УСТРОЙСТВО ПРИБЫЛИ

Настоящее полезная модель относится к устройству прибыли, предназначенному для использования при выполнении операций литья металла с применением литейных форм, а также к формовочному устройству, содержащему устройство прибыли.
В типичном процессе литья расплавленный металл заливается в полость заранее созданной литейной формы, которая определяет геометрическую форму отливки. Однако, по мере того, как металл кристаллизуется, происходит его усадка, что приводит к возникновению усадочных пор, что, в свою очередь, приводит к появлению неприемлемых дефектов в готовой отливке. Это хорошо известная проблема в литейной промышленности, и она решается путем использования стаканов или столбов прибыли, которые либо встраиваются в форму во время ее создания (набивные стаканы), либо вставляются впоследствии (вставные стаканы). Каждый стакан прибыли обеспечивает дополнительное (обычно закрытое) пространство или полость, которые сообщаются с полостью формы, в результате чего расплавленный металл также поступает в стакан прибыли. Во время кристаллизации расплавленный металл, находящийся внутри стакана прибыли, течет обратно в полость формы, чтобы компенсировать усадку отливки. Важно, чтобы металл в полости стакана прибыли оставался расплавленным дольше, чем металл, находящийся в полости формы, поэтому стаканы прибыли изготавливают таким образом, чтобы они имели большую изолирующую способность или, чаще, были экзотермическими, в результате чего при контакте с расплавленным металлом возникает дополнительное тепло для замедления кристаллизации.
Стакан прибыли может находиться выше полости формы (обычно известен как "верхняя прибыль"), либо может находиться рядом с полостью формы (обычно известен как "боковая прибыль"). Во время подготовки формы, верхние прибыли могут устанавливать на верхних горизонтальных поверхностях литейной модели, в результате чего они находятся в непосредственном контакте с поверхностью отливки. В качестве альтернативы, боковые прибыли могут устанавливать выше питателей, соединяющих литниковое устройство с полостью для литья, либо выше основания прибыли и зоны шейки, все из которых по горизонтали соединены с полостью формы. Из-за различающихся у них свойств при кристаллизации и требований к питанию, для стальных отливок обычно требуется более короткий путь протекания металла от прибыли, по сравнению с чугунными отливками, что приводит к необходимости иметь множество столбов прибыли, распределенных вокруг отливки.
После кристаллизации отливки и удаления материала формы нежелательный остаточный металл, вытекший из полости стакана прибыли, остается прикрепленным к отливке и должен быть удален. Чтобы облегчить удаление остаточного металла, полость стакана прибыли может быть выполнена сужающейся в направлении его основания (т.е., к тому концу стакана прибыли, который будет ближайшим к полости формы), то есть, иметь конструкцию, обычно называемую "стаканом с пережимом". При резком ударном воздействии на остаточный металл он отделяется в наиболее слабом месте, которое будет находиться рядом с формой (процесс, обычно известный как "обрубка"). Желательным также является наличие небольшой площадки на отливке, чтобы сделать возможным расположение стаканов прибылей в тех зонах отливки, где доступ может быть ограничен из-за соседних элементов.
Хотя стаканы прибыли могут создаваться непосредственно у поверхности полости литейной формы, они часто используются вместе с элементом прибыли, также известным как "диафрагма". Диафрагма представляет собой просто диск из огнеупорного материала (как правило, внутренний элемент из песка, связанного смолой, либо керамический внутренний элемент или внутренний элемент из материала стакана прибыли) с отверстием, обычно в его центре, который располагается между полостью формы и стаканом прибыли. Диаметр сквозного отверстия в диафрагме задан таким, чтобы он был меньше диаметра внутренней полости стакана прибыли (которая необязательно должна быть сужающейся), в результате чего обрубка происходит в области диафрагмы поблизости от поверхности отливки. Чтобы дополнительно облегчить обрубку, отверстие диафрагмы часто делают такой конфигурации, чтобы оно создавало V-образную канавку в шейке металлической прибыли.
