УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ОТЛИВОК ВАКУУМНОЙ ПРОПИТКОЙ

Полезная модель относится к литейно-металлургическому производству, в частности, к получению пористых литых заготовок (отливок, слитков) из металлов с невысокой температурой плавления и легкоплавких металлов и их сплавов, используемых для изготовления деталей в машиностроении и других отраслях промышленности.
Известен кокиль для изготовления пористых отливок из алюминия и его сплавов вакуумной пропиткой водорастворимых наполнителей, содержащий корпус, днище, наполнитель и вакуум-провод (Пористый литой алюминий // Литейное производство, 1997. - №8-9; с. 56-57, рис. 1. Получение пропиткой пористых отливок из алюминиевых сплавов // Литейное производство, 2010. - №5; с. 14-15, рис. 5).
Недостатками данного кокиля при использовании его для получения пористых отливок являются конструктивно-технологические недоработки: невозможность применять удар по днищу кокиля при выбивке отливки в случае ее приваривания к корпусу, так как днище снизу закрыто стенкой вакуум-провода; использование растворимого наполнителя требует дополнительной операции - замачивания изготовленных отливок в воде, чтобы в них образовались поры; нагрев наполнителя перед заливкой расплава, требующий дополнительных энергозатрат, что усложняет процесс получения пористых отливок.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для изготовления пористых отливок вакуумной пропиткой, содержащее корпус, вкладыш-днище и порообразующий наполнитель, в котором корпус установлен на подставку и снабжен съемной крышкой с отверстием для надставки с литниковой воронкой, а вкладыш-днище снабжен штуцером, отверстие которого для соединения с вакуум-системой перекрыто вставкой с канавками-вентами, при этом расположенный в корпусе порообразующий наполнитель выполнен в виде засыпки гранул пенополистирола, плакированных упрочняющей оболочкой, причем в верхней части корпуса выполнено отверстие для выхода газов, образующихся при термодеструкции пенополистирола (Патент на полезную модель №128136 РФ, МПК B22D 25/00; опубл. 20.05.13; Бюл №14).
Основным недостатком данного устройства является то, что в верхней части корпуса устройства имеется только одно газоотводное отверстие (канал) для выхода газов, что недостаточно для своевременного удаления газообразных (горючих) продуктов термодеструкции пенополистирола и приведет к их скоплению, хлопкам и выбросам жидкого металла через литниковую воронку, к нарушению безопасных условий труда.
Техническим результатом устройства для изготовления пористых отливок является создание устройства для изготовления пористых отливок вакуумной пропиткой из металлов с невысокой температурой плавления и легкоплавких металлов и сплавов с использованием в качестве порообразующего наполнителя гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой с газоотводной системой отверстий для удаления газообразных продуктов термодеструкции, позволяющей предотвратить хлопки и выбросы жидкого металла, обеспечивающей эффективную, надежную работу и безопасные условия труда в процессе эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для изготовления пористых отливок вакуумной пропиткой, содержащем корпус с газоотводным отверстием и засыпкой гранул пенополистирола, плакированных упрочняющей оболочкой, установленный на подставку, снабженный крышкой с отверстием для надставки с литниковой воронкой и вкладышем-днищем со штуцером, отверстие которого для соединения с вакуум-системой перекрыто вставкой с канавками-вентами, для удалеения газообразных продуктов термодеструкции пенополистирола корпус выполнен перфорированным, при этом каждое отверстие снабжено вставкой, выполненной в виде стержня с полукруглой головкой, со скользящей посадкой и плотным прилеганием головки к наружной поверхности корпуса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство для получения пористых отливок с перфорированным корпусом в сборе (в разрезе); на фиг. 2 отверстие для выхода газов с вставкой в виде стержня с полукруглой головкой (вырыв «А», увеличено); на фиг. 3 - отверстия для выхода газов со вставками в верхней части корпуса (сечение I-I); на фиг. 4 отверстия для выхода газов со вставками в средней части корпуса (сечение II-II); на фиг. 5 отверстия для выхода газов со вставками в нижней части корпуса (сечение III-III).
