УСТАНОВКА ПЛАВИЛЬНО-ЗАЛИВОЧНАЯ ДЛЯ ЛИТЬЯ ХУДОЖЕСТВЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Полезная модель относится к области литейного производства и может быть использована при изготовлении художественных отливок из цветных металлов.
Известна установка S 10/GA 1000 производства немецкой фирмы «Линн Электроник» (Магницкий О.Н., Пирайнен В.Ю. Художественное литье - СПб.: Политехника, 1996. - с.179-180), содержащая плавильную и заливочную камеру, тигель и стопор.
В данном устройстве плавка металла производится в среде аргона в графитовом тигле. При достижении необходимой температуры заливки стопор поднимается, и металл непосредственно из тигля через стопорное отверстие перетекает в литейную форму, находящуюся в вакуумируемой заливочной камере.
Основные недостатки использования данной конструкции заключаются в следующем:
- данная конструкция не позволяет получать расплав с высокой жидкотекучестью для получения особотонкостенных отливок;
- для получения тонкостенных отливок требуется значительный перегрев металла, который может привести к повышенной дефектности по усадочным раковинам и пористости отливок.
7
Наиболее близким по технической сущности является установка для воздействия электромагнитным излучением на расплавленный металл (Патент РФ на изобретение №2198945, МПК С22В 9/22, С21В 10/00, С22А 3/00, опубл. 20.02.2003, бюл. №5 «Способ воздействия электромагнитным излучением на расплавленный металл и установка для его осуществления»), содержащая тигель, генератор наносекундных электромагнитных импульсов
(далее НЭМИ), один вывод которого подключен к металлическому электроду в диэлектрической оболочке, находящейся в рабочем объеме тигля, а второй вывод генератора соединен с тиглем.
К недостаткам данного устройства следует отнести отсутствие заливочного узла, так как для заливки форм тигель с обработанным металлом необходимо извлекать из плавильной установки и производить разливку вне рабочего пространства печи. При этом теряются преимущества стопорной заливки в контролируемой защитной атмосфере с принудительным заполнением литейной формы (вакуум + аргон), происходит окисление сплава кислородом воздуха, насыщение водородом, образование неметаллических включений, плен и попадание их в тело отливки с образованием дефектов, следовательно, ухудшается качество отливок.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является создание плавильно-заливочной установки, конструкция которой обеспечивает повышение качества отливок.
Указанная задача достигается тем, что в установке плавильно-заливочной для литья художественных изделий из цветных металлов, содержащей тигель, генератор наносекундных электромагнитных импульсов, один вывод которого подключен к металлическому электроду в диэлектрической оболочке, находящейся в рабочем объеме тигля, а второй вывод генератора соединен с тиглем, согласно полезной модели, диэлектрическая оболочка металлического электрода является стопором, в нижней части тигля выполнено стопорное отверстие, а под плавильной камерой размещена заливочная камера.
Введение стопора и стопорного отверстия в тигле, а также заливочной камеры позволяет плавить и заливать металл в контролируемой защитной атмосфере с принудительным заполнением литейной формы, при этом производить обработку расплава наносекундными электромагнитными импульсами с целью увеличения жидкотекучести расплава, улучшения заполняемости тонких сечений стенок отливок, увеличения плотности
металла, уменьшения газовой пористости, и, тем самым, повышения качества отливок.
Новая плавильно-заливочная установка совмещает преимущества плавки в контролируемой защитной атмосфере, стопорной заливки формы за счет перепада давления в плавильной камере, находящейся в атмосфере инертного газа аргона, и вакуумируемой заливочной камере, а также обработки расплава в жидком состоянии наносекундными электромагнитными импульсами.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где приведена схема установки.
Установка состоит из плавильной и заливочной камер. В плавильную камеру 1 помещают графитовый тигель 2, окруженный нагревателем 3. В дне тигля 2 выполнено стопорное отверстие 4, перекрываемое во время плавки стопором 5. Стопор 5 выполнен пустотелым из огнеупорного керамического материала на основе оксида алюминия. Внутрь стопора 5 помещен металлический электрод 6, который при подключении к генератору НЭМИ 7 является излучателем наносекундных электромагнитных волн. Второй вывод генератора НЭМИ подключен к графитовому тиглю 2. Температура металла контролируется термопарой 8.
В заливочную камеру 9 устанавливают литейную форму 10, изготовленную по выплавляемым моделям из кремнеземисто-гипсовой или кремнеземисто-цементной наливной самотвердеющей формовочной смеси.
Работа предлагаемой установки осуществляется следующим образом. В заливочную камеру 9 устанавливают литейную форму 10. В тигель 2 загружают металлическую шихту, из плавильной 1 и заливочной 9 камер откачивается воздух, в плавильную камеру 1 подается аргон. Металл расплавляется. Затем производится обработка жидкого расплава наносекундными электромагнитными импульсами в течение 8...15 минут. Обработка расплава позволяет увеличить жидкотекучесть расплава, улучшить заполняемость тонких сечений стенок отливок, увеличить
плотность затвердевшего металла, уменьшить газосодержание металла, и, тем самым, повысить качество отливок. Стопорная заливка способствует тому, что неметаллические включения в процессе обработки всплывают наверх, а в литейную форму заливается чистый, с нижних горизонтов тигля металл. После обработки НЭМИ стопор 5 поднимается, и металл заполняет литейную форму 10. После затвердевания металла в форме 10 рабочая полость установки соединяется с атмосферой, и форма 10 извлекается из заливочной камеры 9.
Пример применения установки. Литейную форму изготавливали по выплавляемым моделям из кремнеземисто-гипсовой смеси. После прокалки помещали в заливочную камеру. В графитовом плавильном тигле стопорное отверстие перекрывали керамическим пустотелым стопором, внутри которого находился медный электрод диаметром 5 мм, подключенный к генератору НЭМИ. Второй вывод генератора подсоединен непосредственно к графитовому тиглю. Сам генератор НЭМИ находится вне рабочего пространства печи, подсоединение проводов производится через специальные контакты в корпусе плавильной камеры. Источником НЭМИ служит генератор, обладающий следующими характеристиками: импульсы положительной полярности; амплитуда импульсов А=8000 В; частота повторения импульсов f=1000 Гц; продолжительность τ=0,5 нc; мощность одного импульса 1,3 МВт; потребляемая от источников мощность - не более 10 Вт; коэффициент полезного действия ≈0,5.
5
Заготовки сплава бронзы марки БрО5Ц5С5 ГОСТ 613-79 загружали в тигель, рабочие камеры установки вакуумировали до остаточного давления 10...100 Па, затем в плавильную камеру подавали аргон до рабочего давления 0,5·10 Па и начинали процесс плавки. Температуру контролировали встроенной платино-платинородиевой термопарой. По достижении температуры металла 1100°С нагрев отключали, расплав обрабатывали наносекундными электромагнитными импульсами в течение 10 минут, за это время температура расплава опустилась до 1050°С. Затем
стопор поднимали и заливали форму. Получали художественные отливки «Роза» массой 0,5 кг и минимальной толщиной стенки 0,8 мм. По сравнению с отливками, полученными на данной установке без обработки НЭМИ, а также при обработке НЭМИ в плавильном тигле в обычной атмосфере и последующей заливкой опок на воздухе (прототип), отмечается повышение качества литой поверхности, отсутствие дефектов по недоливам, газовым и неметаллическим включениям.