Способ изготовления литейных форм и устройство для его осуществления

Союз Советски кСоциапистичесиикРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 908477(6 ) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 30,01.80 (2 )2876085/22-02с присоединением заявки Ляио делен изабретеиий и атирцтий(дНаучно-исследовательский институт специальных способов литья(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫ) ФОРМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам изготовления отливок с использованием поигрывающих модель защитных элементов, например полимерных пленок.Известны способы изготовления отли 5 вок, включающие покрытие модели защитным элементом, заполнение опоки огнеупорным наполнителем и его вакуумирование(1. Наиболее близким по технической сущ; ности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ, включающий нагрев защитного элемента, воздействие5 на внутреннюю поверхность защитного элемента давлением выше атмосферного с одновременным вводом защитного элементаа во внутреннюю полость модельно-кон.тейнерной оснастки и засыпкой атой пс; лости зернистым огнеупорным наполните" лем, вакуумирование зернистого огнеупорного наполнителя, разделение формы и модельно-контейнерной оснастки 2. Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемомуэффекту является устройство, включающеемерный бункер с системой подачи в неговоздуха под избыточным давлением, под-.вижный запирающий элемент, рамку сприкрепленным к ней защитным элементом,модельно-контейнерную оснастку в составе вакуумного контейнера, модели и подмодельной плиты и механизма прижимаконтейнера к бункеру и энергоизлучателидля нагрева защитного элемента 31.Бель изобретения - повышение производительности и улучшение качества поверхности форм,Поставленная цель достигается тем, .что в способе, включающем нагрев защитного элемента, воздействие на внутреннююповерхность защитного элемента давлениемвыше атмосферного с одновременным вводом эащитного элемента во внутреннююполость модельно-контейнерной оснасткии засыпкой этой полости зернистым огнеупорным наполнителем, вакуумированиезернистого огнеупорного наполнителя,разделение формы и модельно-контейнерной оснастки, огнеупорный наполнительзасылают ,во внутреннюю полость модельно-контейнерной оснастки под давлением0,2-0,5 атм, а затем повышают давлениедо 1,0-2,0 атм.Одновременно с воздействием на внутреишою поверхность зашитного элементадавлением выше атмосферного или после 10него на наружную поверхность защитногоэлемеита воздействуют вакуумом в пределах 150-570 мм рт, ст,В устройстве включающем мерный бункер с системой подачи в него воздуха 15под избыточным давлением, подвижныйзапирающий элемент, рамку с прикрепленным к ней защитным элементом молельно-контейнерную оснастку в составевакуумного контейнера, модели и подмодельной плиты и механизма прижимаконтейнера к бункеру, и энергоизлучателидля нагрева защитного элемента, подвиж 1 пий запирающий элемент выполнен в виде полого корпуса, в котором расположены энергоизлучатели пля нагрева защитного элемента.Па фиг. 1-4 представлено устройстводля реализации предлагаемого способа.Мерцьш резервуар 1 заполняют огне- З 0упорным наполнцтелем 2. Под створками 3 дщппа помещают рамку 4 с закреплен 1 лям в ней защитным элементом 5,например полиэтиленовой пленкой. Посленагрева последней за счет тепла нагрева 35тедей 6, вмонтировашых в створках 3дщпца через латрубок 7 и фильтры 8.,огнеупорный наполнитель сообщается систочником избыточного давления. Передэтим мерный резервуар 1 с наполнителем 402 герметизируется, Механизмом 9 модельно контейнерная оснастка, содержащаяконтейнер 1 О, прижимается к резервуару 1 и створки 3 днища раскрываются(фнг. 2) специальным механизмом,Огнеупорный наполнитель 2 заполняет контейнер 10, а защитный элемент 5 плотно облегает модель 11, и контейнер 1 0 (его внутреннюю полость), так каквоздух удаляется через фильтры 12 и50 патрубок 13, отверстия 14 в модели, подмодельную плиту 15, а также патрубок 16. Затем через латрубок 13 полость 17 контейнера 10 сообщают с иоточником ваккумв, Давление в мерном резервуаре 1 снижают до атмосферного. С помошью механизма 9 модель вместе с контейнером 10 опускают, рамку 4 освобождают от защитного элемента 5(пленки). При этомпленка 5 плотно облегает контейнер 10 за счет отсоса воздуха через-фильтры 12 и 18,На контейнер 10 устанавлйвается поддон 19 (фиг. 3), Перед этим (при необходимости) излишки огнеупорного наполнителя очищаются скребком с поверхности контейнера 10, Огнеупорный наполнитель 2 вакуумируют через фильтры20, полость 21, патрубок 22, а полость17 контейнера 10 сообщают с атмосферой и извлекают из контейнера 10 фврму(фиг. 4), которую подают под заливку.