В некоторых случаях в формовочном ящике, в котором подготавливают форму, могут иметься размерные ограничения, в результате чего высота может оказаться недостаточной для размещения верхней прибыли. Хотя использование питателя или боковой прибыли позволяет избежать необходимости в верхней прибыли, питатель увеличивает расстояние между полостью формы и стаканом прибыли и, таким образом, увеличивает требующийся объем металла.
Настоящее полезная модель создана с учетом этих проблем.
Согласно первому аспекту настоящей полезной модели, предлагается устройство прибыли, предназначенное для литья металла, которая содержит:
- стакан прибыли, имеющий закрытый первый конец, открытый второй конец и непрерывную боковую стенку между ними; и
- по существу, плоскую диафрагму, установленную на втором конце стакана прибыли и имеющую сквозное отверстие, причем отверстие смещено относительно центра диафрагмы, и стакан прибыли и диафрагма вместе образуют закрытую полость, предназначенную для содержания расплавленного металла, не считая отверстия в диафрагме,
причем диафрагма снабжена, по меньшей мере, одним удерживающим элементом, служащим опорой при установке устройства прибыли на литейную модель.
Как будет понятно, любые положения, относящиеся к первому аспекту полезной модели, соответствующим образом также применимы ко второму и/или третьему аспектам, и наоборот.
В некоторых вариантах диафрагма снабжена одним удерживающим элементом. В качестве альтернативы, диафрагма может быть снабжена более чем одним удерживающим элементом. В некоторых вариантах диафрагма снабжена, по меньшей мере, двумя или, по меньшей мере, тремя удерживающими элементами.
В некоторых вариантах второй конец стакана прибыли скошен таким образом, что продольная ось этого стакана наклонена под углом менее 90° относительно плоскости диафрагмы. Как будет понятно, в этих вариантах, если диафрагма опирается на вертикальную поверхность литейной модели, стакан прибыли будет наклонен таким образом, что закрытый первый конец будет находиться выше, чем открытый второй конец, что способствует питанию и снижает до минимума неиспользуемый запас расплавленного металла ниже отверстия в стакане прибыли.
В некоторых вариантах продольная ось стакана прибыли, по существу, перпендикулярна плоскости диафрагмы.
В некоторых вариантах удерживающий элемент содержит выступ, проходящий, в общем, на удаление от стакана прибыли, причем выступ имеет внутри отверстие, ось которого параллельна плоскости диафрагмы. Отверстие может представлять собой глухое отверстие (т.е., открытое с одной стороны выступа) или сквозное отверстие (т.е., проходящее через выступ насквозь, от одной его стороны до другой).
В некоторых вариантах выступ имеет поверхность примыкания, причем упомянутое отверстие проходит от этой поверхности. При использовании поверхность примыкания расположена на поверхности литейной модели. Поверхность примыкания может быть плоской или может быть фигурной (например, криволинейной). Для примера, форма поверхности примыкания может быть задана в соответствии с формой соответствующей поверхности литейной модели, на которой эту поверхность примыкания предполагается расположить.
В некоторых вариантах удерживающий элемент содержит петлю или крюк из металла, проволоки или пластика, конец или концы которых проходят внутрь диафрагмы или сквозь нее и закреплены в ней.
Будет очевидно, что количество удерживающих элементов и их конфигурация будут выбираться специалистом в данной области техники в соответствии с размерами устройства прибыли и, что более важно, весом этого устройства после того, как стакан прибыли, по меньшей мере, частично заполнился расплавленным металлом. В частности, размеры и форма выступа и отверстия в нем будут определяться размерами и весом стакана прибыли, которому он должен служить опорой.
В некоторых вариантах высота выступа, измеренная параллельно плоскости диафрагмы, составляет от 20% до 150%, от 30% до 130%, от 40% до 110% или от 50% до 90% от расстояния, на которое выступ проходит на удаление от диафрагмы в направлении, перпендикулярном плоскости этой диафрагмы.
В некоторых вариантах выступ имеет высоту, составляющую от 5% до 70%, от 15% до 60% или от 25% до 50% от высоты диафрагмы, причем обе высоты измеряют в одном и том же направлении, параллельном плоскости диафрагмы. Относительная высота, составляющая, по меньшей мере, 30% или, по меньшей мере, 40%, может быть выгодной для систем прибыли большего размера и/или систем прибыли, имеющих высокую плотность.
