.Известен способ заливки из поступательнодвижущегося желоба при вращающейся, но неподвижной в продольном направлении излож 0 нице, а также способ заливки из неподвижно.го желоба во вращающуюся и подвижную в продольном направлении изложницу )3),При таких способах заливки стекающий сжелоба металл как бы навивается спиральной лентой на изложнице и тут же затвердевает, ие образуя сплошной жидкой массы по всей длине трубы, Данными способами отливаются преимущественно сплавы с . незначительной склонностью к окислению и пленообразоваиию, например чугуны, Однако нельзя получать спла вы; склонные к окислению и пленообразованию, так как при истечении струи и при распределении витков металла по корпусу формы происходит быстрое окисление поверхности металла и поэтому тело отливки будет не цельным, ка.ственным, а разделено окисными пленками отдельные витки, Этот эффект усиливаетсяеще тем, что в этом процессе струя зад,-1 ся и, как правило, истечение металла протекает небольшой струей. Яо даже при отливке чугунов этими способами наблюдаются иеслитины по форме навивки металла с внешней поверхности отливки н корольки, так как металл прн падении струи разбрызгивается и не сваривается с телом отливки.Известен способ заливки с использованием предварительной камеры Я .Заливаемый металл поступает в предварительную камеру, приобретает в ней окружную скорость, близкую г окружной скорости формы, и через радиальные отверстия в стержне заполняет рабочую часть формы,Иедостатки этого способа заливки: наличие предварительной камеры связано с непроизводительным использованием формы; сложность устройства самой камеры, дополнительные трудозатраты по очистке отливки от стержня, разделяющего форму и камеру, по отбивке и зачистке камерной части металла от отливки,Заполнение рабочей полости формы струями металла, поступающими через радиальные отверстия в стержне из предварительной камеры, предопределяет, с одной стороны, засорение формы иэ-за размыва стержня, а, с другой стороны, растекание жидкого металла отдельными струями в первоначальный момент вызывает повышенное окисление металла и ускоренную кристаллизацию, в силу чего данный способ применим для отлива массивных, позволяющих растворить первоначально эакристаллизовавшиеся слои металла в теле отливки при ,последующем заполнении формы, причем это применимо только для сплавов с малой склонностью к окислению и пленообразованию, так как в противном случае будет повышенное на- сыщение металла отливки окислами, а также образование неслитин,Известен центробежный способ отливки цилиндрических деталей с применением подвижного упора, снабженного хвостовиком 5),Данный способ позволяет получать отливки различной длины без смены изложницы, Однако при заполнении металлом, формы в начальный период заливки, когда падающая струя соударяется с поверхностью, образуются брызги, которые разлетаются по форме и кристаллиэуются, в результате чего образуются литейные дефекты, так называемые корольки. В начальный период заливки поступающий металл под дейетвием центробежных снл растекается тонким слоем по поверхности формы одновременно как по диаметру, так и в продольном направлении, причем не сплошным нотоком, а отдельиымн ручьями, распределяющимися вйнтообразно по поверхностй формы, окнсляясь и охлаждаясь. Если скорость заливки небольшая, а толщина стенки отливки незначительная, то первые слои металла кристаллизуются прежде, чем растворяются в поступающем в форму жидком металле, в результате образуются на поверхности отливки дефекты (сваи, иеслитины, окисиые плена),Этй дефекты усиливаются прй лйтье сплавов, склонных к окислению и пленообраэоваийю,и во всех случаях, когда проводятся первые триотливки на холодный корпус изложницы в начале смены. Дефекты настолько значительны,что в производстве даже планируют первыедве отливки в технологический брак.5.