Способ изготовления литейных форм вакуумной формовкой и оснастка для его осуществления

Союз СоветскикСоциалистическикРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(Я 1 М Кд.з с присоединением заявки Йо В 22 С 9/02В 22 С 21/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий.3(088.8) Опубликовано 1 Ю 2.82, Бюллетень йо 46 Дата опубликования описания 15,12. 82 О.Я.Фирсуков, В.К.Гребешков, В.П,Кузнецо , В.В;ЛуиЕв,В.Н.Козлов, Р.И.Гусев и А.П.Комиссаров(73) Заявитель 54 СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ВАКууМНОЙ ФОРМОВКОЙ И ОСНАСТКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к литейному производству н может быть использовано для изготовления гребныхвинтов из цветных сплавов и нержавеющей стали,Известен способ изготовления литейных форм для гребных винтов, включающий формовку в кессоне, оборудованием; стендовой плитой с подпятннком;шпинделем с разъемньве.хомутиком;кронштейном для крепления формовочйогошаблона; устройством для уравновешивания кронштейна с шаблоном.Формовка в кессоне состоит изследующих основных операций: установка шпинделя,в подпятник и проверкаего вертикального положения установка на шпиндель разъемного хомутикаи кронштейна формовочного шаблона.,Кроме того, для изготовления литейнойфорвв гребного винта необходимо изготовить нижнюю горку 1-й лопасти;установить опалубку для изготовлениянижней горки в необходимом положении, проверив с помощью формовочногошаблона, шагового угольника и метравеличину замковой части нижней горки, которая должна составлять не менее 100 мм; установить внутри опалубки бетонный блок и арматурные пуртки. После получения нижней горки 1-й лопасти по радиальным линиямсечений установить и закрепитьшаблоны сечений, проверить правильность их установки по уровню; пространство между шаблонами сечений лопасти заполнить кусками разломанныхформ, сверху которых набить облицо О вочную песчано-цементную смесь;поверхность модели лопасти загладитьгладилкой вручную, Аналогично произвести изготовление верхней горки1-й лопасти, предварительно установив сверху на нижнюю горку с модельюопалубку верхней горки; после изготовления верхней горки 1-й лопастимодель с шаблонами удалить аиалоГично повторить все операции для полу( чения форм каждой из остальных лопастей винта.После сушки (от 32 до 72 ч ) произвести покраску и сборку фории; установить на верноне горки форвы опорные двутавровые балки и прижимныекольца и заполнить пространство между внутренним опорным кольцом иприбыльной надставкой песчано-цементной смесью, уплотнив ее; произвестивторичную сушку формы электросушилаЗо ми от 16 до 24 ч). Продолжительностьвремени после выключения электросушил до заливки формы не должна превышать двух часов,1 ).Недостатками данного способа являются низкая производительность. в основном прн изготовлении литейной 5 формы гребного винта; необходимость в смесеприготовительном отделении; наличие многочисленных и трудоем(ких ручных операций; требуется большой припуск до 8-10 мм на сторону 1 О ,для мехайической обработки; большие затраты электроэнергии, связанные с продолжительной двухкратной сушкой Формы при помощи электровенти, ,ляторных сушил фирмы Браун-Бовери; .необходимость регецбрации формовоч:ного материалаИзвестен также способ изготовления литейных форм для гребных винтов из жидко-стекольной смеси (пе.сок +7,-7,5 В жидкого стекла с плотностью 1,48 - 1,5 г/см э и модулем 2,3 - 2,6 ) с использованием модели ступицы с одной лопастью, по которой последовательно изготавливают иижйюю и верхнюю горки каждой лопасти, с отверждением смеси за счет продувки углекислого газа через смесь.Изготовление литейной Формы гребного винта из жидко-стекольной смеси с отверждением путем продувки С 04. включает следующие операции 1 укладка кирпичей, установка металлической арматуры и изготовление нижней горки 1-й лопасти с отверждением путем продувки СО.;изготовление верх ией горки 1.й лопасти армированной .металлической решеткой, снабженнойпроушинами для захвата и транспортировкиверхней опоки; поднятие при помощи цехового крана верхней горки 4 О 1-й лопасти, удаление модели и установка модели для формовки следующей :лспасти; сборка верхней и нижней горок 1-й лопасти винта по рискам и знакам, вмаолиеиным при Формовке аналогич нр производится формовка всех остайьных лопастей винта ,перед изготовлеяием нижней горки последней .лопасти винта с.