Способ литья под газовым давлением

(19) (1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 54) (57 ДАВЛЕН ленные ющий со) 1. СПОСОБ ЛИТЬ ИЕИ в разовые фор вакуумной Формов здание разреженияПОД ГАЗОВЫИиз го.товй, включав объеме об отличао снижение разре начинают после п ющикся тем, жения в объеме опо заполнения полости рмы расплавом,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ(56) 1. Патент Японии В 55-6463,кл. -В 22 С 9/02, заявл, 2811.74,В 49-135843, опубл. 16.02.80.2. Авторское свидетельство СССУ 457538, кл. В 22 0 18/04, 19753. Авторское свидетельство СССпо заявке В 3461562/22-02,кл. В 22 С 9/02, 1982. 3 (5) В 22 0 18/04 В 22 опок, создание перепаДа давлений в Формообразующей полости Формы и в тигле с расплавом, заполнение распла вом полости формы, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения брака отливок, уменьшения механического пригара, повышения производительности и снижения времени охлаждения, разрежение в . ооъеме опок уменьшают пролорциональ но разнице давлений газа на расплав в тигле и в Формообразующей полости Формы в отношении О, 1-2,0Избретение относится к литейномупроизводству и частности к литьюв песчаные формы изготовленные вакуумной формовкой, с заполнением формы расплавом под действием джазового 5давления, например низкого давления,вакуумного всасывация, противодавлеция вИзвестен способ литья в формы,изготовленные вакуумной формовкойпри которой на модель наносят полимерцое герметичное покрытие, устанавливают опоку, заполняют сыпучим цаполцителем, герметиэируют объем опоки и создают в цем разрежение требуемой величины, после чего полуформуснимают с модели и спаривают с другойполуформой Я ,Такой способ, позволяя снизитьтрудоемкость, затраты на материалы 2 Ои оборудование при изготовлении формы, в то же время не позволяет повысить механические свойства отливок,поскольку используется незначительное по величине гравитационное давление расплава при заполнении формы икристаллизации отливки, Кроме тога,при этом способе значителен брак отливок из-эа обвала формы, так кактребуется значительная скорость за- ЗОливки расплава, что не всегда обеспечивается при гравитационной заливке.Известны способы литья под газовым давлением, которые позволяют автоматизировать операцию заливки расплава в форму с регулированием скорости заливки в широких пределах, снизить объем литниково-питающей системы, повысить прочностные свойства отливок эа счет действия газового давления, значительно превосходящего по величине гравитационное, Эти способы, например литье под низким давлением, включают сборку формы 5 создание разницы давлений газа ца расплав и в полости формы, заполнение расплавом полости формь, кристаллизацию, охлаждение и удаление отливки 21 .50Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому резупьтату является способ литья под газовым давлением в разовые формы, иэготовпецные вакуумной формовкой, вкпючающий создание разрежения в объеме опок создание перепада давлений в формообразующей полости формы и в тигле с расплавом,заполцецие расплавом полости формы,кристаллизацию и охлаждение отливки,сброс перепада давлений и удалениеотливки Я,Недостатком этого способа является значительный пригар на поверхности отливок, обусловленный действием значительного газового давления и приводящий к браку отливок,а также длительность стадии охлаждения отливки, обусловленную действием газового зазора между отливкойи формой.Цель изобретения - снижение брака отливок, повышение производительности, уменьшение механическогопригара и снижение времени охлаждения отливки,Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу литьяпод газовым давлением в разовыеформы, изготовленные вакуумной формовкой, включающему создание разрежения в объеме опок, создание перепада давлеций в формообразующей полости формы и в тигле с раснлавом,заполнение расплавом полости формы,кристаллизацию и охлаждение отливки,сброс перепада давлений и удалениеотливки, разрежение в объеме опокуменьшают пропорционально разницедавлений газа на расплав в тиглеи в формообразующей полости формыв соотношении 0,1 - 2,0.Снижение разрежения в объеме опокначинают после заполнения полости .формы расплавом,Способ осуществляют следующимобразом.На модель наносят полимерное герметичное покрытие, например синтетическую пленку. нагретую до температуры размягчения, и создают между моделью и пленкой разрсжение, после чего планка плотно облсгает модель.