Центробежная установка

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 784977(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 21.11.78 (21) 2686058/22-02с присоединением заявки йо -(23) Приоритет -Опубликовано 071280, Бюллетень Мо 45Дата опубликования описания 09,12,80 р 1)м. )( .з В 22 Ю 13/02 Государственный комитет СССР по деяам изобретений и открытий(54) ЦЕНТРОБЕЖНАЯ УСТАНОВКА ГИзобретение относится к областилитейного производства, в частностик оборудованию для центробежнбголитья,Известна центробежная установка, 5включающая изложницу, неподвижныйэаливочный литниковый желоб-канал,которая снабжена дополнительно установленным соосно с иэложницей вращающимся со скоростью вращения изложницы литниковым каналом, благодаря чемускорость вращения жидкого металладостигает скорости вращения изложницы и этим самым предотвращаются относительные смещения слоев металла 15в изложнице в процессе формированияотливки 1)В связи с тем,что вращающийся литниковый канал удален на большее расстояние от поверхности изложницы (по 20меньшей мере большем, чем толщинастенки отливки в жидком состоянии металла) то при этом имеют место следующие нежелательные явления: истекающий из торца литникового канала 25жидкий расплав распыляется центробежными силами на круговой факел мельчайших капель - частиц, которые попути к поверхности изложницы, взаимодействуя с кислородом воздуха, скис- ЗО ляются и переохлаждаются: при ударе о поверхность изложницы в первоначальный момент заливки капли-частицы жидкого расплава в свою очередь иэмельчаются и разлетаются (раэбрызгиваются) по поверхности изложницы при этом они еще более окисляются, а в силу того, что масса частичек невелика, теплопроводность формы высока, эти частицы мгновенно кристаллизуются на поверхности изложницы (эначительно раньше чем они будут накрыты постепенно поступающим жидким расплавоь в связи с чем на внешней поверхности отливки возникают такие литые дефекты, как корольки, спаи, газовые раковины, поэтому значительная часть металла используется неэффективно, непроизводительно по той причине, что здесь приходится предусматривать значительную долю металла отливки, отходящую в стружку при механической обработке при снятии - удалении де-, фектного поверхностного слоя, Все это ведет к усложнению технологии, к удорожанию продукции, к перерасходу металла, к непроизводительным трудовым затратам, к увеличенному износу режущего инструмента и станочного оборудования.Известна центробежная установка,включающая центробежную форму с при воДойвРаЩениЯу металлопРиемникараспределителя с индивидуальным приводом вращения и непбдвижный желоб, сообщающий заливочную воронку с камерой металлоприемника - распределителя 121Для уравнения скорости жидкого металла, поступающего в центробежную .юрмуу со Скоростью корпуса форьи, 1 рйоступающему из желоба расплавку вкамере,лйтниковых каналах приемноРаспределительного устройства сообщают необходимую скорость вращения,после чего он через сливные отверстияподается в полость центробежной форьи,где формируется полая отливка,Несмотря на тот Факт, что такоерешение обеспечивает уравнение ско "Рости"поступающего расплава и скорости Форьи, оно имеет ряд существенных ЗОнедостатков, заключающихся в следую" щем."Истекающий иэ сливных отверстийжидкий металл центробежными силами" и сопротивлением воздуха разрывается Яна мельчайшие капли-частицы, которыев втидсе секторных факелов устремляютт-ся"к поверхности Формху окисляясьинтенсивно и остывая. При этом; учитывая тот факт,что сливные отвер- у)стия находятся на большом расстоянииот поверхности Формы (на расстоянии,ие менее толщины стенки центробежнойОтлйвки в жидком состоянии металла),ТОЙЗссОутдарении О поверхность формы цв нервоначальный момент заливки капли"ууйИФФ 69 металла в свою очередь измельчаются в"еще более мелкие частицы иразлетаются (разбрызгиваются) по поверхности формы, причем они еще силь-нее окисляются,40 В силу того,что масса частичекразбрйэгавшегося "меТЬлланевелика,теплопроводность форма высока,(следовательно, теплоотдача повышена) частицы окисленного металла мгновеннокристаллизуются на поверхности форьи,уо есть "зйачитеиьйоРайъше;чем онибудут накрыты и растворены постепеннопоступающей основной массой жидкого щрасплава.