Способ литья под давлением и машина для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 879 СПУБЛИН 4 В 22 0 18 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Институт по металлознание и технология на металите (Вб)(72) Иванов Димов Николов (Вб)(54) СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ДАВЛЕНИЕМИ МАШИНА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к литейномупроизводству и может быть использованопри литье сильно реакционноспособных относительно атмосферы материалов, например сплавов магния, при литье с противодавлением в постоянные формы и использовании защитных газов. Способ литья под давлением включает заполнение литейной формы под газовым давлением или под действием разницы давлений в герметизированной камере 1 с тиглем 2 и герметизированной камере 19 с литейной формой 13, кристаллизацию сплава и извлечение отливки. После заполнения литейной формы 13 расплавом или,после кристаллизации сплава над расплавом в металлопроводе создают давление газа того же состава, что и в герметизированной камере 1 с тиглем 2, а перед началом заливки герметизированную камеру 19 с литейной формой 13 продувают газом того же состава, что и в герметизированной камере 1. Последняя соединена посредством металлопровода с ли- Я тейной формой 13, размещенной на промежуточной плите 12. Металлопровод выполнен из двух литников - основного 6, имею1287976 щего расширение 6, и дополнительного 18. Объем основного литника 6 сообщен посредством трубопровода с клапаном 1 с объемом герметизированной камеры 1. После герметизации камеры 19 открывают клапаны 6 и С, и объем герметизированной камеры 19 заполняется азотом до выравнивания давления с давлением в камере 1, после чего клапан б закрывается. Отсека- тель 1 О открывается, цилиндр 16 перемещает промежуточную плиту 12 вниз, дополнительный литник 18 входит в расширение 6 основного литника 6. Закрываются клапаны С и д и открываются клапан й, управляющий процессом литья, и клапаны 1,и д,. 1Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью в металлические формы под газовым давлением или под действием разницы давлений.Известен способ литья с противодавлением, при котором под действием разницы давлений в герметизированной камере с тиглем и герметизированной камере с литейной формой расплав проходит через металлопровод и заполняет литейную форму, во время заполнения в герметизированной камере с литейной формой действует газовое противодавление. После окончания кристаллизации отливки сбрасывают давление сжатого газа, открывают камеру с литейной формой и извлекают отливку (Новое в литье под низким давлением. Киев: Наукова думка, 1971, с. 132 - 133).Недостатком является большой расход газа при реализации процесса литья, что не только энергетически невыгодно, но и приводит к изменению качества последующих отливок вследствие нарушения равновесия между растворенными газовыми и другими летучими компонентами расплава и парциальными давлениями этих компонентов в газовой фазе, находящейся над расплавом.Известна машина для литья под низким давлением, содержащая герметизированную камеру с тиглем для расплава, закрытую промежуточной плитой с закрепленным на ней металлопроводом, и герметизированную камеру с крышкой, имеющей привод ее вертикального перемещения. Литейная форма установлена на промежуточной плите. Отсекатель, соединенный с гидравлическим цилиндром, перекрывает металлопровод для прекращения подачи металла в форму (НоДавление в камере 1 повышается. Расплав поднимается по металлопроводу, вытесняя сернистый ангидрид или аргон. Литейная форма 13 заполняется расплавом, После затвердевания отливки открываются клапаны С и С сбрасывается давление до атмосферного в объеме между цилиндром 5 и кожухом 8 и объеме вокруг литейной формы. Закрывается клапан д и открывается клапан д, дифференциальный измеритель давления включается для отсчета давления в герметизированной камере 1. После извлечения отливки литейная форма 13 изготавливается к следующему циклу. 2 с, и 4 з,п,ф-лы, 4 ил. 2вое в литье под низким давлением, Киев: Наукова думка, 1974, с. 132 в 1).