Затем на обтянутую пленкой модель устанавливают герметичную олоку, за-сь 1 пают в опоку наполиитель, углотняот верх наполцителя, выравнивают и цакладывают на него синтетическую пленку, Далее в объеме спок создают разрежение, снижают разрежение между моделью и пленкой до атмосферного давления и снимают полуформу с модели, Аналогично изготавливают вторую полуформу, полуформы спаривают и устанавливают на машину литья под га448 При определении величины, на ко 55 торую необходимо снижать разрежениев объеме спок, необходимо учитыватьспособ создания разницы давлений вполости Формы и на расплав, величину 3097зовым давлением, например на машину флитья под низким давлением, герметизируя литниковое отверстие формы сметаллопроводом машины,После герметизации камеры с расплавом на зеркало расплава подаютгаз под технологически необходимымдавлением, под действием которогсрасплав заполняет полость формы.После заполнения полости формы рас-1 Оплавом разрежение в обьеие спок снижают пропорционально давлению газана расплав, выдерживают систему поддействием газового давления в течение времени, необходимого для кристаллизации отливки, и затем снижаютразрежение в объеме опок до атмосферного давления, При этом наполиитель осыпается на отливку, ликвиди. руя газовый зазор между отливкой 20и формой. Далее отливка охлаждаетсяв форме до технологически необходимой температуры, наполнитель высыпают из опок, и отливку удаляют длядальнейшей обработки, 25При литье с противодавлением вполости формы и в камере с расплавом сначала создается одинаковоедавление, а затем разница этих давлений, преимущественно за счет снижения давления газа в полости формы.В этом случае разрежение в объемеспок снижают пропорционально разницедавлений газа, действующих на расплав в тигле машины и полости Ъсрмы,35Предлагаемый способ позволяетснизить механический пригар отливокиз-за снижения поверхности и усилияконтакта формы с расдлавом при снижении разрежения в объеме опск. Снижать это разрежение лучше после заполнения формы расплавом, так какименно в это время образование пригара наиболее интенсивно. Однаковозможно снижение разрежения в сбъеме опок и в процессе заливки формрасплавом принарастании разницы давлеиий в полости формы и на расплав,Этот вариант наиболее применим длялитья спротиводавлением, так как 5 Ов этом случае в полости формы действует "прстиводавление", и имеющаясяразница давления газа в объеме опоки полости формы предохраняет формуот обвала.Действие повышенного газовогодавления на расплав способствуетболее быстрой кристаллизации отливки. Кроме того, отсутствие газового зазора между формой и отливкой после снижения разрежения в объеме опок также приводит к более быстрому охлаждению отливки, В результате длительность цикла изготовления отливки уменьшается и производительность возрастает.Снижение разрежения в объеме опск позволяет применять большее по величине газовое давление, действующее на расплав и, следовательно, способствует увеличению скорости кристаллизации, Кроме того, снижение этого, разрежения позволяет во многих случаях не применять протигспригарное покрытие или применять покрытия с меньшей толщиной, что снижает длительность цикла изготовления формы во время операции нанесения и сушки покрытия и, следовательно также увеличивает производительность производства отливок,Способ осуществим при условии, если разрежение в объеме опок снижают на величину, превьппающую разницу давления в полости формы ина расплав в пределах 1,0 - 2,0 раз.Если же разрежение в объеме опокснижают па еличину меньшую чем 0,1разница давлений в полости формы ина расплав, то существенного снижения механического пригара не набтподается,Если разрежение в объеме опокснижают на величину, более чем в2,0 раза превосходящую разницудавлении в полости формы и на расплав, то значительно увеличиваетсябрак отливок из-.