и по этой причине на внешнейповерхности отливки образуются такиелитейные дефекты, как корольки, спаи,окисные плены, газовые раковины. Всеэти йедостатки обуславливают неэкономное использование металла, та 1, какзаранее"приходится"планировать, предусматривать сверхнормативные припусхн " Йа МаимаинтаейуЮ ОбрабОТКу рЕВаинЕМ"С " тем," чатобы "лйквидйрбвйтуь "варедййе"пос.ледствия поверхностнодефектных слоев ЮОотливки. Кроме то 1 о "при этом имеетместо повышенный износ металлорежущегоинструмента, оборудования, "удоее с"сРояййМЕ СтОИМОСтИ ВЫПуСКаЕМОй йРОДУКцкйа 65 Цель изобретения - разработка центробежной установки, позволяющей производить заполнение полости форьы в первоначальный момент заливки без образования брызг металла и этим саьымпредотвращать образование дефектов навнешних поверхностяхотливки.Поставленная цель достигается тем, что металлоприемник-распределитель жестко закреплен к задней торцовой стенке корпуса формы и снабжен со стороны сливных отверстий откидными патрубками-удлинителями, закрепленными с воэможностью поворота со стороны впускных торцов - тягами с вращающим" ся наконечником штока, пропущенного сквозь центровое отверстие заднего торца корпуса форьы и закрепленного вне форьы в направляющей с возможностью совершения в последней продольно-осевого возвратно-поступательного движения, при этом патрубки,удлим нители со стороны впускных и сливных отверстий выполнены расширяющимися, а продольные оси патрубков -удлинитетелей и слйвных отверстий металло- приемника - распределителя совмещены приФем поперечные сечения продольных каналов патрубков- удлинителей больше поперечных сечений соответствующихсливных отверстий металлоприемникараспределителя.На фиг. 1 изображен продольно-осевой разрез центробежной установки в первоначальный -момент заливки, на фиг. 2 - продольно-осевой разрез центробежной установки на промежуточнофинишной стадии заливки.Центробежная устансвка состоит иэ корпуса изложницы 1, в торцовой стенке которой выполнено центровое отверстие.2, крышки 3 с центровым отвер стием 4, заливочного невращающегося желоба 5, металлоприемника - распределителя 6 .со сливными отверстиями 7и полостью 8, кронштейнов 9, жестко закрепляющих металлоприемник.-Распределитель 6 к задней торцовой стенке10 изложницы 1, патрубков-удлинителей 11 с продольными каналами 12;впускными отверстиями 13, сливными отверстиями 14, приливами 15 и 16,штока 17 с наконечником 18, тяг 19направляющей 20 (фиг. 1,2). С целью упрощения чертежей фиг.1,2 введены определенные ограничения,а именно: показаны тольКо основныеузлы центробежной установки, имеющиеотношения только к той части, котоРая является главной для пониманияизобретений, при этом число деталей ограниченоминимальным количеством,"йащФмер число сливных отверстий 7,"в -металлоприемнике-распределителе 6дга; число патрубков-удлмиителей 11 бдва, число тяг 19 - две. Однако напрактике, при проектировании, следуе 1исходить из конкретных данных, приэтом необходимо иметь в виду, что взависимости от размеров центробежнойотливки, а следовательно, цеитробежной Форьы, число вышеуказанных деталей может быть сколь угодно велико,например, по четыре, шесть, восемь ит.д, причем они могут. быть распределены в определенной последовательностикак по периметру окружности, так и подлине центробежной форма.Патрубки-удлкнители 11 со сторонывпускных отверстий 13 с помощью приливов 15 закреплены к соответствующимприливам на задней стенке корпуса металлоприемника - распределителя 6 спомощью шарниров 21, а со сторонысливных отверстий 14 с помощью приливов 16 соединены шарнирами 22 с тягами 19, которые в свою очередь шарниром 23 закреплены к наконечнику 18,штока 17, так что патрубки-удлинители11 имеют возможность поворачиватьсяв шарнирных соединениях 21 в радиально-осевых плоскостях на заданный уголШток 17 снабжен наконечником 18,который может быть выполнен в вйдеузла, посаженного на подшипник, благодаря.чему наконечник 18 совместнос закрепленными на нем тягами 19 ицентробежной Формой при ее работе может совершать вращательное движение,не вовлекая во вращение шток 17,С другой стороны шток 17 закреплен в направляющей 20 соосно с центробежной формой и своим другим концомможет быть подсоединен к силовому механизму (например, к пневмоцилиндру,к гидроцилиндру, к электромагнитному,винтовому и др, приводным механизмам),который сообщает штоку 17 продольноосевое возвратно-поступательное движение на заданную величину хода ( начертежах приводной силовой механизмне показан). 