УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТЬЯ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к литейному производству и может быть использована при получении металлических отливок, преимущественно, на горизонтальных машинах литья с кристаллизацией под давлением.
Отечественная промышленность, в основном, выпускает автоматизированные комплексы для литья под давлением с холодной камерой прессования, а также обрабатывающие центры на их базе.
Известно устройство для литья под давлением (RU 2252108, B22D 17/00, опубл. 20.05.2005, патентообладатель - Владимирский государственный университет «ВлГУ»), содержащее разъемную форму, механизм прессования с прессующим плунжером и цилиндром прессования, оснащенным камерой опрессовки, размещенными в неподвижной плите литейной машины и в неподвижной части формы, вторая часть которой размещена на подвижной плите литейной машины, оснащенной гидравлическим приводом и системой управления.
Недостатком такого устройства является быстрое разрушение камеры прессования, плунжера, пресс-формы, недостаточный диапазон рабочих давлений, а также ограниченная доступность конструкции гидросистемы для обслуживания, что приводит к частым остановками, как следствие, финансовым потерям.
-5
-5
За прототип выбрано устройство для управления процессом кристаллизации металла (RU 2516210, B22D 17/00, опубл. 20.05.2014, патентообладатель - ЗАО НПЦ «ИНОР»), содержащее вакуумную индукционную печь с разрежением 1⋅10 мм рт.ст., цилиндрический контейнер с горизонтальным расположением оси, вакуумируемый до 0,2-0,3⋅10 мм рт.ст., гидравлический пресс, состоящий из двух гидроцилиндров, расположенных соосно с контейнером и развивающих каждый в отдельности усилие 0,3 МН, рассчитанное на перемещение пресс-плунжеров на 125 мм, гидроцилиндра замыкания, развивающего усилие 3 МН при ходе 250 мм, мультипликатора давления и клапана высокого давления. При этом пресс-плунжеры установлены с возможностью встречного перемещения вдоль оси контейнера для наложения давления на кристаллизующийся металл и всестороннего сжатия металла, выбираемого программой с учетом конкретных особенностей сплава и формы изделия и обеспечивающего уплотнение расплава металла на 12,4-12,8% при давлении более 500 МПа.
Недостатком устройства является низкий интервал частоты вращения гидроагрегата из-за ограниченной пропускной способности гидросистемы, что в свою очередь, снижает диапазон значений вязкости рабочей жидкости и ведет к быстрому износу гидросистемы устройства. Кроме того, из-за использования в гидросистеме разводки из резиновых рукавов, ограничивается максимальное рабочее давление, удельная подача рабочей жидкости, уменьшается максимальная частота вращения гидроагрегата и пропускная способность гидросистемы.
Задачей заявляемой полезной модели является создание надежного устройства для литья с кристаллизацией под давлением с усовершенствованной гидравлической системой.
Усовершенствование гидросистемы обеспечивает повышение работоспособности устройства, стабильность работы и оптимальный рабочий диапазон давлений.
Поставленная задача решается следующим образом.
В известном устройстве для литья с кристаллизацией под давлением, оснащенном гидравлической системой и состоящем из двух соосных, встречно-расположенных гидроцилиндров, закрепленных в неподвижных плитах и обеспечивающих перемещение пресс-плунжеров для наложения давления на кристаллизующийся металл, подвижного блока, содержащего промежуточную плиту, гидроцилиндр замыкания с мультипликатором давления и клапаном высокого давления, гидроцилиндр, встроенный в подвижный блок, дополнительно включены телескопические гидроцилиндры, обеспечивающие подачу рабочей жидкости к гидроцилиндру, встроенному в подвижный блок, а между гидроклапанами и исполнительными механизмами гидравлической системы устройства осуществлена разводка гнутыми патрубками из нержавеющей стали. Таким образом, устройство скомплектовано:
- из двух соосных встречно-расположенных гидроцилиндров, развивающих каждый в отдельности усилие 0,3 МН и рассчитанных на перемещение пресс-плунжеров на 125 мм, для непосредственного наложения давления на кристаллизующийся металл;
- гидроцилиндра замыкания формы с мультипликатором давления и клапаном высокого давления, причем развиваемое гидроцилиндром усилие -3 МН, ход - 250 мм
Горизонтальная ось устройства от уровня заливочной площадки находится на расстоянии 250 мм, вертикальный просвет между колоннами диаметром 100 мм составляет 150 мм, а горизонтальный - 500 мм.
Наличие двух гидроцилиндров для наложения давления на металл, запрессованных в неподвижные плиты, и подвижной плиты, которая без специальной настройки на любом отрезке в пределах 250 мм может развивать усилие 3 МН и, при необходимости, с этим усилием перемещаться, например, при объемной опрессовке металла, на 10 мм (соответствует ходу штока мультипликатора 250 мм), создает достаточно широкий диапазон варьирования кинематическими и силовыми параметрами.