за обвала форм, таккак разница давлений В полости фор,иы и н объеме опок образуется нижетехнологически необходимой- Велична снижения разрежения в объеме опск диктуется механизмом образования пригара, который зависит от зерчистости наполнителя, его термостойкости, наличия противопригарного покрытия на поьерхности формы температурь; заливаемого расплава. Кроме того, необходимо учитывать конечное остаточное давление в объеме опок, 1097448этой разницы, материал отливки, величину разрежения в объеме опоки,Для питья под низким давлениемоптимальное соотношение между снижением разрежения в объеме опок и разни- .5цей давлений в полости формы и нарасплав, которая равна избыточномудавлению, подаваемому на расплав вкамере машины, составляет 0,5-2,0,Для литья с противодавлением это оптимальное соотношение будет составлять 0,1 - 1,5. При литье магниевыхи алюминиевых сплавов это соотношение рекомендуется в пределах0,1 - 1,5. для медных и железных0,4 - 2,0. При разрежении в объемеопок более 0,7 кгс/см соотношениеследует выбирать в пределах 0,5 - 2,0,при разрежении менее 0,4 кгс/см0,1 - 1,4, 2 ООпределяя величину снижения разрежения, следует учитывать, что разница остаточного давления в объемеопок и избыточного в полости. Формыне должна быть менее О, 1 кгс/см 25(особенно в течение операции заливки), чтобы избежать обвалов формы.В соответствии с этим при литье спротиводавлецием, при наличии в Форме газового давления снижение разрежения в объеме опок можно начинатьдо заполнения Формы расплавом пропорционально нарастанию разшгцы давггений в полости и на расплав,П р и м е р 1, Для изготовления отливки весом 4 кг из магниевого сплава марки 1"И 5 с толщиной стенки 5 мм применяли литье под низким давлением на машине модели ВП 1000, мо 40 дернизированной для литья под различными перепадами газового давления,Для изготовления формы на модель нижней полуформы накладывали синтетическую пленку из сополимера этиле 45 на с винилацетатом, Между пленкой и моделью создавали разрежение с остаточным давлением 0,8 кгс/см и устанавливали ца модель опоку с отсасывающими отверстиями, В опоку засыпа 50 ггги кварцевый песок с зернистостью 0,016 мм, имеющий температуру 30 - 40 С и виброуплотнлли с частотой колебаний 50 Гц в течение 10 с, Далее верх наполнителл выравнивали, накладывали на него синтетическую пленку и создавали в объеме наполнителл разрежение с остаточным давлением 0,5 кгс/сгг . Затем разрежение между моделью и пленкой уменьшалидо атмосферного давления и полуформуснимали с модели, Аналогично изготавливали и вторую полуформу, послечего в полуформы устанавливали стержни из ХТС, полуформы спаривали и готовую форму устанавливали на позициюзаливки машины,Температуру расплава в тигле машины поддерживали в пределах 670 - ,690 С. После герметизации камеры стиглем на зеркало расплава подавали эльгаз под давлением 0,8 кгс/смв течение 20 с, После заполненияФормьг расплавом, которое наступилочерез 10 с. после начала подачи давления на зеркало расплава, разрежение в обьеме опок снизили до остаточного давленил 0,9 кг/см в течение 4 с, При таком режиме системувыдерживали в течение 20 с и снижалиразрежение в объеме опок до атмосферного давления в течение 1 с, Затемпри таком режиме выдерживали отливку в течение 10 с и снижали давлениев камере машины до атмосферного втечение 5 с, после чего расплавсливали в тигель машины и отливкувыдерживали в Форме в течение еще35 с, после чего наполнитель из опоквысыпали, удаляли отливку и передавали ее для дальнейшей обработки.Средняя шероховатость изготовленной отливки составляла 200 мкм, максимальная шероховатость в отдельныхместах 360 мкм вместо соответственношероховатостей 300 и 500 мкм дллотливки, изготовленной по способу,указанному в базовом объекте, за который принят прототип. При этОмдлительность цикла изготовления отливки снизилась с 140 до 125 с бракотливок по чистоте поверхности с 15до 9/ по сравнению с базовым способом. П р и м е р 2. Для изготовленияотливки весом 9,5 кг с толщинойстенки 10 мм из алюминиевого сплавамарки АЛ 9 применяли литье с протиподавлением на машине модели ВП 1000.Форму изготавливали как в примере 1, при этом разрежение в объеме опок составллло 0,5 кгс/см,Температуру расплава поддерживали в пределах 700 - 7 ОС, После уста.новки Формы па машину, камеру с формои и камеру с расплавом герметизировали и создавали в них одинаковое7 10974 избыточное давление воздуха величи- " ной 4,0 кгс/см в течение 5 с, затем в течение 20 с снижали давление в камере с формой до остаточного давления 3,5 кгс/см , После .