Будет очевидно, что, чем больше длина отверстия, тем большая опора обеспечивается для устройства прибыли. Поэтому, в некоторых вариантах, отверстие имеет высоту, составляющую от 60% до 100% или от 70% до 90% от высоты выступа, причем обе высоты измеряют в одном и том же направлении, параллельном плоскости диафрагмы.
Стакан прибыли может иметь любые подходящие размеры и форму. В некоторых вариантах стакан прибыли является, по существу, круглым или овальным в поперечном сечении. В других вариантах стакан прибыли является, по существу, квадратным, прямоугольным или треугольным, либо имеет неправильную форму в поперечном сечении.
В некоторых вариантах стакан прибыли является, по существу, цилиндрическим.
В тех вариантах, где второй конец стакана прибыли является скошенным, как будет очевидно, расстояние между первым и вторым концами стакана прибыли изменяется от минимальной длины в первой области до максимальной длины во второй области боковой стенки. В таких вариантах диафрагма может быть установлена на стакане прибыли таким образом, что отверстие диафрагмы находится ближе ко второй области боковой стенки, чем к первой области. Когда устройство прибыли находится в ориентации, требующейся при использовании, первая область может соответствовать верхней области боковой стенки, в то время как вторая область может соответствовать нижней области боковой стенки. Таким образом, в некоторых вариантах, при использовании отверстие диафрагмы может находиться ближе к нижней области боковой стенки или рядом с этой стенкой. Расположение отверстия диафрагмы у нижней области боковой стенки (при использовании) повышает до максимума объем металла, который может выйти из полости стакана прибыли в полость формы, и снижает до минимума объем запаса неиспользуемого металла, находящегося ниже отверстия диафрагмы. В некоторых вариантах удерживающий элемент находится между отверстием диафрагмы и первой областью боковой стенки. Другими словами, в ориентации, требующейся при использовании, удерживающий элемент может находиться выше отверстия диафрагмы.
В некоторых вариантах продольная ось стакана прибыли наклонена под углом от 30° до 90°, от 35° до 70° или от 40° до 50° (например, приблизительно 45°) относительно плоскости диафрагмы. Наклонный стакан прибыли способствует протеканию металла из полости устройства прибыли в полость формы под влиянием силы тяжести.
В некоторых вариантах внутри стакана прибыли установлен патрон Вильямса. Он может представлять собой вставку или неотъемлемую составную часть, изготавливаемую при создании стакана, и содержит элемент в форме призмы, находящийся на внутреннем своде стакана. При литье, когда стакан заполняется металлом, край патрона Вильямса создает прокол на поверхности расплавленного металла для сообщения с атмосферой и устраняет вакуум внутри прибыли, чтобы сделать возможным более равномерное питание.
Стакан прибыли по настоящей полезной модели может состоять из любого подходящего огнеупорного изолирующего и/или экзотермического материала или состава, из которых могут быть изготовлены известные прибыли, либо содержать такие материал или состав; специалист в данной области техники сможет выбрать подходящие материалы для любых конкретных требований. Природа материала стакана прибыли конкретным образом не ограничивается и может быть, например, изолирующей, экзотермической, либо их сочетанием. Также конкретным образом не ограничивается метод его изготовления, например, он может быть изготовлен с использованием либо процесса вакуумного формования, либо пескострельного способа. Как правило, стакан прибыли изготавливают из смеси огнеупорных наполнителей низкой или высокой плотности (например, кремнистый песок, оливин, полые микросферы и волокна из алюмосиликата, шамот, глинозем, пемза, перлит, вермикулит) и связок. Для экзотермического стакана дополнительно требуется топливо (обычно алюминий или сплав алюминия), окислитель (как правило, оксид железа, диоксид марганца или нитрат калия) и обычно инициаторы/сенсибилизаторы (как правило, криолит).