Гидроцилиндры унифицированы по внутреннему диаметру, который составляет 200 мм. Ход поршня мультипликатора, как и ход силового штока гидроцилиндра равен 250 мм, соотношение площадей поршня и штока мультипликатора 1:10, так что давление на поршень гидроцилиндра, удерживаемое клапаном при давлении в гидросистеме, равном 10 МПа, составляет 100 МПа. Для удержания этого давления гидроцилиндр запрессован в неподвижную плиту, что позволило значительно уменьшить наружный диаметр и при проектировании плит не выйти за пределы 650×500 (Ш × В) мм. Плита устройства оснащена усиленной направляющей в виде блока, в состав которого наряду с плитой входят также промежуточная плита, гильзы. Гильзы выполнены с высокой точностью (Н7) как по поверхности контакта с колоннами, так и по поверхности запрессовки (h7) в плиты. Необходимую жесткость блоку придает встроенный гидроцилиндр. Для подвода рабочей жидкости к встроенному в подвижный блок гидроцилиндру использованы специальные телескопические гидроцилиндры; в самой гидросистеме устройства для подачи рабочей жидкости от гидроклапанов к исполнительным механизмам осуществлена разводка гнутыми патрубками из нержавеющей стали.
В отличие от машин для литья под давлением, где последовательность срабатывания механизмов жестко регламентирована, при осуществлении процесса с помощью заявляемого устройства, где заложено автоматизированное перепрограммирование, возможно изменять порядок включения механизмов и время их функционирования и, таким образом, управлять изменением того или иного параметра, в частности, давления, накладываемого на металл, с учетом влияния других параметров и внешних возмущений.
Усовершенствованная гидравлическая схема пресса, позволяет накладывать давление в режиме модуляции в диапазоне частот 0…10 Гц
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - Общий вид устройства для литья с кристаллизацией под давлением в разрезе.
Устройство для литья с кристаллизацией под давлением, оснащенное гидравлической системой, состоит из двух соосных, встречно-расположенных гидроцилиндров (29, 18), запрессованных в неподвижные плиты (27, 19) и обеспечивающих перемещение пресс-плунжеров (34, 35) для непосредственного наложения давления на кристаллизующийся металл, подвижного блока, содержащего промежуточную плиту (25), гидроцилиндр замыкания формы (29) с мультипликатором (28) и клапаном высокого давления (30), гидроцилиндра (24), встроенного в подвижный блок. Телескопические гидроцилиндры (26) обеспечивают подачу рабочей жидкости к гидроцилиндру (24).
Гидроцилиндры (31, 29, 24 и 18) унифицированы по внутреннему диаметру, который составляет 200 мм. Ход поршня мультипликатора (28), как и ход силового штока гидроцилиндра (24) равен 250 мм, площадей поршня и штока мультипликатора 1:10, так что давление на поршень гидроцилиндра (29), удерживаемое клапаном (30), при давлении в гидросистеме, равном 10 МПа, составляет 100 МПа. Для удержания этого давления гидроцилиндр (29) запрессован в неподвижную плиту (27).
Плита (27) устройства оснащена усиленной направляющей в виде блока, в состав которого наряду с плитой (27) входит также промежуточная плита (25). Необходимую жесткость блоку придает встроенный гидроцилиндр (24). Для подвода рабочей жидкости к встроенному в подвижный блок гидроцилиндру (24) использованы специальные телескопические гидроцилиндры (26); для подачи рабочей жидкости от гидроклапанов (Р1, Р2, Р4, Р5, Р6, Р7, Р8, Р9, Р10, Р11) к исполнительным механизмам осуществлена разводка гнутыми патрубками (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 11, 15, 16, 32, 33) из нержавеющей стали.
Управление работой гидросистемы осуществляется с пульта управления в автоматическом режиме от системы управления. Для наложения на расплавленный металл давления по некоторому закону, в управляющей программе предусмотрена возможность управления параметрами широко-импульсной модуляцией электрического сигнала на дискретный электромагнитный клапан пресса. Данный принцип управления обеспечивает широкие пределы регулирования, как по давлению, так и по времени его поддержания, позволяет эффективно использовать возможности программирования без включения в гидросистему обычно применяемых дополнительных элементов: объемных или дискретных регуляторов.
Одним из вариантов управления может быть подача давления одновременно в обе полости гидроцилиндра с последующим импульсным стравливанием рабочей жидкости на слив. В качестве гидрораспределителей выбраны электромагнитные спаренные гидроклапаны типа «напор-слив».
Гидравлическая система работают следующим образом:
при включении происходит соединение полости цилиндра со сливом; при выключении - полость цилиндра сообщается с напорной магистралью. Причем, при подаче электрического сигнала на левый клапан, в рабочую полость гидроцилиндра подается рабочая жидкость под давлением, при включении правого клапана - та же полость соединяется со сливом. В этом состоит одна из существенных особенностей разработанной гидравлической системы устройства для литья с кристаллизацией под давлением.
Таким образом, реализация полезной модели позволяет решить поставленные автором задачи.