Недостатком машины является наличиесложных устройств для поддержания определенного давления при заполнении литейной формы при постепенном понижении уровня расплава в тигле.Кроме того, уплотнения между поверхностями отдельных элементов в машине не защищены от возможных контактов с расплавом, что приводит к использованию пластично деформ ируемых элементов, которые необходимо часто заменять из-за их быстрого изнашивания.Задачей изобретения является создание 15 способа и машины для литья под давлениемс расширенными технологическими возможностями как при литье различных материалов, так и при работе с различными литейными формами, причем должно быть обеспечено заполнение с одинаковым давлением последовательно используемых литейных форм, а в результате этого - получение отливок одинакового качества.Эта задача решена посредством способа,включающего заполнение литейной формы 25 под газовым давлением или под действиемразницы давлений в герметизированнной камере с тиглем и герметизированной камере с литейной формой, кристаллизацию сплава и извлечение отливки, при этом давление в 30герметизированных камерах создают с помощью газов разного состава, после заполнения литейной формы расплавом или после его кристаллизации над расплавом в металлопроводе создают давление газа того же состава, что и в герметизированной камере с тиглем, а перед началом заливки герметизированную камеру с литейной формой1287976 40 45 50 55 равлическим цилиндром 22, закрепленным на основном литнике 6, при этом в дне герметизированной камеры 1 с тиглем 2 для расплава выполнено углубление 23.На фиг. 1 изображена машина для литья с газовым проти вода влением, разрез; на фиг. 2 - металлопровод с литейной формой перед соединением основного литника с литейной формой; на фиг. 3 - вариант исполнения машины, в которой герметизированная камера вместе с основным литником являются подвижными; на фиг. 4 - то же, в которой основной литник является подвижным.Машина содержит герметизированную камеру 1, в которой размещен тигель 2 для расплава 3. Герметизированная камера 1 закрыта крышкой 4 с горловиной 4. К горловине 4 прикреплен цилиндр 5 с внутренним фланцем 5. Герметизированная камера 1 соединена посредством металлопровола с литейной формой 13. Металлопровод выполнен из двх отдельны литников основного 6 и дополнительного 18. Основной литник имеет расширение 6, в котором помещен дополнительный литник 18. Основной литник 6 закрыт фланцевой крышкой 7 с отверстием 7, посредством которой соединяется с промежуточной плитой 12.На нижней поверности промежуточной плиты 12 закреплен кожух 8, в котором расположен цилиндр 5. Кожу 8 соединен с внешней поверностью цилиндра 5 посреством скользящего уплотнения 9 и имеет ложе 8, в котором помещен отсекатель 10, соединенный с горизонтальным гидравлическим цилиндром 11.Литейная форма 13 установлена на промежуточной плите 12 и к литейной форме 13 прикреплен дополнительный литник 18. Литейная форма 13 размещена в герметизированной камере 19, соединенной с промежуточной плитой 12 и с вертикальным гидравлическим цилиндром 20. Герметизированная камера 19 состоит из двух частей верней 19 и нижней цилиндрической 9 . Промежуточная плита 12 прикреплена посредством несущих колонн 14 к поперечной траверсе 5, которая соединена с поршнем второго вертикального гидравлического цилиндра 16. К поперечной траверсе 5 прикреплен вертикальный гидравлический цилиндр 20, а вертикальный гидравлический цилиндр 16 прикреплен к опоре 17.Объем основного литника 6 соединен пос редством первого трубопровода через клапанс объемом герметизированной камеры 1.Объем между цилиндром 5 и кожуом 8 соединен с объемом герметизированной камерыпосредством второго трубопровода через второй клапан 1, причем установлен и измеритель лавления М, Объем герметизи рованной камеры 19 и объем герметизировванной камеры 1 соединены посрелством третьего трубопровода черсз третий д и четвертый д клапаны, причем установлен дифференциальный измеритель давления М. Объем герметизированной камеры 19 соединен посредством пятого трубопровода и пятого клапана с с пространством между кожухом 8 и цилиндром 5.