ЛИТНИКОВО-ПИТАЮЩАЯ СИСТЕМА МОДЕЛЬНОГО БЛОКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ПРИ ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Настоящая полезная модель относится к литейному производству, к изготовлению литейных форм, а именно к литью по выплавляемым моделям и может быть использована при производстве средних по габаритам и массе отливок.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является Модельный блок литниково-питающей системы для изготовления оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям (патент РФ №56231, МПК В22С 7/02), содержащий литниковую воронку, стояк, зумпф, литниковый ход, питатели и шлакоуловитель, в котором ниже литникового хода выполнен фильтрообразующий элемент из материала оболочки модельного блока со сквозными вставками, при этом сквозные вставки и модельный блок изготовлены из одинакового материала.
Недостатками известного модельного блока литниково-питающей системы для изготовления оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям являются
низкий выход годного литья и ограниченная номенклатура за счет возможного производства только единичных отливок с формы, поскольку в блоке располагается одна отливка с фильтрообразующим элементом;
низкое качество отливок из-за таких дефектов, как газовые раковины, образующиеся в результате образования встречных потоков: потока отвода газа из формы, направленного в верхнюю часть стояка, и потока заливаемого расплавленного металла.
Заявляемое техническое решение направлено на повышение качества отливок и увеличение выхода годного литья.
Технический результат достигается тем, что литниково-питающая система модельного блока для изготовления отливок при литье по выплавляемым моделям содержит заливочную чашу, расположенную над цилиндрическим стояком с отходящими от него питателями с полостями для формирования отливок, и фильтр, который установлен в посадочном гнезде нижней части заливочной чаши и представляет собой цилиндр с девятью сквозными отверстиями диаметром 3,5 мм, а на боковой поверхности по всей высоте фильтра выполнены выемки, при этом по обе стороны заливочной чаши и цилиндрического стояка расположены газоотводные каналы, расположенные от верхней части цилиндрического стояка до верхней части заливочной чаши, огибая место расположения фильтра, а питатели с полостями для формирования отливок размещены ярусами по всей высоте цилиндрического стояка, причем каждый ярус питателей с полостями для формирования отливок смещен на 90° относительно последующего яруса. Фильтр может быть выполнен из плакированной смеси на стержневых машинах по горячей оснастке, а также может быть керамическим.
На фиг. 1 изображена литниково-питающая система модельного блока для изготовления отливок при литье по выплавляемым моделям, общий вид;
на фиг. 2 - изображен фильтр, вид сбоку;
на фиг. 3 - изображен фильтр, вид сверху;
на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3.
Заявляемая литниково-питающая система модельного блока для изготовления отливок при литье по выплавляемым моделям содержит заливочную чашу 1 с фильтром 2 в ее нижней части и цилиндрический стояк 3, по всей высоте которого в три яруса размещены питатели 4 с полостями 5 для формирования отливок.
Под фильтр 2 в заливочной чаше 1 выполнено посадочное гнездо.
По обе стороны цилиндрического стояка 3 и заливочной чаши 1 выполнены газоотводные каналы 6. При этом газоотводные каналы 6 расположены от верхней части цилиндрического стояка 3 до верхней части заливочной чаши 1, огибая место расположения фильтра 2. Такое расположение газоотводных каналов 6 позволяет скопившемуся газу внутри модельного блока свободно выходить из формы, минуя фильтр 2, и заливаемый в литниковую чашу 1 расплавленный металл.
Питатели 4 с полостями 5 для формирования отливок размещены по всей высоте цилиндрического стояка 3 в три яруса. В каждом ярусе размещено по два питателя 4 с полостями 5, при этом питатели 4 с полостями 5 каждого яруса относительно последующего яруса смещены на 90°. Смещение необходимо для равномерного расположения полостей 5 для формирования отливок вдоль цилиндрического стояка 3.