При необходимости литниковую системуи другие элементы располагают в стержне 23, выполненном любым из известныхспособов (из песчано-глинистой и других смесей, металла и т. д,) Если фор;ма состоит из нескольких частей, то каж-.дую из последних изготавливают самостоятельно по описанному способу, а затем выполняют сборку с последующей заливкой металла. Установлено, что наиболеецелесообразно огнеупорный наполнитель.подавать в модельнсь-контейнерную оснастку, состоящую из контейнера 10, модели1 1, сначала под низким давлением 0,20,5 атм, а затем с целью доуплотйенияогнеупорного наполнителя и плотного прижима защитного экрана к поверхности модели повышать давление до 1,0-2,0 атм.Таким образом имеет место первоначальное заполнение модельно-контейнерной оснастки огнеупорным наполнителем,а затем нанесение защитного элемента наповерхность модели.При этом предотвращаются разрывызащитного элемента (полимерной пленки),так как основная его деформация происходит при пониженном давлении, а плотныйприжим к поверхности модели ( остаточная деформация) под;высоким.Однако при выполнении формы по описанному способу все же не удается обеспечить плотное облегание защитным4элементом радиусов модели менее 5 мм, так как огнеупорный наполнитель не успеваетзаполнить узкость между стенками модели до того момента, когда пленка охладится и ее пластические свойства снизятся. Это приводит к тому, что на отливках, получаемых в указанных формах, радиусы менее 5 мм выполнять не удается.Указанный недостаток устраняется при применении операции вакуумирования подмодельной плиты 15 через патрубок 16,6Продолжение табл. 1 908477 еупорного наполнителявый сухой песок е о используют кварцеК 01 6 Б.Избыточное да 1,6 ение в момент ла заполнения конт 0,1 до 2,2 атм че и после опыта а нанесения на моде де защитного элем пленки тотпциной 0Качество нанес еинера изм рез каждые от 0,1 атмачество ой в ви изируют к применяем,8 ,9 нта полиэт1 мм. еново 2 О ния одель Прорыв пленк оне отверстий дели для выхо ист от давонтеинер иведено озд,2 и н 30 В углах и переходаформы образуются радиусы свыше 20независимо от радмодепи (менее 20 мм нус мм 0,2 угпах и переходах рмы образуются раиусы до 5 мм незави имо от радиуса моли (в пределах 1- мм) О 10в 0 О 7 0 1,2 одновременно с заполнением контейнера 1 0 огнеупорным наполнителем 2. Такое решение расширяет возможности предлагаемого способа.П р и м е р. Параметры предлагаемой 5 технологии отрабатывают в процессе изготовления опытных отливок на экпериментальной установке. Применяют экспериментальную оснастку в соответствии с фиг. 1-4.1 ОВ качеств гн этиленовои пленки в зависимления в момент заполненияогнеупорным наполнителем итабл. 1.Т б В соответствии с представленными втабл, 1 данными установлено, что приавлении в контейнере 10 менее 0,2 атм не обеспечивается достаточного облеганияполиэтиленовой пленкой поверхности модели и в углах и переходах формы образуются радиусы свыше 20 мм, что практически не позволяет получать годныеотливки.При давлении свыше 2,0 атм имеет место прорыв пленки, преимушественно в местах распопожения отверстий 14(фиг. 2) в модепи, что в дальнейшем приводит к разрушению формы и получению некачественных отливок. На этомосновании оптимальное давление, притором начинают заполнять контейнер огнеупорным наполнителем, выбрано пределах 0,2-2,0 атм.С целью обеспечения плотного прилегания полиэтиленовой пленки к поверхности модели в местах расположения радиусов и переходов величиной менее 5 мм определяют оптимальную величину разряжения, создаваемого в полости подмодельной плиты 15, меняя его величину от опыта к опыту через каждые 30 мм рт. ст.