Известна центробежная литейная форма,позволяющая получать отливки с оазличнымидиаметрами в одной форме 6, Однако такаяформа включает целую систему вставок, уменьшающих полезную полость формы и увеличива 10 ющих общую массу формы, отрицательно сказывающихся на работе формы в динамическомрежиме, при этом для пропесса вращения требуется приводной механизм увеличенной мощности,Известен способ заливки центробежной формы, снабженной поршнем, включающий подачужидкого металла в полость формы и одновременное перемещение формы относительно порш.ня на всю длину полости формы, обеспечивавшее образование стенок отливки требуемойтолщины 1Данный способ позволяет регулировать кинетику движения (растекания) жидкого расплава по поверхности формы и этим самым получать отливки повышенного качества. Однакоэтот способ обеспечивает получение за одинцикл сборки формы и последующей заливкижидким металлом только один типоразмер отливки и не дает возможности изготовлять несколько типоразмеров отливок, отличающихсядруг от друга различной величиной внутреннихдиаметров.Цель изобретения - получить отливки различных типоразмеров и из разных материаловза один цикл,Это достигается тем, что в процессе относительного продольного перемещения формы и поршня и заливки металла в полость формы проводят периодические остановки продольного перемещения формы н поршня, прекращение по дачи жидкого металла в полость формы и выдержку залитой порции жидкого металла до его эатвердевания (кристаллизации) с последующим сообщением форме и поршню продольного движения относительно друг друга и одновременным возобновлением подачи жидкого металла в полость формы, образовавшейся между затвердевшей отливкой и подвижным поршнем.На фиг, 1 приведен продольно-осевой разр еэ центробежной формы с горизонтальной осью вращения, первоначальный момент подачи жидкого металла в полость формы в процессе изготовления первой отливки; на фиг. 2 - то же, конечный момент заливки в процессе изготовления первой отливки; на фиг, 3 - то же, момент зафиксировавший ста-. дию. затвердевшего (закристаллизовавшегося) металла первой отливки; на фиг.4 - то же, пераоначальйый момент подачи жидкого металла в полость формы в процессе изготовления второй отливки; на фиг. 5 - то же, конечный момент заливки в процессе изготовления второй отливки; на фиг. 6, - то же, момент, зафиксировавший стадию затвердевшего (закристаллизовавшегося) металла второй отливки.5После закрепления крышкица корпусе изложницы 2 устанавливают поршень-толка- тель 3 со штоком 4 так, чтобы между крышкойи поршнем-толкателем 3 образовалась узкая камера 5 длиной Ь Затем к форме под. водят заливочный желоб 6, приводят центробежную форму во вращение с заданной угловой скоростью и заливают жидкий металл. В первоначальный момент заливки жидкогометалла поршень-толкатель 3 со штоком 4совместно с изложницей 2 находятся во вращательном состоянии, однако при этом поршень-толкатель 3 со штоком 4 застопорены и не перемещаются в продольно. осевом направлении формы.При падении струи жидкого металла из заливочного желоба 6 на поверхность корпуса изложницы 2 в первоначальный момент заливки образуются брызги, которые разлетаются поформе, окисляются и кристаллизуются. Если центробежная форма небольшая (как по диаметру, так и по длине) что предопределяется величиной отливки, хорошо разогрета перед заливкой и подача металла в форму достаточно ускоренная, т. е, когда выдержаны всезаданные технологические параметры, то наращение слоя жидкого металла по всей поверхности формы будет достаточным, чтобы растворить в Себе закристаллизовавцнеся брызги и получить качественную отливку. Но если форма имеет большие размеры как по диаметру, так и по длине, или нарушены технологическиепараметры, например цедостаточиыи разогрев изложницы перед заливкой и медленная заливка, то наращение слоя жидкого металла по всей поверхности формы будет замедленным, жидкий металл переохладится больше нормы и не сможет растворить закристаллизовавшиесябрызги (кусочки металла), которые внедряются в отливку как инородное тело, образуядефекты (корольки). Кроме того, в этом случаев результате взаимодействия металла с окислеииыми корольками образуются побочные дефекты, например газовые раковины, а такженеслитины, спаи из-за того, что металл тонкими струями винтообразно наматывается иа ковпус изложницы (формы).