Стакан прибыли может быть получен при помощи любого из известных способов получения стаканов, например, путем вакуумного формования суспензии материала стакана вокруг шаблона и внутри внешней формы, с последующим нагревом стакана для удаления воды и затвердевания или отверждения материала. В качестве альтернативы, стакан прибыли может быть получен путем набивки материала или пескострельной подачи материала в стержневой ящик (пескострельный способ) и отверждения стакана за счет подачи через него реакционноспособного газа или катализатора для отверждения связки, либо посредством воздействия тепла при использовании нагретого стержневого ящика, либо путем вынимания стакана и нагрева его в печи. Подходящие составы для стакана включают, например, продаваемые компанией Foseco под торговыми марками KALMIN и KALMINEX, причем стаканы получают как с применением суспензии, так и при помощи пескострельных способов.
3
3
3
3
3
Плотность стакана прибыли зависит как от состава, так и от способа изготовления. В одном варианте плотность стакана составляет не более 1,5 г/см, не более 1,0 г/см или не более 0,7 г/см. В одном варианте плотность стакана составляет от 0,8 до 1,0 г/см или от 0,5 до 0,7 г/см.
Диафрагма выполнена таким образом, чтобы уменьшить площадь контакта прибыли с отливкой и, как правило, может быть изготовлена на основе кремнезема или, иногда, хромитового песка, с пескострельной подачей песка, покрытого смолой "новолак" в нагретый стержневой ящик, с расплавлением и последующим затвердеванием смолы (процесс Кронинга). В качестве альтернативы, диафрагма может быть изготовлена из керамического материала с высокой огнеупорностью или профилированного металла, например, стальной пластины.
Диафрагма и удерживающий элемент могут быть созданы из одного и того же материала, либо они могут быть созданы из разных материалов. В некоторых вариантах удерживающий элемент создан как единое целое с диафрагмой.
Толщина диафрагмы будет отчасти зависеть от размера прибыли, и типичная диафрагма из песка будет иметь толщину порядка 8-15 мм, в то время как диафрагма из керамики, которая является более прочной, как правило, будет иметь толщину 5-10 мм. Диафрагму устанавливают на стакане прибыли и фиксируют при помощи адгезива, как правило, термоклея.
Согласно второму аспекту настоящей полезной модели, предлагается формовочная устройство, предназначенная для подготовки формы для литья металла, и эта устройство содержит:
- горизонтальную плоскую поверхность;
- литейную модель, установленную на горизонтальной плоской поверхности, причем литейная модель имеет вертикальную плоскую поверхность и верхнюю поверхность;
- штырь, проходящий вертикально вверх от верхней поверхности; и
- устройство прибыли по первому аспекту полезной модели,
причем штырь устанавливают в удерживающий элемент таким образом, чтобы, по меньшей мере, часть диафрагмы, в которой находится отверстие диафрагмы, была выровнена с вертикальной плоской поверхностью литейной модели, и удерживающий элемент располагался на верхней поверхности.
В некоторых вариантах поверхность примыкания выступа расположена на верхней поверхности литейной модели. В некоторых вариантах поверхность примыкания является плоской. В некоторых вариантах поверхность примыкания выполнена фигурной в соответствии с геометрической формой верхней поверхности литейной модели, на которой предполагается расположить эту поверхность примыкания. Например, плоская поверхность примыкания расположена на соответствующей плоской верхней поверхности литейной модели. В качестве альтернативы, поверхность примыкания может быть криволинейной, с повторением кривизны криволинейной верхней поверхности.
Штырь может иметь высоту, составляющую от 50% до 400% от высоты отверстия в выступе. В некоторых вариантах, в которых отверстие представляет собой глухое отверстие, штырь имеет высоту, составляющую от 50% до 100%, от 60% до 90% или от 70% до 80% от высоты отверстия. В некоторых вариантах, в которых отверстие представляет собой сквозное отверстие, штырь имеет высоту, составляющую 70% до 400%, от 100% до 300% или 150% до 250% от высоты отверстия. В общем случае, для устройств прибылей большего размера и веса требуется более длинное отверстие и, следовательно, требуется более длинный штырь в качестве опоры.
