УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ОТЛИВОК ВАКУУМНОЙ ПРОПИТКОЙ

Полезная модель относится к литейно-металлургическому производству, в частности, к получению пористых литых заготовок (отливок, слитков) из разных металлов и 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 являяется 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 одно отверстие для выхода газов, что недостаточно для своевременного удаления газообразных (горючих) продуктов термодеструкции пенополистирола и приведет при пропитке к их скоплению в корпусе, хлопкам и выбросам жидкого металла через литниковую воронку, к нарушению безопасных методов труда. Устройство не позволяет заранее до пропитки выжигать пенополистирол и удалять из упрочняющих оболочек продукты термодеструкции и, тем самым, избежать хлопки и выбросы металла.
Техническим результатом устройства для получения пористых отливок является создание устройства для получения пористых отливок из разных металлов и сплавов вакуумной пропиткой с использованием в качестве порообразующего наполнителя плакированных гранул пенополистирола, позволяющего до пропитки расплавом засыпки гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой нагреть их до температуры разложения (термодеструкции) пенополистирола и удалить газообразные продукты из упрочняющих оболочек, что позволит избежать хлопков и выбросов жидкого металла, обеспечить надежную, эффективную работу устройства и безопасные условия труда.
Технический результат достигается тем, что устройство для изготовления пористых отливок вакуумной пропиткой, содержащее корпус, надставку с литниковой воронкой, вкладыш-днище и засыпку гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой, снабжено вакуумным поддоном с отверстием и штуцером для соединения с вакуум-системой, уплотнительной прокладкой с отверстием, грузом с центрирующим отверстием и буртом, придавливающим уплотнительную прокладку к вакуумному поддону, при этом корпус установлен на вакуумный поддон через уплотнительную прокладку с возможностью снятия с него, вкладыш-днище выполнен с канавками-вентами, а отверстия в грузе, в поддоне и прокладке соосно сопряжены с канавками-вентами вкладыша-днища.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображено устройство для изготовления пористых отливок вакуумной пропиткой (в сборе), корпус которого с надставкой с литниковой воронкой, днищем-вкладышем и засыпкой гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой установлен в центрирующее отверстие груза на вакуумном поддоне (в разрезе); на фиг.2 - поперечный разрез (сечение 1-1) того же устройства; на фиг.3 - гранулы пенополистирола с упрочняющей оболочкой до нагрева и удаления продуктов термодеструкции (вид «А» - увеличено); на фиг.4 - спеченные пустые оболочки (скорлупки) после термодеструкции пенополистирола и удаления из них газообразных продуктов.
Устройство для изготовления пористых отливок вакуумной пропиткой (фиг.1) содержит корпус 1, установленный на вакуумный поддон 2 с отверстием и штуцером 3 через уплотнительную термостойкую прокладку 4, которая придавлена грузом 5 с центрирующим отверстием и буртом. Сверху корпус 1 снабжен съемной надставкой 6 с литниковой воронкой, а снизу - вкладышем-днищем 7 с канавками-вентами 8. В полости корпуса 1 размещена засыпка 9 гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой.
Работа устройства для изготовления пористых отливок вакуумной пропиткой заключается в следующем. Сначала производят сборку устройства. Для этого на поддон 2 кладут термостойкую уплотнительную прокладку 4 и придавливают грузом 5. Затем в центрирующее отверстие груза 5 ставят на поддон 2 через прокладку 4 корпус 1 с вкладышем днищем 7 с канавками-вентами 8. После чего производят засыпку 9 гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой в полость корпуса 1. Затем сверху на корпус устанавливают надставку 6 с литниковой воронкой. При этом (при сборке) выполняется соосное сопряжение отверстий в грузе 5, в поддоне 2 и прокладке 4 с канавками-вентами 8 вкладыша-днища 7. С помощью шланга, надетого на штуцер 3, устройство соединяют с вакуум-системой (на фиг. 1 не показана). Собранное устройство подготовлено к работе.
Перед заливкой устройства расплавом корпус 1 с надставкой и засыпкой гранул 9 с упрочняющей оболочкой 10 (фиг. 3) снимают с поддона и помещают в печь с регулируемым температурным режимом для выжигания (разложения) пенополистирола. Образующиеся при этом газообразные продукты термодеструкции диффундируют и удаляются через микропоры, микро - и макротрещины (небольшие) в спеченной оболочке в рабочее пространство печи, с вытяжной вентиляцией.
После выжигания пенополистирола из оболочек горячий (или подстывший, или холодный) корпус 1 с пустыми спеченными сферическими оболочками (скорлупками, фиг. 4) устанавливают обратно (на прежнее место) в центрирующее отверстие груза на поддон 2 с обеспечением (центровки) соостного сопряжения отверстий в поддоне 2 и прокладки 4 с канавками-вентами 8 вкладыша-днища 7, подсоединяют и включают вакуум-систему (двигатель, вакуум-насос, вакуум-ресивер с манометром) и производят заливку металлическим расплавом.
Расплав под воздействием разности атмосферного давления и разряжения в корпусе 1 (давления в вакуум-ресивере) поступает через литниковую воронку в корпус, заполняет зазоры (несплошности) в засыпке теперь уже пустых (без пенополистирола) сферических оболочек 12 (скорлупок, фиг. 4), формируя пористое строение в отливке.
Заполнение формы расплавом и затвердевание отливки происходит спокойно, без хлопков и выбросов металла, чем обеспечивается безопасные условия труда (работы).
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 от отливки и вытряхивают пористую отливку путем опрокидывания корпуса.
Размеры пор в получаемых отливках зависят от выбора размеров гранул пенополистирола: крупные гранулы - большие поры, мелкие гранулы - небольшие поры.
Предлагаемое устройство для изготовления пористых отливок вакуумной пропиткой из различных металлов имеет упрощенную конструкцию, технологично, надежно и безопасно в эксплуатации (без хлопков и выбросов металла), позволяет получать качественные пористые отливки с равномерным распределением пор, регулировать размеры (диаметры пор) за счет размеров гранул пенополистирола.
Проведенные эксперименты подтвердили работоспособность предлагаемого устройства и качество получаемых пористых отливок.