заполнения 5 формы расплавом, которое наступило через 11 с, после начала сброса давления из камеры с, формой, разрежение в объеме опок снизили до остаточного давления 0,85 кг/см 2 в течение 4 с. 10 При избыточном давлении воздуха на расплав 4,0 кгс/см, противодавлении 3,5 кгс/см, остаточном давлении в объеме опок 0,85 кгс/см отливку выдерживали в форме в течение 45 с, 15 затем снижали в течение 1 с разрежение в объеме опок до атмосферного давления и выдерживали отливку в течение 35 с, после чего снижали давление воздуха в камерах с расплавом и 20 формой до атмосферного 7 с и выдерживали отливку для охлаждения в течение 110 с. Далее наполнитель высыпали, а отливку удаляли из опок для дальнейшей обработки, ЭДИзготовленная таким способом отливка имела среднюю шероховатость 220 мкм, при максимальной шероховатости отдельных мест 400 мкм, вместо соответственно шероховатостей 320 и 520 мкм для ЗО отливки, изготовленной по способу, иэложенному в базовом объекте, за который принят прототип. При этом дли.тельность цикла изготовления отливки снизилась с 410 до 350 с, брак по чистоте поверхности снизился с 11 до 7 Е по сравнению с базовым способом.П р и м е р 3. Для изготовления отливкивесом 18,5 кг с толщиной стенО ки 1 - 9 мм иэ бронзы марки БрОЦС 5-5-5 применяли литье с противодавлением на машине модели ВП 1000.Форму изготавливали как и в примере 1, при этом разрежение в объеме опок создавали до Остаточного давления 0,3 кгс/см 2, а на рабочую поверхность полуформы наносили противопригарное покрытие на основе этилового спирта, поливинилбутерали и маршами та тонким слоем и сушили в течение 5 мин.Температуру расплава поддерживали в пределах 1040 - 1090 С, После установки формы камеры с формой и с рас плавом герметиэировали и создавали в них одинаковое избыточное давление воздуха 6,0 кгс/см в течение 6 с,затем в течение 25 с снижали давление в камере с Формой до 5,0 кгс/см, После начала снижения давления в камере с формой снижали разрежение в объеме опок доостаточного давления 0,8 кгс/см в течение 15 с, При этих величинах давлений в камерах и объемах Опок систему выдерживали в течение 180 с, затем разрежение в объеме опок снижали до атмосферного давления в течение 2 с и давлеиие в камерах с Формой и расплавом выравнивали в течение 3 с. При таком газовом режиме систему выдерживали в течение 120 с, после чего давление в камерах снижали до атмосферного, расплав сливали в тигель машины, а отливку охлаждали в течение 400 с, Далее наполнитель высыпали из опок и отливку удаляли для дальнейшей обработки.Отливка имела среднюю шероховатость 260 мкм прп шероховатости отдельных мест 500 мкм, вместо шероховатости в 360 и 600 мкм соответ-. ственно для отливки, изготовленной по базовому способу, При этом брак отливок снизился с 14 до 8,57, а длительность цикла изготовления отливки с 870 до 770 с, а с учетом нанесения и сушки противопригарного покрытия - с 2500 до 1100 с по сравнению с базовым объектом.Предлагаемый спОсОб может Оыть рекомендован при изготовлении отливок из алюминиевых, магниевых, мед- ньтх, железных и других сплавов, если к этил 1 отливкам предъявляются повышенные требования как по проч- постным свойствам, так и по чистоте литой поверхности, Оптимальные варианты изготовления отливок по предлагаеиоиу способу - литье под низким давлениеи и с противодавлением, для отдельных отливок - литье вакуумным всасываниеи. Онтимальньп наполнитель - кварцевьп лесок, так как в случае применения металлических наполнителей опасность образования пригара значительно уменьшается, Способ наиболее пригоден для изготовления отливок с толщиной стенок более 6 - 8 им когда давление газа на расплав не превышает б кгс/см или при значительном разрежении в объеме спок (более 0,6 кгс/см).Предлагаемь 3 й способ по сравнению с базовым объектом, за который прнСоставитель А. ИинаевТехредИ.Пароцай Корректор А. Обручар Редактор Заказ 3069 Тираж 775 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал . "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 1097448 10нят прототип, позволяет снизить Кроме того, возможность изготавлина 25-403 брак отливок и на 5-203 вать ряд отливок без противопригардлительность цикла изготовления от- ного покрытия или с минимальным поливки, Эти показатели достигаются за крытнем позволяет снизить трудоемсчет уменьшения пригара иа отливках 5 кость за счет операций нанесения и более интенсивного теплоотвода и сушки покрытий, а также стоимость от отливки как во время кристаллиза- Формовочных материалов за счет матеции так.и во время ее охлаждения. риалов противопригарного покрытия.