Согласно вариантному исполненик, показанному на фиг. 4, с основным литником 6 связан рычажный меанизм 21, предназначенный лля его перемещения в вертикальном направлении и соединенный с вертикальным гидравлическим цилиндром 22. На дне резервуара 2 для расплава 3 оформлено углубление 23.Пример реализации способа и машины рассмотрен при литье сильно реакционно- способных относительно атмосферы материалов, например, сплавов магния, при литье с противодавлением в постоянной5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 литейной форме и использовании двух газов: защищенного в герметизированной камере с тиглем сернистого ангидрида или аргона и создающего противодавление в литейной форме азота.В исходном положении верхняя часть литейной формы 13 снята, причем герметизированная камера 19 открыта, а фланцевая крышка 7 основного литника 6 закрыта отсекателем 1 О. Объем в герметизированной камере 1 с тиглем 2 для расплава 3 заполнен сернистым ангидридом или аргоном, или смесью из двух газов с требуемым давлением. Клапан 1 открыт и давление газа в объеме герметической камеры 1 и объеме основного литника 6 над расплавом 3 уравнено, причем его величина отсчитывается дифференциальным измерителем давления М при открытом клапане ц и закрытом клапане ц Вентили а, в, с, с 1, 1, закрыты.Процесс литья осуществляется следующим образом,Закрывается герметизированная камера 19 вместе с верхней частью литейной фор. мы 13 посредством гидравлического цилиндра 20. Открываются клапаны в и с объем герметизированной камеры 19 заполняется азотом до выравнивания давления с давлением в герметизированной камере 1, что отмечается нулевым показанием дифференциального измерителя давления М, после чего клапан в закрывается. Отсекатель 1 О открывается, а вертикальный гидравлический цилиндр 16 перемещает промежуточную плиту 12 вниз до упора на упругое уплотнение, расположенное на фланцевой крышке 7 основного литника 6. В этот момент дополнительный литник 18 входит в расширение 6 основного литника 6. Подается сигнал о закрывании клапанов с и д и открывании клапана а, управляющего процессом литья, и клапанов 1, и д,.Давление в герметизированной камере 1 начинает повышаться. Расплав 3 поднимается по основному литнику 6, выталкивая перед собой находящийся там сернистый ангидрид или аргон. В это время дифференциальный измеритель давления М показывает небольшое избыточное давление, полученное в результате дросселирующего действия вентиляционных каналов литейной формы 13. Когда расплав 3 достигнет нижнего конца дополнительного литника 18, он продолжает подниматься по нему, выталкивая из литейной формы 13 более легкий азот и заменяя его движущимся перед ним сернистым ангидридом или аргоном.Литейная форма 13 заполняется расплавом, находящимся практически непрерывно в соприкосновении с сернистым ангидридом или аргоном. До заполнения литейной формы 13 расплавом дифференциальный измеритель давления М показывает повышение давления как функцию времени по закону,который специфичен для конфигурации рабочей полости литейной формы 13. После заполнения литейной формы 13 стрелка дифференциального измерителя давления М начинает отклоняться быстро и при известной, предварительно определенной величине отсчитанной им разницы между давлениями подается сигнал о закрывании клапана а.После затвердевания отливки в литейной форме 13 открываются клапаны с и с объем вокруг литейной формы 13 и объем между цилиндром 5 и кожухом 8 освобождаются от давления, причем азот выделяется из пространства литейной формы 13. В объеме между цилиндром 5 и кожухом 8 продолжает действовать сернистый ангидрид или аргон при давлении, равном давлению окружающей атмосферы. Измерители давления.М и М имеют нулевые показания. Закрывается клапан д и открывается клапан д, причем дифференциальный измеритель давления М включается для отсчета давления в тигле 2 для расплава 3.