Штырь может быть создан из любого подходящего материала. В некоторых вариантах штырь создан из металла. Штырь может быть прикреплен к верхней поверхности литейной модели при помощи любых подходящих средств. В некоторых вариантах штырь ввинчен в верхнюю поверхность.
Литейная модель может быть создана из любого подходящего материала, например, дерева.
Способ подготовки формы для литья металла с горизонтальным разделением может содержать следующие этапы:
- устанавливают литейную модель на горизонтальную плоскую поверхность в такой ориентации, чтобы обеспечить на этой модели вертикальную плоскую поверхность и верхнюю поверхность, от которой штырь проходит вертикально вверх;
- устанавливают устройство прибыли по первому аспекту полезной модели на литейной модели таким образом, чтобы штырь располагался внутри удерживающего элемента, и, по меньшей мере, часть диафрагмы, в которой находится отверстие диафрагмы, была выровнена с вертикальной плоской поверхностью литейной модели;
- окружают литейную модель и устройство прибыли материалом литейной формы;
- уплотняют материал литейной формы; и
- удаляют литейную модель, вместе со штырем, из уплотненного материала литейной формы с получением верхней половины формы (верхней полуформы).
Способ также может содержать подготовку нижней половины формы (нижней полуформы) тем же образом, что и верхней половины формы, без использования устройства прибыли.
Способ может дополнительно содержать установку верхней полуформы сверху нижней полуформы.
Таким образом, настоящей полезной моделью предлагается боковая прибыль, опорой которой может служить литейная модель, при посредстве диафрагмы, которая снабжена, по меньшей мере, одним удерживающим элементом. При использовании устройство прибыли устанавливают на литейной модели таким образом, чтобы штырь, проходящий вертикально вверх от верхней поверхности литейной модели, располагался внутри удерживающего элемента диафрагмы. Так как диафрагма является, по существу, плоской, во время подготовки формы она опирается на литейную модель и удерживается вплотную к ней, и после удаления литейной модели отверстие в диафрагме непосредственно сообщается с полостью формы. За счет уменьшения расстояния между полостью устройства прибыли и полостью для отливки уменьшаются отходы металла после снятия устройства прибыли с готовой отливки.
Очевидно, что штырь должен проходить, по существу, вертикально от верхней поверхности литейной модели, и что отверстие в выступе, в которое устанавливают штырь, также должно проходить параллельно плоскости диафрагмы, в результате чего, при удалении литейной модели и штыря из уплотненного материала формы, штырь будет за счет скольжения выходить из отверстия без повреждения диафрагмы и не будет тянуть за собой наружу устройство прибыли.
Материал формы может представлять собой формовочный песок. Как хорошо известно в данной области техники, формовочный песок может быть классифицирован на две основных категории: химически связанный (при помощи органических или неорганических связок) или связанный глиной. Связки для химически связанного формовочного песка, как правило, представляют собой самотвердеющие устройства, в которых связку и химический отвердитель смешивают с песком, и связка с отвердителем сразу же начинают реагировать, но достаточно медленно, чтобы можно было окружить песком пластину модели с получением ее геометрической формы, а затем обеспечить его достаточное затвердевание для удаления и литья. В формовочных устройствох со связыванием глиной в качестве связки используются глина и вода, эти устройства можно использовать в "сыром" или непросушенном состоянии, и обычно они называются сырой формовочной смесью. Сырые формовочные смеси не обладают хорошей текучестью и не перемещаются легко под действием только сжимающих сил, поэтому, чтобы уплотнить сырую формовочную смесь вокруг модели и придать достаточную прочность форме, применяются разные комбинации из встряхивания, вибрации, прессования и набивки, чтобы изготовить формы с равномерной прочностью при высокой производительности.