большим дисковым отношением производится местная выборка кирпичной клади" из нижней гор- кИ . 1-й лопасти для обеспечения необходимого положения модели, на которую нависает нижняя горка 1-й ло, пасти (11.Недостатками этого .способа изготовления литейных Форм являются низкая производительность в основйом при изготовлении литейной формы гребного винта (хотя и более высокая - в 60 2 раза выше по сравнению со способом при котором используется песчано-цементная смесь);например, нагнетательная и засасывающая поверхФности каждой лопасти. винта оформля 65 ются раздельно; наличие многочисленных и трудоемких ручных операций; требуется смесеприготовительное отделение и связанные с ним дойолннтельные производственные площади; требуется регенерация Формовочного материала и связанные с ней дополнительйые затраты, включая затраты на .дополнительные производственные площади;большие затраты электроэнергии,свя.зайные с продолжительной сушкой литейной формы; требуется жидкое стекло для формовочной смеси; требуется углекислый газ отверждения жидкосте,кольной смеси , требуются дополнительные ручные операции, связанные ;с продувкой .литейной формы угле- кислым газом (оформление отверстий для подвода углекислогогаза введение наконечника в литейную форму и т.п.).Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления литейных форм вакуумной Формовкойвключающий наложение синтетической пленки на модель, сообщение полости модели с источником вакуума, установку опоки на модель, наполнение опоки сухим беэ связующего Формовочным материалом, уплотнение последнего, сообщение опоки с источником вакуума, а полости модели с атмосферой и извлечение модели из формы (2 3.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является оснастка для изготовления литейных Форм вакуумной формовкой, включающая опоку с фильтрующей оболочкой, образующей со стенками опоки вакуумную полость, отверстие для заполнения опоки сухим формовочным материалом, фильтрующие трубки, связанные с вакуумной полостью., герметизирующий элемент, облицовывающий рабочие поверхности литейной Формы, модель с модельной пЪютой, установленной на основании, имеющем полость с патрубком для подключения к источнику вакуума или сообщения с атмосферой,31.Недостатками известного способа и реализующей его оснастки является то, что не обеспечивается возможность изготовления литейных форм дйя миоголопастиых литых гребных винтов вакуумной формовкой и не повышается производительность за счет вакуумной Формовки при изготовлении гребных винтов.Цель изобретения - повышение производительности и обеспечение возможности изготовления литейных форм ддя многолопастных гребных винтов с большим дисковым отношением., Поставленная цель достигается .тем, что согласно способу изготовле:ния литейных Форм вакуумной формовкоф включающему наложение синтетическойпленки на модель, сообщение полости модели с источником вакуума, установку опоки на модель, наполнение опоки сухим без связующего формовочным материалом, уплотнение последнего, сообщение опоки с источником вакуума, а полости модели с атмосферой и извлечение модели из формы, вакуумную Формовку осуществляют в многосекционных опоках, причем в каждой из идентичных секций одновременно формуют нагнетательную поверхность для одной литой лопасти и засасывающую поверхность для соседней с ней лопасти, затем секции располагают по окружности, собирают многосекционные опоки и Фиксируют в одной базовой плоскости.А в оснастке для осуществленияпособа, включаккцей опоку с фильующей оболочкой, образующей сотенками опоки вакуумную полость, отверстие для заполнения опоки суХим Формовочным материалом, фильтрующие трубки, связанные с вакуумной полостью, герметизирующий элемент, облицовывающий рабочие поверхности литейной формы, модель с модельной плитой, установленной на .основании, имеющем полость с патрубком для подключения к источнику вакуума или сообщения с атмосферой, опона выполнена в виде секций, рас. положенных по окружности и скрепленных между собой внешним кольцом, а основание выполнено в виде двух секторов, связанных общей осью вращения, между которымиустановлена секция многосекционной опокиОснастка для осуществления способа характеризуется тем, что опока выполнена в виде секций; расположен-: ных по окружности и скрепленных между собой внешним кольцом, а основание выполнено в виде двух секторов, связанных между собой осью вращения, между которыми установлена секция многосекционной опокиНа фиг. 1 показана литейная Фор.