жидкий металл попадает и первоначальный момент заливки в узкую камеру 5; Хотя и в этом случае образуются брызги, но они иеразлетаются по всей поверхности формы, а распределяются на поверхности корпуса излож ницы 2 в камере 5 длинойограниченной кры а коии поршнем-толкателем 3. Поступающий жидкий металл также ие растекается по всей поверхности формы, а концентрируется тольков узкой камере Ь, в результате происходит ускоренное иаращение толщины слояжидкого металла иа поверхностикорпуса изложницы 2, По этой причине уменьшается время от момента образования кристаллизующихся брызг ме. талла до их контакта со слоем Б жидкого металла. Переохлажление кристаллиэующихгп брызг уменьшается, растворение в слое 5жидкого металла увеличивается настолько, что уже на этой стадии предотвращается образование литейных дефектов (корольков),В дальнейшем, когда слой 51 жцлкоо ме.талла достигнет толщиць, приблизитлицо рцв.ной толщине стенки отливки, постепенно улли.няют камеру 5 путем отвола пориця-толкателя 3 с помощью присоедицеццого к нему цтока 4 Скорость заливки жнлкого металла и скорость перемещения поршня-толкателя 3 регулирукт .так, чтобы поддерживать определенную тол.наину слоя жидкого металла на поверхности изложницы 2,на всей длине Р (см. фиг,в и 2), На этой стадии заливки также образу.ются брызги, олцако они сразу попадают в слой жидкого металла и растворяются в и м, при этом литейные дефекты не образуются,Перемещение поршня-толкателя 3 вдоль изложницы 2 обеспечивает благоприятные условия для заполнения поверхности формы жидким металлом, так как в этом случае происходит перемещение слоя Ьвдоль формы одновременно по всей форме в виде кольца толщи.цой 51, чем обеспечивается получение высоко.го качества внешней поверхности отливки без таких дефектов, как спаи, неслитннь и др.Заливочное пространство можно удлинить (от 1 до 1) не только путем перемещения поршня. 4 относительно корпуса изложницы 2, но ипутем перемещения изложницы 2 относительно неподвижного поршня-толкателя 3, а также путем взаимного одновременного перемещения поршня-толкателя 3 и изложницы 2 относительно друг друга. При достижении заливочным пространством формы заданной длины перемещение поршня-толкателя 3 прекращают, приостанавливают подачу жидкого расплава при достижении заданных параметров, необходи.мых для изготовления соответствующей центро.бежной отливки, и в этом положении вращают центробежную форму до момента затвердева- М ния (кристаллизации) жидкого металла и .олучения первой отливки 7, имеющей внутренний диаметр д и длину(см. фиг. 2 и 3),Процесс получения второй отливки осуществляется аналогично описанному выше. Для этого поршень-толкатель 3 отводят от отливки.7 и в образованную полость формы между первой отливкой и поршнем-толкателем 3 подают жидкий металл. После получения слоя жидкого металла толщиной 8 г поршень-толкатель 3 перемещают вдоль корпуса изложницы 2 в Ю крайнее правое положение (до упора в торецкорпуса изложницы 2) на величину Й (см, фиг. 4 и 5), В этом положении подачу жидкого металла прекращают, продолжая вращать цептробежнуо форму до момента затнер.девания (кристаллизации) залитого жидкого металла, в результате чего образуетс вторая отливка, 8, имеющая внутренний диаметр дг и длину г (см фиг. 5 и 6), Таким образом, предложенным способом в одной центробежной форме получены две отливки 7 и 8, отличаю. у щиеся внутренними диаметрами д и дг, длинами б и г (внутренний диаметр отливки 7 меньше внутреннего диаметра дг отливи 8, а длинабольше длины 6.