ДОРН ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОЛЫХ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ
BURNISHING TOOL FOR CASTING OF HOLLOW INGOTS FROM ALLUMINIUM ALLOYS

Изобретение относится к металлургии, а именно к полунепрерывному, непрерывному, непрерывно-циклическому и циклическому литью полых слитков, преимущественно из алюминиевых сплавов.
Известен дорн для отливки полых слитков, содержащий стакан, наружная поверхность которого выполнена с переменной конусностью, с отверстиями по периметру в донной части, и крышку с патрубком для подвода охладителя [1] (А.с. СССР №137239, МПК B22D 21/04, 1960). Главным недостатком такой конструкции является неравномерность охлаждения гильзы дорна по высоте и периметру, что повышает брак слитков и уменьшает выход годного литья.
Наиболее близким по технической сущности является дорн дорн для отливки полых слитков из деформируемых алюминиевых сплавов, содержащий наружный стакан, наружная поверхность которого выполнена с перемененной конусностью и который имеет по периметру в донной части отверстия для выхода охладителя на слиток, крышку с патрубком для подвода охладителя и внутренний стакан [2] (А.с. СССР №1115847, МПК B22D 11/04 // БИ №36, 1984).
Охлаждение гильзы дорна осуществляется потоками охладителя, движущимися сверху вниз в кольцевом канале между наружным и внутренним стаканами. Основным недостатком данной конструкции является недостаточная охлаждающая способность дорна, что уменьшает производительность литья полых слитков.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение интенсивности охлаждения дорна.
Технический результат заключается в увеличении производительности процесса литья полых слитков из алюминиевых сплавов.
Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом дорне для литья полых слитков из алюминиевых сплавов, содержащем наружный стакан, наружная поверхность которого выполнена с переменной конусностью и который имеет по периметру в донной части отверстия для выхода охладителя на слиток, крышку с патрубком для подвода охладителя и внутренний стакан, при этом внутренний стакан установлен вниз дном и отстоит от наружного стакана на расстоянии 2-50 мм, а на боковой поверхности внутреннего стакана выполнены отверстия диаметром 1-20 мм с шагом по высоте и периметру 2-6 диаметра отверстия.
На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого дорна. Он состоит из наружного стакана 1, наружная поверхность 2 которого выполнена с переменной конусностью. По периметру стакана 1 в его донной части выполнены отверстия 3. Внутри наружного стакана на расстоянии 2-50 мм от него установлен внутренний стакан 4, на боковой поверхности которого выполнены отверстия 5 диаметром 1-20 мм с шагом по высоте и периметру 2-6 диаметра отверстия. Стаканы соединены крышкой 6, которая снабжена подводящим патрубком 7 для подачи охладителя.
Отверстия диаметром менее 1 мм во внутреннем стакане выполнить технически очень трудно. При диаметре отверстий в нем более 20 мм эффективность ударного действия затопленных струй охладителя существенно снижается. При изготовлении отверстий с шагом по высоте и периметру менее 2-х диаметров отверстий уменьшается давление охладителя во внутреннем стакане, что приводит к снижению охлаждающей способности дорна. Если отверстия в боковой поверхности внутреннего стакана выполнить по высоте и периметру с шагом более 6 диаметров отверстий, то это также существенно снижает охлаждающую способность дорна, вследствие появления большого количества зон вне действия ударно-струйного эффекта охлаждения охладителем.
Установить внутренний стакан соосно наружному на расстоянии менее 2 мм от него технически очень трудно. При установке внутреннего стакана на расстоянии более 50 мм от наружного стакана эффективность ударно-струйного действия охладителя будет снижаться из-за тормозящего действия потока охладителя в кольцевом канале между внутренним и наружным стаканами. Охлаждение дорна осуществляется следующим образом. Охладитель из подводящего патрубка под давлением поступает во внутренний стакан и далее равномерно продавливается в виде затопленных струй через отверстия в боковой стенке стакана. Струи охладителя ударяют о внутреннюю поверхность стакана. При этом существенно возрастает турбулентность потока охладителя и значительно уменьшается толщина гидродинамического и теплового пограничного слоя вблизи поверхности охлаждения. Здесь также повышается радиальное гидростатическое давление охладителя, повышая температуру его кипения. Все это увеличивает охлаждающую способность дорна и повышает производительность процесса литья полых слитков.
Пример
Был изготовлен дорн для циклического литья полого слитка с наружным и внутренним диаметрами 106 мм и 78 мм. Внутренний стакан отстоял от наружного на расстоянии 10 мм. На боковой поверхности внутреннего стакана были выполнены отверстия диаметром 4 мм с шагом по высоте и периметру 3 диаметра отверстия. По сравнению с циклическим литьем с использованием обычного дорна, в котором охлаждающие потоки идут вдоль внутренней поверхности наружного стакана, дорн со струйным охлаждением позволяет увеличить производительность процесса литья полых отливок из сплава АК5М2 в среднем в 1,5 раза.
Источники информации
1. А.с. СССР №137239, МПК B22D 21/04, 1960.
2. А.с. СССР №1115847, МПК B22D 11/04 // БИ №36, 1984.