Технологии формования хорошо известны и описаны в качестве примеров в главах 12 и 13 книги "Foseco Ferrous Foundryman's Handbook" (ISBN 075064284 X) ("Справочник Foseco для специалиста по литью черных металлов"). Типичный процесс, известный как процесс отверждения без нагрева или холодного отверждения, заключается в смешивании песка со связкой из жидкой смолы или силиката вместе с подходящим катализатором, обычно в смесителе непрерывного действия. Перемешанный песок затем уплотняют вокруг модели за счет применения комбинации из вибрации и набивки с последующей выдержкой, во время которой катализатор начинает реагировать со связкой, что приводит к затвердеванию песчаной смеси. Когда форма достигла прочности, при которой с ней можно работать, она снимается с модели и продолжает затвердевать до тех пор, пока не завершится химическая реакция.
В некоторых вариантах материал формы представляет собой химически связанный песок, например, песок, связанный при помощи процесса холодного отверждения без нагрева, в котором используется жидкая связка, такая как фурановая или феноловая смола с кислотным отверждением, либо связка на основе щелочной феноловой смолы или силиката натрия с эфирным отверждением, вместе с подходящим катализатором. В некоторых вариантах материал формы представляет собой песок, связанный глиной (сырую формовочную смесь). Этот материал, как правило, содержит смесь из глины, например, натриевого или кальциевого бентонита, воды и других добавок, например, угольной пыли и связки на основе крахмала.
Теперь варианты реализации настоящей полезной модели будут рассмотрены только в качестве примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи, из которых:
на Фиг.1а приведен общий вид устройства прибыли, соответствующей варианту реализации настоящей полезной модели;
на Фиг.1b приведен вид сбоку устройства прибыли, показанного на Фиг.1а;
на Фиг.1с приведен вид сверху устройства прибыли, показанной на Фиг.1а;
на Фиг.2 приведен общий вид устройства прибыли, соответствующей альтернативному варианту реализации настоящей полезной модели;
на Фиг.3 приведен общий вид устройства прибыли, соответствующей еще одному варианту реализации настоящей полезной модели;
на Фиг.4а приведен вид с передней стороны диафрагмы, соответствующей альтернативному варианту реализации настоящей полезной модели;
на Фиг.4b приведен общий вид сзади диафрагмы, показанной на Фиг.4а;
на Фиг.5а показано устройство прибыли, соответствующее варианту реализации настоящей полезной модели, при ее использовании во время подготовки литейной формы; и
на Фиг.5b показано устройство прибыли, соответствующее варианту реализации настоящей полезной модели, при ее использовании во время литья металлического изделия.
Обратимся к Фиг.1а - Фиг.1с, на которых показано устройство 100 прибыли (подачи), соответствующее первому аспекту настоящей полезной модели, которая содержит стакан 102 прибыли (подачи) и диафрагму (разрушаемый элемент) 104.
Стакан 102 прибыли имеет закрытый первый конец 106, открытый второй конец 108 и непрерывную боковую стенку 110 между ними. Базовой формой стакана прибыли является форма в виде части (полого) цилиндра, в котором закрытый конец 106 представляет собой круглую крышку, а открытый конец 108 представляет собой эллиптическую крышку. Расстояние между первым концом 106 и вторым концом 108 стакана 102 прибыли меняется непрерывно от минимальной длины А в первой (верхней при использовании) области 112 боковой стенки 110 до максимальной длины В во второй (нижней при использовании) области 114 боковой стенки 110.
Диафрагма 104 имеет эллиптическую и, по существу, плоскую часть 104а со сквозным отверстием 116, причем периферия плоской части соответствует второму концу 108 стакана 102 прибыли. Боковая стенка отверстия имеет выступающий внутрь V-образный профиль, причем острый край 117 обеспечивает канавку в шейке прибыли, чтобы дополнительно способствовать обрубке. Диафрагма 104 выполнена как единое целое с удерживающим элементом в виде, в общем, кубовидного выступа 118, который имеет закругленные по радиусу углы на его свободном конце 120, находится в центре и выступает от плоской части 104а диафрагмы 104.
Выступ 118 имеет такие, по существу, плоские и непараллельные друг другу нижнюю поверхность 122 и верхнюю поверхность 124, что этот выступ 118 слегка сужается в направлении своего свободного конца 120, а также имеет круглое сквозное отверстие 126, проходящее от нижней поверхности 122 до верхней поверхности 124 в области свободного конца 120 этого выступа, причем ось отверстия 126 параллельна плоской части 104а. При использовании нижняя поверхность 122 выступа 118 образует поверхность примыкания для установки на верхней поверхности литейной модели.
