ЛИТЕЙНАЯ ФОРМА

Заявляемая полезная модель относится к области металлургии (литейное производство), в частности к конструкции технологических элементов литейной формы, применяемых при изготовлении литых деталей ответственного назначения из различных сплавов (чугун, сталь, алюминий и др.).
Из предшествующего уровня техники известен «Способ изготовления форм для отливки металлических изделий» (патент SU 59669, МПК B22D 27/04, опубл. 30.04.1941) с использованием холодильников, при этом холодильники изготавливают из графита, в частности из отходов электродов.
Из недостатков данного способа можно отметить невысокую стойкость графита и необходимость изготовления дублирующих холодильников в случае износа. Себестоимость холодильников из графита выше, чем у стальных и чугунных.
Также из уровня техники известна конструкция литейной формы и способ формовки металлических изделий с холодильниками, устанавливаемыми на модели (патент SU 96278, заявлено 22 марта 1951 года), в котором для обеспечения правильной геометрии отбеленных элементов отливки холодильники применяют отлитыми в единую жесткую систему.
В данном способе и конструкции литейной формы, при объединении в единую жёсткую систему холодильников, возможны нежелательные литейные дефекты в отливке, связанные с затрудненной усадкой (например, горячие трещины в зонах, смежных зонам установки холодильников).
Из уровня техники известна конструкция литейной разовой формы с холодильниками (патент SU 1063537, МПК B22D 27/04, опубл. 30.12.1983 Бюл. № 48), содержащая рабочие полости, сопряженные с донным холодильником, систему щелевых литниковых каналов, заливочную воронку и закрытую прибыльную полость, сообщающуюся с рабочими полостями вертикальными каналами, система щелевых литниковых каналов расположена над закрытой прибыльной полостью под заливочной воронкой.
Недостатком данной конструкции является необходимость в усложнении литейной оснастки за счет применения выступающих частей для формирования системы вертикальных щелевых каналов, что удорожает оснастку и может являться причиной подрывов и плохой плотности набивки литейной формы.
Из уровня техники известна конструкция литейной разовой формы с холодильниками (патент SU 1741966, МПК B22D 27/04, опубл. 23.06.1992 Бюл. № 23), содержащая верхнюю и нижнюю песчаные полуформы, заформованные в нижней полуформе металлические холодильники, неработающие концы которых выступают за лад полуформы, и снабженная съемным поддоном с открытой полостью для хладагента, размещенным под нижней полуформой.
Недостатком данной конструкции холодильников является необходимость использования дополнительных элементов снаружи литейной формы (емкости с хладагентом), что в большинстве случаев нетехнологично и трудоемко.
Данное техническое решение принято авторами заявляемой полезной модели в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является обеспечение эффективного охлаждения тепловых узлов отливки в процессе её кристаллизации и последующее облегчение процесса удаления (извлечения) холодильника из отливки.
Технический результат от использования заявляемой полезной модели позволяет эффективно охлаждать отливку в зоне установки холодильника, извлекать холодильник из отлитой детали без необходимости применения трудоемких операций выкручивания и механической обработки, за счет исключения его обжима телом отливки в процессе линейной усадки.
Поставленная задача решается, а указанный технический результат достигается тем, что литейная форма, преимущественно с горизонтальным разъемом, содержит верхнюю и нижнюю песчаные полуформы с установленным в нижней/верхней песчаной полуформе или в стержне холодильником, холодильник выполнен в виде металлического каркаса, геометрическая форма которого повторяет геометрию полости отливки в зоне установки холодильника, при этом на поверхности металлического каркаса холодильника, в зоне установки холодильника, нанесен слой облицовочной смеси, контактирующий с отливкой.
Толщина слоя облицовочной смеси, нанесенного на поверхность металлического каркаса холодильника, находится в диапазоне от 5 до 10 мм.
Металлический каркас холодильника выполнен в форме ступенчатого цилиндра.
Холодильник в нижней песчаной полуформе установлен заподлицо с верхней формообразующей поверхностью.
В качестве облицовочной смеси может быть использована формовочная или стержневая смесь.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется графическим материалом.
Фиг. 1 - Формообразующая поверхность литейной формы или модели с установленным в них холодильником.
Фиг. 2 - Холодильник в разрезе.
Фиг. 3 - Отливка с холодильником в разрезе.
На фиг.1 представлена формообразующая поверхность литейной формы или модели с установленным в них холодильником, где 1 - литейная форма или модель, 2 - холодильник.
На фиг.2 представлен холодильник в разрезе, где 3 - металлический каркас холодильника, 4 - слой облицовочной смеси.
На фиг.3 представлена отливка с холодильником в разрезе, где 5 - тело отливки, 6 - полость отливки (показана утолщенной линией), 2 - холодильник.
Фиксатор холодильника на фигурах показан условно.
Литейная форма, преимущественно с горизонтальным разъемом, содержит верхнюю и нижнюю песчаные полуформы с установленным в нижней песчаной полуформе (1) холодильником (2), выполненным в виде металлического каркаса (3), геометрическая форма которого повторяет геометрию полости отливки (6) в зоне его установки. На поверхность металлического каркаса (3) холодильника (2) нанесен слой облицовочной смеси (4), контактирующий с отливкой (5).
Толщина слоя облицовочной смеси (4), нанесенного на поверхность металлического каркаса (3) холодильника (2), находится в диапазоне от 5 до 10 мм.
Опытным путем установлено, что при толщине облицовочного слоя стержневой смеси менее 5 мм, данный слой не удерживается на поверхности металлического каркаса холодильника и рассыпается.
Облицовочный слой толщиной более 10 мм значительно снижает эффективность охлаждения теплового узла отливки.
Металлической каркас (3) холодильника (2) выполнен в форме ступенчатого цилиндра.
Холодильник (2) в нижней песчаной полуформе (1), в частном варианте, установлен заподлицо с верхней ее формообразующей поверхностью.
В результате кристаллизации отливки (5), полость отливки (6) испытывает усадочные процессы и уменьшается в размерах, при этом возникают силы, сдавливающие холодильник (2) внутри полости отливки (6). Благодаря применению облицовочного слоя стержневой смеси (4) не происходит зажатие металлического каркаса холодильника (3), но при этом функция охлаждения отливки (5) в процессе ее кристаллизации выполняется.
Заявляемая в качестве полезной модели литейная форма, внедрена в технологическом производстве в АО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» и подтвердила свою технико-экономическую эффективность, по сравнению с ранее используемыми устройствами.