Качество нанесения на модель полиэтиленовой пленки в зависимости от ве-. личины разряжения, создаваемого в полооти подмодельной плиты, приведено в табл. 2.270 300330ее 30 360 390ее е420450 480 510 540 570 600 Качество нанесения намодель полиэтиленапленки толщиной 0,1 мм5 В углах и переходах формы (в отдельных10 случаях) образуются радиусы свыше 5 мм независимо от радиуса модели в предепах 1- 5 мм В углах и переходах модели радиус формы соответствует радиусу модели более 1 мм20 40 Прорыв пленки в районе отверстий в модепи дпя выхода воздуха П р и м е ч а н и е: Во всех опытах диаметр отверстий в модепи составляет 0,8 мм. Давпение в момент начала заполнения контейнера огнеупорным напопнитепем 0,2 атм в одной из серий опытов и 2,0 атм в другой,В соответствии с данными, приведенными в табл. 2, установлено, что при вакууме в полости подмодельной плиты 1 5 менее 150 мм имеет место неплотное прилеганце пленки и поверхности модели в углах и переходах, имеющих радиус менее 5 мм. 8При вакууме свыше 570 мм рт. ст. имеет место прорыв пленки в районе отверстий в модели для выхода воздуха,На основании изложенного, оптимальный вакуум в полости подмодельной плиты 1 5 выбран в пределах 150-570 мм рт. ст,Предлагаемое техническое решение повышает производительность процесса изготовления литейных форм в связи с совмещением операций нанесения защитного элемента и заполнения контейнера огнеупорным наполнителем и уменьшает габариты оборудования, Кроме того, от- падает необходимость в выполнении вибрации в связи с частичной фильтрацией воздуха через огнеупорный наполни- тель, например сухой кварцевый песок, так как при заполнении контейнера последним имеет место, расширение объема и перетекание воздуха в разъемах,Совмешение нескольких операций (нагрев полимерной пленки, заполнение контейнера огнеупорным наполнителем, исключение вибрации) приводит к снижению трудоемкости изготовления литейных форм, а замена спок формой из пленки на поддоне облегчает операции выбивки отливок и повышает долговечность оснастки.Предлагаемый способ изготовления литейных форм может найти широкое применение при создании комплексно-механизированных линий и участков для производства точного литья с чистой поверхностью из чугуна, стали и цветных сплавов,Формула изобретения 1, Способ изготовления литейных форм, включаюший нагрев зашитного элемента, воздействие на внутреннюю поверхность защитного элемента давлением выше атмосферного с одновременным вводом зашитного элемента во внутреннюю полость модельно-контейнерной оснастки и засыпкой этой полости зернистым огнеупорным наполнителем, вакуумирование зернистого огнеупорного наполнителя, разделение формы и модельно-контейнерной оснастки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности и улуч шения качества поверхности формы, огнеупорный наполнитель засыпают во внутреннюю полость модельно-контейнерной оснастки под давлением 0,2-0,5 атм, а затем повышают давление до 1,0-2,0 атм.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что одновременно с воз90действием на внутреннюю поверхность зашитного элемента давлением выше атмосферного или после него на наружную поверхиость защитного элемента воздействуют вакуумом в пределах 150- 570 мм рт. ст. 3, Устройство для изготовления литейных форм вакуумной формовкой, включающее мерный бункер с системой подачи в него воздуха под избыточным давлением1 подвижный запирающий элемент, рамку с прикрепленным к ней защитным элементом, модельно-контейнерную оснастку в составе вакуумного контейнера, модели и подмодельной плиты, и механизма прижима контейнера к бункеру, и энергоизлучатели для нагрева защитного элемента,8477 10о т л и ч и ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения производительности иулучшения качества поверхности формы,подвижный запирающий элемент выполнен5 в виде полого корпуса, в котором раоположены энергоизлучатели для нагревазащитного элемента.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Обзор, технология и оборудованиядля вакуумно-пленочного процесса, М.,НИИМАШ, 1978, с. 7-19.2. Патент США % 3964534,кл. 164-7, 1976.3. Заявка Японии % 54-106027,кл. 11 Д 232 (,В 22 С 9/02), эаявл,7,02.78, % 53-12677, опублик.20.08.79.Составитель А. Минаеведактор С. Тараненко Техред А. Бабинец Ко кто С, ШекмарЗаказ 695/11 Тираж 853 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРдо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб. д. 4/П Патент, г. Ужгород., ул. Проектная, 4