Фильтр 2 представляет собой цилиндр с девятью сквозными отверстиями диаметром 3,5 мм, при этом на боковой поверхности по всей высоте фильтровального элемента 2 с четырех сторон выполнены выемки. Выемки обеспечивают жесткость фильтра 2, сохраняя его от разрушения, а также выполняют роль дополнительных отверстий, по которым в форму поступает металл. Фильтр 2 изготовлен из плакированной смеси на стержневых машинах по горячей оснастке, а также может быть керамическим.
При диаметре отверстий свыше 3,5 мм количество и размер шлаковых частиц диаметром 3, 5 и 7 мм составляет 10-50%, что приводит к браку отливок, а именно к дефектам по газовым и шлаковым включениям и сорным раковинам.
При диаметре отверстий менее 3,5 мм шлаковые частицы диаметром 5 и 7 мм отсутствуют, а шлаковые частицы диаметром 3 мм составляют 0,5% (данное количество возможно за счет прохождения металла по боковым выемкам фильтра, поскольку через отверстия в фильтре диаметром 2,5 мм шлаковые частицы диаметром 3 мм не проходят), однако в этом случае увеличивается время заполнения металлом формы, что приводит к снижению производительности и к браку отливок по недоливу.
При количестве отверстий в фильтре менее девяти происходит слишком быстрое заполнение формы металлом, при этом шлаковые частицы не успевают всплыть на поверхность заливочной чаши и поступают в полость стояка и отливки, приводя к появлению дефектов в отливках.
Выполнение в фильтре свыше девяти отверстий нежелательно, поскольку при этом фильтр становится менее прочным и может разрушиться.
В цехе точного стального литья Литейного завода ПАО «КАМАЗ» при изготовлении опытной партии отливок 750.10-3701778 «Кронштейн» с заливкой стали 35Л использовали литниково-питающие системы без фильтра и с фильтрами различных типов. Результаты опробования отражены в таблице.
Анализ моделирования шлаковых и газовых включений с подбором оптимальной литниково-питающей системы показал, что попадание шлаковых и газовых частиц в тело отливки без применения фильтра максимально, а с применением фильтра значительно снижено, и при подборе оптимальной литниково-питающей системы показал, что минимальное количество шлаковых и газовых включений наблюдается при использовании фильтра с девятью отверстиями диаметром 3,5 мм.
Литниково-питающая система модельного блока для изготовления отливок при литье по выплавляемым моделям следующим образом.
В заливочную чашу 1 заливают металл, который попадает непосредственно на фильтр 2. При заполнении чаши 1 фильтр 2, снижая скорость потока расплавленного металла, позволяет держать заливочную чашу 1 наполненной металлом. При этом сорные включения и шлаковые частицы всплывают и держатся на поверхности расплавленного металла, а в нижней части заливочной чаши 1 остается чистый металл без неметаллических включений, который по сквозным отверстиям фильтра 2 поступает в цилиндрический стояк 3.
Расплавленный металл начинает выдавливать воздух, находящийся внутри модельного блока. При этом воздух поднимается вверх по цилиндрическому стояку 3 и через газоотводные каналы 6 выходит в верхнюю часть заливочной чаши 1, которая не заполнена металлом. Таким образом, заливаемый металл не встречается со встречным потоком отходящего воздуха из формы и спокойно заполняет внутренние полости литниково-питающей системы модельного блока.
В сравнении с известными техническими решениями, заявляемая полезная модель при незначительных затратах на изготовление обеспечивает качественную очистку металла и имеет следующие преимущества:
позволяет увеличить выход годного литья и повысить качество отливок за счет наличия фильтра и газоотводных каналов, благодаря чему исключается попадание неметаллических включений в литниковую питающую систему, в форму поступает чистый металл и отсутствует скопление газа в форме, а также за счет смещения на 90° каждого яруса питателей с полостями отливок относительно последующего, что позволяет разместить большее количество получаемой продукции.