Клапаны с и с, нормально закрытые, Отверстие выпускного трубопровода после клапана с, приподнято над уровнем промежуточной плиты 12, что не позволяет воздуху проникать в объем между цилиндром 5 и кожухом 8 во время открывания литейной формы 13. При необходимости клапан с, может быть закрыт во время открывания литейной формы 13. Слой тяжелого защитного газа, находящегося в объеме между питателями и нижним концом дополнительного литника 18, также не дает воздуху проникать в объем, замкнутый между цилиндром 5, кожухом 8 и промежуточной плитой 11. После охлаждения отливки до температуры, при которой ее можно извлечь, открывается верхняя часть литейной формы 13 и готовая отливка извлекается, а литейная форма подготавливается к следующему циклу.Использование изобретения позволяет снизить расход газа для создания и поддержания давления в тигле для расплава, обеспечить полную защиту расплава в металлопроводе от воздействия воздуха или газа, который находится в литейной форме. Создана возможность для продувания литейной форм ы перед следующим циклом литья газом, одинаковым по составу с газом в тигле для расплава. Обеспечивается возможность повысить или понизить парциальное давление данного активного легирующего газа за краткое время перед заполнением литейной формы одновременно в резервуаре для расплава, основном литнике и в литейной форме. Это воздействует на структурообразование, обеспечивая задержку в твердом растворе легирующего газа в отливаемой детали в соответствии со скачкообразным изменением его растворимостипри фазовом переходе в твердое-жидкоесостояние,формула изобретения1. Способ литья под давлением, включаю 5 щий заполнение литейной формы через металлопровод под газовым давлением или под действием разницы давлений в герметизированной камере с тиглем и герметизированной камере с литейной формой, кристаллизацию сплава и извлечение отливки, отличающийся тем, что давление в герметизированных камерах создают с помощью газов разного состава, при этом после заполнения литейной формы расплавом или после его кристаллизации над расплавом в металлопроводе создают давление газа того же состава, что и в герметизированной камере с тиглем, а перед началом заливки герметизированную камеру с литейной формой продувают газом того же состава, что и в гер метизированной камере с тиглем.2. Машина для литья под давлением, содержащая герметизированную камеру с тиг лем для расплава, промежуточную плиту с закрепленным на ней металлопроводом, герметизированную камеру 19 с крышкой и приводом ее вертикального перемещения, литейную форму, установленную на промежуточной плите, и размещенный в ложе 8 отсекатель 10, соединенный с гидравлическим цилиндром 11, отличающаяся тем, что, она 30 снабжена установленной на герметизированной камере 1 крышкой 4 с горловиной 4, кожухом 8, закрепленным на промежуточной плите, и цилиндром 5, расположенным в ко 8жухе 8 и прикрепленным к горловине 4, при этом отсекатель 10 с гидравлическим цилиндррм 11 размещен на кожухе 8, металло- провод выполнен в виде прикрепленного к цилиндру 5 основного литника 6 с расширением 6 и фланцевой крышкой 7 и дополнительного литника 18, размещенного в расширении 6 основного литника 6, а объем основного литника 6 соединен посредством трубопровода с клапаном 1 с объемом герметизированной камеры 1.3. Машина по п. 2, отличающаяся тем, что кожух 8 соединен с внешней поверхностью цилиндра 5 посредством скользящего уплотнения 9.4. Машина по пп. 2 и 3, отличающаяся тем, что объем между цилиндром 5 и кожухом 8 соединен с объемом герметизированной камеры 1 посредством трубопровода с клапаном 1, и измерителем давления М5. Машина по пп. 2 - 4, отличающаяся тем, что объем основного литника 6, объем герметизированной камеры 1 и объем герметизированной камеры 19 соединены посредством трубопровода с клапанами д, ц д , и измерителем давления М, а объем герметизированной камеры 19 соединен посредством трубопровода с вентилем С с объемом между кожухом 8 и цилиндром 5.6. Машина по пп, 2 - 5, отличающаяся тем, что она снабжена рычажным механизмом 21 с вертикальным гидравлическим цилиндром 22, закрепленным на основном литнике 6, при этом в дне герметизированной камеры 1 с тиглем 2 для расплава выполнено углубление 23.Составительехред И. Верейраж 763тета СССР по- 35, Раушое предприят Л. Жукова К П делам изоб кая наб., д е, г. Ужгоро