ма в, сборе, общий вид; на фиг. 2 - оснастка для изготовления литейных Форм вакуумной формовкой, вид сбоку ф на Фиг. 3 - оснастка для изготовления литейных форм вакуумной формовкой, вид сверху; на Фиг. 4 - секция; на Фиг, 5 - литейная Форма, собранная под заливку, разрез.Литейная форма включает в себя несколько эаформованных секций 1, каждая из которых снабжена патрубком 2 дпя подключения ее к источнику вакуума 1 не показан) или сообщенная с атмосферой. Последняя секция устанавливается при помощи специального устройства (не показано ). Каждая секция многосекционной опоки Фиксируется на плите 3 при помощи крепежных деталей. Между каждыми двумясекциями выполнен выпор 4 ( более точно - воздуховод, поскольку .в процессе заливки форьщ в полость форыядолжен поступать атмосферный воздухдля обеспечения стабильной конфигурации и геометрических размеровлитейной форьы ). Поддерживая пере пад давлений по обе стороны синтетической пленки, облицовыващей по-.лость форьщ, тем саьвм предохраняютлитейную Форму от разрушения призаливке.15 Для надежного скрепления опокслужит кольцо 5.Для одновременного оформления иагнетательной поверхности одной литойлопасти и засасывающей поверхности 2 О соседней с ней,лопасти служит оснастка, показанная на Фиг. 2 и 3.Оснастка включает секцию 1 с Филътрующей.оболочкой 6, образующей состенками секций вакуумную полость 7, 25,и отверстием 8 с пробкой 9 для заполнения секции сухим без связующегоформовочным материалом 10, герметизирующий элемент 11 и 12, облицовывающий рабочие поверхности литейной 30 форма и состоящий из одного или двухсваренных между собой кусков модели 13 и 14 ( для оформления нагнетательной поверхности однойлопасти и засасывающей поверхности 35 соседней лопасти) с модельки плитами 15 и 16, установленными на ос.новании, выполненном в виде двухсекторов 17 и 18, имеющих полости19 и 20 с патрубками 21 и 22 для 4 подключения к вакуумной системе или О сообщения их с атмосферой. Для обеспечения лучшего вакуумирования сухого формовочного материала, заключенного между двумя моделями 13 и 14 с.модельными плитами 15 и 16, служат .45 фильтрующие трубки 23, сообщенныес вакуумной полостью 7. Обасектора 17 и 18 установлены с.возможностью поворота и связаны общей осью 24 вращения, что обеспечи вает высокую точность при эаформовании секции 1, заключенной меду упомянутыми секторами (скрепляющие эле-.менты не показаны ), Сектор 17 снабжен цилиндрической перфорированнойчастью 25, сообщенной с полостью 19через отверстие 26 и камеру 27при этом цилиндрическая часть 25 отделена от формовочного материала 10герметизирующим элементом 11-12. ф Секция 1 в плоскости. сечения, проходящей через,ось вращения секторов17 и 18, имеет форму швеллера, обращенного вертикальной стенкой наружу;(фиг. 5), которая выполнена со скоса ми 28 и 29 (Фиг.,4 ) в соответствии спромежутком между двумя соседними лопастями винтов. Для повышения жесткости опоки, имеющей форму швеллера,между его полками могут быть встроеныраспорки не показано ). Секции 1,предназначенные для определенного 5числа лопастей, могут быть использованы для различных винтов в интервале диаметров, например 2,0 - 2,5 мили 5,5 - 6,5 м, Если лопасти винтане перекрывают друг друга, то сек ОЦии более просты и могут быть использованы как для винтов правого,так и левого вращения. Однако длявинтов сбольшим дисковым отношениеми перекрывающими друг друга лопастями (при проектировании на плоскость,перпендикулярную оси вращения винта),при одном и том же числе лопастейсекции имеют скосы 28 и 29, направленные в противоположные стороны: в 2 Озависимости от направления винтовойлинии - правого или левого. Такимобразом, в этом случае опоки могутбыть использованы для интервала диаметров винтов при определенном числе лопастей только для винтов правого или только левого вращения,На Фиг. 5 показана в разрезе литейная.форма, собранная под заливку слитниковой системой 30, стержнем 31и рабочей полостью 32.Вакуумная. Формовка с использованиемизобретения осуществляется следующим .образом.После облицовывания моделей 13 и14 секторов 17 и 18 (фиг. 2 и 3 герметизирующим элементом 11 и 12, например рулонной синтетической пленкойили сваренной из двух кусков путемподключения патрубков 21 и 22 к источнику вакуума (не показано , секцию 401 устанавливают между"секторами 17и 18 и скрепляют между собой, Затемоткрывают пробку 9 и через отверстие8 заполняют секцию сухим формовочным материалом 10, а .