Процесс выбивки отливок 7 и 8 из центробежной формы осуществляется следующим об. ф разом. Отводят крышку 1 и поргцень-толкатель3 удаляет отливки из формы на специальное приемное устройство (не показано).11 редлагаемый способ позволяет получать одновременно в одной форме большое количество отливок с последовательно увеличиваю 5 щимися внутренними диаметрами.Описываемый способ позволяет получать отливки с высококачественной внешней поверх.постыл, изготовлять в одной центробежной фор. ме одновременно без переналадки в ходе одного цикла заливки.выбивки несколько отливок, от о личающихся внутренними диаметрами и длинамц. Отливки можно получать из различных сплавов, например стальные, чугунные, бронзовые, алюминиевые.Описываемый способ заливки пригоден не только для горизонтальных центробежных форм, но и для вертикальных, наклонных и с переменно-подвижной осью вращения формы.Таким способом можно получать не только металлические отливки, цо и излелия из других материалов, например из цемента, горных пород, шлака. Его можно использовать, например, в цементной промышленности при изготовлении труб переменного внутреннего диаметра и длины.Пример. Для изготовления чугунной втулки длиной 200 мм, внутренним диаметром 200 мм, внешним диаметром 280 мм и бронзовой втулки длиной 300 мм, внутренним диаметром 220 мм и внешним диаметром 280 мм исполь.зуют центробежную форму, имеюшук внутренний диаметр 283 мм, длину внутренней полости 556 мм (с учетом поправки на линейную усадку металла и на толщину поршця-толкателя 50 мм), Поршень-толкатель сначала устанавливают на расстоянии 100 мм от крышки, вращает форму с угловой скоростью 800 обмин, заливают жидкий чугун и отодвигают поршень толкатель на расстояние 202 мм от крышки, заливай жидкий чугуна таком количестве, чтобы общая масса его была 42 кг, Затем продолжают врииенце в течение 58 миц. после чего осуществляют заливку бронзы в общем количествс 61 кг в промежуток полости формы между чугунной отливкой и поршнем при перемегцении поршня-толкателя в правое крайнее положение и после 35 мин вращения формы после окончания заливки процесс вращения прекращают и отливки удаляют поршцем-толкателем из центробежной формы.Формула изобретенияСпособ центробежного литья, включающий подачу жидкого расплава в полость между торцом вращаемой формы и поршнем и перемещение . поршня и формы относительно друг друга, отличающиася тем, что, с целью возможности получения отливок различных типоразмеров и из разных материалов за один цикл, подачу жидкого расплава осуществляют порционно, а относительное перемещение поршня и формы проводят с периодическими оста-. новками для полной кристаллизации залитых порций расплава, при этом внутренние диаметры получаемых отливок последовательно увеличиваются в течение цикла.Источники информации, принятые. во внимание при экспертизе:1, Юдин С. Б. и др. Центробежное литье. М., Машиностроение, 972, с. 73 - 75,2. Юдин С. Б. и др. Центробежное литье. М., Мац 1 иностроецие, с. 8.3, Юдин С. Б. и др. Центробежное литье, М., Машиностроение,с, 148.4. Авторское свидетельство84349, кл. В 22 0 13 ЛО, 1948.5. Авторское свидетельство83260, кл. В 22 О 13/10, 1948.6, Авторское свидетельство505511,. кл, В 22 О 1310, 1974.7. Фогел ь Г, Центробеж ная отл ивка .из стали и цветных сплавов. Чкалов, Госплаииз. дат, 1942, с. 50 - 51.67 б 44 Аи б СоставнтельГ. ЛебедевТехред О. Луговая Корректор И. Гоксич Тираж 950 Подписное Редактор Т.фадееваЗаказ 2707/5 ПНИ ПИ Государственного комитета Совете Министров СССР по делан изобретениб и открытий3035, Москва, Ж.35, Рауаская иаб д. 4/5 нлнал ППП еПатеитэ, г. Ужгород, ул, Проектная, 4