Высота выступа 118 составляет приблизительно 10% от высоты диафрагмы 104 и приблизительно 35% от расстояния, на которое выступ проходит в перпендикулярном направлении от плоскости диафрагмы 104.
Плоская часть 104а диафрагмы 104 прикреплена к открытому концу 108 стакана 102 прибыли при помощи адгезива таким образом, чтобы выступ 118 был обращен в противоположную относительно стакана 102 сторону, и отверстие диафрагмы находилось поблизости от второй нижней области 114 боковой стенки 110. Срезание или скашивание цилиндрического стакана 102 прибыли на его втором конце приводит к тому, что его продольная ось (L) наклонена под углом α (приблизительно 50°) относительно плоскости (Р) диафрагмы 104. Будет понятно, что стакан 102 прибыли и диафрагма 104 при использовании создают, по существу, закрытую полость для расплавленного металла, при этом единственным входом в эту полость и выходом из нее является отверстие 116 в диафрагме 104.
Обратимся к Фиг.2, на которой показан альтернативный вариант в виде устройства 200 прибыли, которому, по существу, аналогично устройству, показанному на Фиг.1. Стакан прибыли идентичен стакану, показанному на Фиг.1, а соответствующие части диафрагмы 204 обозначены номерами "во второй сотне". Выступ 218 диафрагмы 204 утолщен в направлении, параллельном оси отверстия 226, по сравнению с вариантом, показанным на Фиг.1, и верхняя поверхность 224 выступа 218 уходит вверх по кривой до места ее пересечения с, по существу, плоской частью 204а.
Обратимся к Фиг.3, на которой показан еще один вариант в виде устройства 300 прибыли, которое, по существу, аналогично устройству, показанной на Фиг.1. Стакан прибыли идентичен стакану, показанному на Фиг.1, а соответствующие части диафрагмы 304 обозначены номерами "в третьей сотне". В этом варианте выступ 318 диафрагмы 304 утолщен в направлении, параллельном оси отверстия 326, в такой степени, что его верхняя поверхность расположена заподлицо с периферийным краем плоской части 304а диафрагмы 304 и, в общем, изгибается по одной линии с этим краем. Высота выступа 318 составляет приблизительно 50% от высоты диафрагмы 304, измеренной параллельно оси отверстия 326 в этом выступе 318. В этом случае, отверстие 326 (показано пунктирными линиями) проходит от нижней поверхности 322 внутрь выступа, но не доходит до верхней поверхности 324 (т.е., глухое отверстие).
Обратимся к Фиг.4а и 4b, на которых показан альтернативный вариант в виде диафрагмы 404, предназначенной для использования с устройством прибыли по настоящей полезной модели. Соответствующие части диафрагмы 404 обозначены номерами в "четвертой сотне". Диафрагма 404 имеет такую же эллиптическую плоскую часть 404а, что и предыдущие варианты, и отверстие 416. Диафрагма 404 снабжена парой расположенных на расстоянии друг от друга, параллельных прорезей 430, которые лежат на центральной оси этой диафрагмы 404. Обеспечены два удерживающих элемента 432, каждый из которых имеет вид металлического пружинного хомута с петлеобразной центральной частью 432а, суженной областью и свободными концами 432b, которые изгибаются наружу, на удаление друг от друга, а затем возвращаются обратно к петлеобразной центральной части 432а. Хомуты установлены на диафрагме 404 путем вставки петлеобразной центральной части 432а через прорези 430 в этой диафрагме 404 таким образом, чтобы суженная область находилась внутри прорези 430. Случайное выпадение удерживающего элемента 432 предотвращается в одном направлении за счет естественной упругости пружинного хомута, которая предотвращает прохождение петлеобразной части 432а назад через прорезь 430, и в другом направлении - за счет примыкания свободных концов 432b к диафрагме 404 с другой стороны прорези 430. Будет понятно, что, как и прорези 430, петли 432а согласованы в осевом направлении, в результате чего при использовании в них можно устанавливать штырь.