после уплотнения формовочного материала 10 отверстие 8 перекрывают пробкой 9сборки, но и при заливке, что способствует повышению качества литья,Твердость Форьы достигает 80-85 ед,при этом разрежение в формовочномматериале составляет около 0,5 кгс/смНадежное вакуумирование формовочного материала обеспечивается фильтрующими трубками. 23, подключенными квакуумной полости 7 и связанными систочником вакуума, что позволяетсохранить. конфигурацию формы, облицованной герметизирующим элементом, оформзияющей промежуток междудвумя соседними лопастями винта.Чосле сборки литейной форьы иустановки стержня 31 (фиг, 5) производится заливка литейной форьы через литниковую систему 30,. при этомпатрубки 2 каждой секции 1 остаются подключенными к источнику вакуума, После выдержки на затвердевание отливка патрубки 2 отключаютсяот вакуума: производится выбивкасекций, а отливка легко отделяетсяот формовочного материала, Послеобдувки и охлаждения секции 1 готовы для повторного использования.Таким образом, предложенное техническое решение позволяет изготавливать литейные Фориа вакуумной формовкой для многолопастных гребныхвинтов и при этом повысить производительность труда. Кроме того,достигается повышение качества литья,поскольку в процессе заливки и затвердевания металла секции остаются подключенными к источнику вакуума.Только за счет снижения расходовна металлы, электроэнергию, потребляемую на сушку форм, и уменьшениятрудоемкости, экономический эффектна 1 т годового литья составляет27,82 р/т,Формула изобретения 1. Способ изготовления литейных форм вакуумной формовкой, включающий наложение синтетической пленки на модель, сообщение полости модели с источником вакуума, установку опоки на модель, наполнение опоки сухим без связующего Формовочным материалом, уплотнение его, сообщение опоки с источником вакуума, а полости модели с атмосферой и извлечение модели из Формы, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повьаиения производительности и обеспечения возможности изготовления. литейных Форм для многолопастных гребных винтов с большим дисковым отношением, вакуумную формовку осуществляют в многосекционных опоках,причем в каждой из идентичных секций одновременно формуют нагнетательную поверхЗатем патрубок 2 подключают к источнику вакуума, патрубки 21 и 22 сообщают с атмосферой. В результате, этого заформованная секция 1 легко , отделяется от секторов 17 и 18 пос- , ле их разворачивания, как показано - на фиг, 3, секция, 1 извлекается из оснастки и устанавливается на плите 3 (Фиг, 1). Аналогично заформовываются все остальные секции и передаются на сборку, На.чертежах показанавакуумная Формовка винта .с большим, дисковым.отношением. При малом дис- О новом отношении винтов с нвперекрывающими друг друга лопастями оснастка и сборка значительно упрощаются.Секция 1 остается подключенной к Источнику вакуума не только во время 65ность для одной литой лопасти и засасывающую поверхность для соседней с ней лопасти, затем секции располагают по окружности, собирают многосекционные опоки и фиксируют в одной базовой плоскости.2, Оснастка,для изготовления литейных Форм вакуумной формовкой, содержащая опоку с фильтрующей обо.лочкой, образующей со стенками опоки вакуумную полость, отверстие для заполнения опоки .сухим формовочным материалом, Фильтрующие трубки, связанные с вакуумной полостью, герметизирующий элемент,облицовывающий рабочие поверхности литейной Формы, модель с модельной плитой, установленной на основании, имеющем полость с патрубком для подключения к источнику вакуума или сообщения с атмосферой,о т л и ч а ю - щ а я с я тем,что, с целью повышения производительности и обеспечения возможности изготовления литейных форм для многолопастных гребныхвинтов с большим дисковым отношением, 5опона выполнена в виде секций, расположенных по окружности и скрепленных между собой внешним кольцом, аоснование выполнено в виде двухсекторов, связанных общей осью вращения, между которыми установленасекция многосекционной опоки . Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Изготовление отливок гребных15 винтов из сплавов на медной основе.Типовой технологический процесс,СТП-Ш, 1974.2. Патент СССР Р 553918,кл. В 22 С 9/00, 1971.20 3. Патент СССР Р 613703,кл. В 22 С 21/00, 1972.980927 ИИПИ Заказ 9564/15 Ти Филиал ППП "Патент", г. Ужго 2 Подписное л, Проектная, 4