Устройство для изготовления пористых отливок содержит перфорированный корпус 1, установленный на подставку 2. Сверху корпус 1 имеет съемную крышку 3 с отверстием, на которой расположена надставка 4, выполненная заодно целое с литниковой воронкой. В нижней части корпуса имеется вкладыш-днище 5 с штуцером 6. Отверстие в штуцере 6 для соединения с вакуум-системой перекрыто вытряхной вставкой 7 с канавками-вентами 8. В полости корпуса 1 размещена засыпка 9 гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой.
При тепловом воздействии на гранулы пенополистирола происходит термодеструкция (размягчение, образование летучих веществ, интенсивное газовыделение и горение) пенополистирола.
Для удаления газообразных продуктов термодеструкции пенополистирола корпус 1 выполнен перфорированным (фиг. 1), а отверстия 10 (например, по четыре отверстия в пяти уровнях корпуса) снабжены вставками 11 в виде стержней с полукруглыми головками (фиг. 2), установленными со скользящей посадкой и плотным прилеганием головок к наружной поверхности корпуса (фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5).
Количество отверстий 10 в перфорированном корпусе 1 (в продольном и поперечном направлениях) и расстояния между ними выбираются в зависимости от размеров получаемой пористой заготовки, от объема засыпки гранул пенополистирола с упрочняющими оболочками, от объема образующихся газообразных продуктов при термодеструкции.
Работа устройства для изготовления пористых отливок вакуумной пропиткой заключается в следующем. Вначале производят сборку, для чего в корпус 1 устанавливают вкладыш-днище 5 со штуцером 6 и ставят на подставку. На штуцер 6 надевают шланг 12, после этого перекрывают отверстие в штуцере 6 вытряхной вставкой 7 с канавками-вентами 8 и производят засыпку 9 гранул пенополистирола с упрочняющими оболочками. Корпус 1 накрывают съемной крышкой 3 с отверстием, на которую ставят надставку (наращалку) 4 с литниковой воронкой, уплотняют места сопряжений. Устройство готово к заливке металлическим (например, алюминиевым или силуминовым) расплавом.
Перед заливкой включают вакуум-систему, в корпусе 1 создается разряжение (вакуум) и производится заливка. Расплав под воздействием разности атмосферного давления и разряжения в корпусе (давления в вакуум-ресивере) поступает в корпус 1 и заполняет зазоры (несплошности) в засыпке 9 гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой по всей высоте формируемой пористой отливки.
В процессе заполнения корпуса и затвердевания расплава, по мере нагрева засыпки гранул до более высоких температур, происходит термодеструкция, (размягчение, плавления, газификация) пенополистирола. В полости корпуса 1 образуются и скапливаются газообразные продукты, повышается давление. В тех местах, где давление превышает атмосферное, открываются отверстия 10, при этом вставки 11 в виде стержней с полукруглыми головками выдвигаются (выдавливаются) полностью из отверстий и газы свободно выходят наружу (под вытяжной зонд). Заполнение формы расплавом и затвердевание заготовки (отливки) происходит спокойно, без хлопков и выбросов металла, чем обеспечиваются безопасные условия труда. До начала разложения пенополистирола в условиях разряжения (вакуума) головки вставок плотно прижаты к наружной поверхности.
После остывания пористую отливку извлекают (выбивают из корпуса) для чего производят следующие операции: снимают прибыльную надставку и выбивают из нее формовочную смесь, формирующую литниковую воронку, удаляют (отделяют) литники вместе со съемной крышкой от отливки и вытряхивают пористую отливку путем опрокидывания корпуса.
Предлагаемое устройство для изготовления пористых отливок из металлов с невысокой температурой плавления и легкоплавких металлов и их сплавов вакуумной пропиткой с перфорированным корпусом и вставками для удаления газообразных продуктов термодеструкции пенополистирола позволяет предотвратить хлопки и выбросы металла, обеспечивает эффективную, надежную работу и безопасные условия труда в процессе эксплуатации, позволяет получать качественные пористые отливки.