Обратимся к Фиг.5а, на которой показана половина формовочного устройства 500, соответствующей второму аспекту настоящей полезной модели, которая содержит устройство 100 прибыли, показанное на Фиг.1, литейную модель 502 для верхней части корпуса клапана, которая имеет плоскую вертикальную торцевую поверхность 504 и верхнюю поверхность 506, а также металлический штырь 508, проходящий вертикально вверх от верхней поверхности 506 литейной модели 502. Литейная модель 502 также включает внутренние стержни (не показаны) для создания каналов протекания внутри отливки и локальные прибыли (не показаны) стандартной конструкции, которые знакомы специалисту в данной области техники. Литейная модель 502 создана из дерева, в которое ввинчен штырь 508.
Устройство 100 прибыли устанавливают на литейной модели 502 за счет скольжения выступа 118 в области его отверстия по штырю 508, в результате чего нижняя часть диафрагмы 104, имеющая отверстие 116, выравнивается с плоской вертикальной поверхностью 504 литейной модели 502 и находится с ней в непосредственном контакте, и стакан 102 прибыли выступает с боковой стороны литейной модели 502. Поверхность примыкания выступа 118 располагается на верхней поверхности 506 литейной модели 502. Будет понятно, что такая установка характеризуется очень большой устойчивостью: поворот устройства 100 прибыли предотвращается за счет примыкания плоской части диафрагмы 104 к плоской вертикальной поверхности 504 литейной модели 502.
Во время подготовки формы для литья металла с горизонтальным разделением, узел формы располагают на горизонтальной пластине 510 литейной модели. Узел формы окружают материалом 512 формы, который затем уплотняют и делают твердым. Горизонтальную пластину 510 литейной модели и литейную модель 502 удаляют из уплотненного материала 512 формы, в результате чего остается полость 514а полуформы (см. Фиг.5b), которая повторяет геометрическую форму литейной модели 502. Устройство 100 прибыли остается внедренной в уплотненный материал 512 формы. Параллельность оси отверстия, проходящего через выступ 118, плоскости диафрагмы 104, позволяет легко удалить штырь 508 из выступа 118 без повреждения или разрушения устройства 100 прибыли внутри уплотненного материала формы. Удаление штыря приводит к возникновению небольшой полости 514с.
Обратимся к Фиг.5b, на которой показана собранная и готовая к литью форма 516. Форма 516 содержит верхнюю часть 518а формы (верхнюю полуформу), полученную из узла формы, показанного на Фиг.5а, и нижнюю часть 518b формы (нижнюю полуформу), созданную аналогичным образом, но без устройства прибыли. Верхняя полуформа содержит две дополнительных стандартных верхних прибыли 530. Верхняя полуформа 518а и нижняя полуформа 518b снабжены стояком 520, литниковой системой 522 и питателями 524. Полости 514а, 514b полуформ образуют полость 514 формы, причем линия Х-Х представляет собой линию горизонтального разделения формы. Отверстие 116 в диафрагме 104 устройства 100 прибыли непосредственно сообщается с полостью 514 формы.
В ходе процесса литья металла расплавленный металл заливают в форму 516, посредством стояка 520, через литниковую устройство 522 и питатели 524. Расплавленный металл заполняет полость 514 формы, а также поступает в устройство 100 прибыли через отверстие 116 в диафрагме 104 и в устройство 530 прибыли через отверстие в ее диафрагме (не показано). По мере кристаллизации и сжимания металла в полости 514 формы, расплавленный металл, находящийся внутри стакана 102 прибыли, вытекает обратно в полость 514 формы через отверстие 116, компенсируя усадку и гарантируя полное заполнение отливкой полости 514 формы после ее охлаждения. Наклон стакана 102 прибыли способствует подаче расплавленного металла в полость 514 формы через отверстие 116 в диафрагме 104. Расположение отверстия 116 близко к нижней области стакана 102 прибыли снижает до минимума неиспользуемый запас металла ниже этого отверстия 116, что уменьшает отходы.