40Порядок работы центробежной установки следующий, устанавливают шток17 в крайнее левое положение, которыйпосредством наконечника 18, шарнира23, тяг 19, шарниров 22, приливов 16, 4воздействуя на патрубки-удлинители 11поворачивает последние вокруг шарниров 21 в рабочее положение, при этомпатрубки - удлинители 11 своими рас"ширенными впускными отверстиями 13входят в контакт с сливными отверсти-ями 7 в корпусе металлоприемника- распределителя б,охватывают приливы сливных отверстий 7 и Фиксируются такимобразом,что продольные оси сливных отверстий 7 и продольных каналов 12 сов-мешаются,например,так,как показано наФиг.1,где продольные оси ориентированы в радиальных направлениях. После закрепления крышки 3 в посадочном гнез- .де корпуса изложницы 1 через центро- бОвое отверстие 4 вводят консоль заливо.чного желоба 5 в полость 8 металлоприемника-распределителя б,приводятво вращение центробежную форму,в ре-зультате чего корпус изложницы 1 сов местно с крышкой З,кронштейнами 9,металлоприемником-распределителем б,патрубками-удлинителями 11,тягами 19 инаконечником 18 увлекаются во вращательное состояние(в неподвижном положении находятся только желоб 5 и щток17,который покоится в направляющей20,закрепленной вне центробежной формы 1.При достижении центробежной формой заданной угловой скорости производят заливку, при этом жидкий расплав 24 по каналу желоба 5 поступаетв полость 8 металлоприемника-распределителя 6 и под действием центробежных сил распределяется по сливнымотверстиям 7, через которые в дальнейшем расплав йоступает в впускные отверстия 13 патрубков-удлинителей 11,протекает по продольным каналам 12 ипоступает в полость Формы 25 черезсливные отверстия 14, при этом длябольшей пропускной способности (чтобы предотвратить, предупредить стопорение жидкого расплава в продольныхканалах 12) поперечные сечения продольных каналов 12 патрубков-удлини-телей 11 должны быть .больше поперечных сечений сливных отверстий 7 металлоприемников-распределителей 6,В связи с тем, что металлоприемникраспределитель б и патрубки-удлинители 11 движутся с одинаковой угловойскоростью, синхронно, то при этом неможет быть смещения отверстий 7, 13относительно друг друга, причем учитывая тот Факт, что впускные отверстия 13 расширены в виде чаши, то приэтом обеспечиваются благоприятныеусловия кинетики истечения жидкогометалла из сливных отверстий 7 и поступления, втекания струй в впускныеотверстия 13. При выполнении сливныхотверстий 14 расширенными, напримерв виде чаши (на Фиг. 1 2 расширенные отверстия 14 показаны только нанижних патрубках-удлинителях 11) обеспечиваются благоприятные условия истечения струй жидкого металла 24 сконцов продольных каналов 12 и поступления на поверхность формы, таккак при этом имеет место(по законамгидродинамики)замедление скорости истечения расплава,Длину патрубков -удлинителей 11выбирают с таким расчетом, чтобы расстояние 5 от сливных торцов до поверхности корпуса изложницы 1 в первоначальный момент заливки было минимально необходимым (практически в зависимости от размеров формы, отливки,рода металла и других факторов ойоможет составлять всего 1 - 8 мм), см.Фиг. 1,В связи с тем, что предложеннаяцентробежная установка снабжена дополнительно патрубками-удлинителями11 со специальным приводным механизмом, здесь (по сравнению с известнымрешением) достигается ряд положитель-,ных эффектов в процессе первоначально.го заполнения центробежной формы жид"ким"металлом, это: предотвращение разбрызгивания струй расплава и, следовательно, обеспечение эффективной защиты металла от окисления, практическиполное выравнивание угловой и линейнойскоростей пЬступающего (протекающегоиз сливных отверстий 14) расплава ирабочей поверхности изложницы 1, благодаря чему внешний слой отливки (со 1 фстороны контакта с рабочей поверхностью изложницы 1) получается без таких литейных дефектов, как корольки,окйсййе йлены, спаи, газовые раковины.Обеспечиваются отмеченные положительные эффекты следующими средствами.Предотвращение раздробления, распыленияи окисления струй расплавленного металла 24 йо пути следования из полости 8 металлоприемника-распределителя 6 щок поверхности изложницы 1 в первоначальный момент заливки обеспечиваетсятем, что потоки расплава все время об-жаты,защищены со всех сторон патрубками-удлинителями 11, следовательно,воздействие находящегося в полостифорьй кислорода воздуха практическиисключается (в известном решении патрубки-удлинители отсутствуют и поэтой причине достичь такие эффекты непредставляется возможным),Так как расстояние 5 между патрубком-удлинителем 11 и поверхностью изложницы 1 ничтожно мало (1-8 мм), толинейные скорости сливного торца и поверхности Формы практически равны (уг ловые скорости также равны в силу того," что конструкция жесткая, вращение синхронно), следовательно, в момент сливаиэ отверстий 14 и попадания на поверхность изложницы 1 (или что то же самое 4 Она поверхность форвы) жидкий расплав24 приобретает скорость поверхности изложницы 1 (как угловую, так и линейнуюи благодаря этому обеспечиваются бла-.гоприятные условия растекания, распределения расплава по всей по эверхности формю, без образования брызг,(в известном решении этот эффект отсутствует, так как расплав распыляет-сяуже на стадии выхода из сливных отверстнй металлоприемника-распределите ля).Таким образом лредложейная центробежная установка обеспечивает благо"приятные условия образования, форми "рований поверхностного слоя 26 центробежнойотливки на первоначальной- стадии заливки (фиг.1),предотвращаяобразовайие в нем таких известных дефектов, как корольки, спаи, окисныеплены, неслитины. В дальнейшем процес се заливки, когда поверхностный слой5 достигнет определенной толщины, например, толщины 5-10 мм и более, шток17 переводят в крайнее правое положение; в результате чего патрубки-рас пределители 11 с помощью тяг 19 повернутся около шарниров 21 и займут нерабочее положение и в дальнейшем не будут иметь контакта с поступающим в полость формы 25 жидким металлом 24 следовательно, с этого момента патрубки-удлинители 11 уже не будут принимать участия в дальнейшем наращении металлом толщины стенки центробежной отливки (фиг.2), так как Формирование струй 27 расплава 24 будет происходить только за счет взаимодействия расплава 24 со сливными отверстиями 7 металлоприемника - распределителя б и находящимся в полости форьы 25 воздухом. И хотя в этот период жидкий металл будет(как и известном решении) истекать не едиными, цельными струями, а измельчаться, вредного влияния теперь быть не может, так как капли расплава уже будут поступать не на поверхность формы, а в толстый слой жидкого металла отливки 28 и полностью растворяться в ней,. образуя однородную массу, поэтому и в дальнейшем обеспечиваются благоприятные условия для высококачественного формирования центробежной отливки.Предложенная центробежная установка позволяет по желанию производить заливку до момента полного Формирования толщины стенки 5 отливки, при этом сливные торцы патрубков -удлинителей 11 будут находиться в погруженном состоянии (см. Фиг.1, где штрихпунктирными линиями показаны границы толщины стенки отливки), но при .этом разбрызгивания, распыления струй металла не будет; но в этом случае при заливке тугоплавких металлов необходимо окрашивать торцы патрубков удлинителей 11 огнеупорными краскамиПосле окончания заливки патрубки-удлинители 11 поворачивают в нерабочее положение до пслной кристаллизации металла отливки 28.формула изобретения1. Центробежная установка, сод- жащая неподвижный заливочный желоб, Форму с центровым отверстием и металлоприемником-распределителем с впускными и сливными отверстиями и привод, о т л и ч а ю щ а,я с я тем, что, с целью обеспечения заполнения полости Формы без брызг металла и уменьшения дефектов на внешней поверхности отливки, металлоприемник.- распределитель жестко закреплен на задней,. стенке форни и снабжен со стороны сливных отверстий откидными п"трубками-удлинителями, закрепленными на металлоприемнике с возйожностью поворота с помощью штока, пропущен.ного сквозь центровое отверстие задней стенки формы и закрепленного вне784977 10 7 Составитель В. ВасехинТех е А.Ач; Ко екто О. Ковинская Ре акт атчи Тираж 8 9 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Иосква ЖРа окая наб. . 4каз ППП Патент , г Ужгород, ул. Проектная,Фил форвы с воэможностью возвратно-поступательного перемещения.2. Установка по п, 1, о т л н ч аю щ а я с я тем, что патрубки-удлинители со стороны впускных и сливных отверстий выполнены с расширением.3. Центробежная установка по п.1 и 2, отличающаяся тем, что поперечные сечения продольных каналов патрубков-удлинителей большепоперечных сечений сливныхотверстийметаллоприемника-распределителя.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 448058, кл. В 22 3 13/10, 19732. Патент ФРГ 9 1301876,кл. 31 д 13/02, 1970.