ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОТЛИВКИ БОКОВОЙ РАМЫ ТЕЛЕЖКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА

Предложенная полезная модель относится к литейному производству, а именно к устройствам для подвода расплавленного металла.
Известна литниковая система, раскрытая в статье А.В. Монастырский, В.М. Бубнов, С.П. Котенко, В.В. Балакин «Излом боковой рамы тележки грузового вагона. Анализ технологии производства, пути устранения дефектов» (CADmaster. - 2012. - №5. стр. 60-65). Известная литниковая система содержит стояк, литниковый ход, сопряженный со стояком, и питатели, сопряженные с литниковым ходом и предназначенные для сопряжения с буксовыми (челюстными) направляющими отливки боковой рамы.
Недостатками известного технического решения являются повышенная склонность к размыву стенок отливки в сопряжении питателей и буксовых направляющих и разогрев области в буксовом проеме отливки, склонной к образованию горячих трещин.
Известна литниковая система, раскрытая в патенте России на полезную модель №128528, опубликованном 27.05.2013, и содержащая стояк, литниковый ход, сопряженный со стояком, и питатели, сопряженные с литниковым ходом и предназначенные для сопряжения с нижним поясом отливки боковой рамы.
Недостатками известной литниковой системы являются склонность формы к размыву из-за отсутствия элементов торможения потока, повышенная склонность нижнего пояса к образованию дефектов усадочного характера, а также склонность к образованию горячих трещин в переходе от нижнего пояса к вертикальной стенке рессорного проема в виду разогрева нижнего пояса.
Технической проблемой, решаемой при создании предложенного технического решения, является наличие усадочных дефектов в изготовленных боковых рамах, склонность формы к размыву, склонность к образованию горячих трещин.
Технический результат, который может быть достигнут при использовании предложенного технического решения, заключается в повышении прочности боковой рамы за счет уменьшения литейных дефектов.
Технический результат достигается за счет того, что литниковая система для отливки боковой рамы тележки железнодорожного вагона содержит стояк, литниковый ход, сопряженный со стояком и содержащий горизонтально ориентированный сегмент, вертикально ориентированный сегмент, изогнутый участок, сопряженный с горизонтально ориентированным сегментом и вертикально ориентированным сегментом, питатели, сопряженные с литниковым ходом, и участок, выполненный полусферическим и расположенный в зоне сопряжения литникового хода и питателей, при этом питатели сопряжены с верхним поясом отливки боковой рамы тележки железнодорожного вагона со стороны рессорного проема.
Предпочтительный вариант выполнения предложенного технического решения характеризуется чертежами, где на:
фиг. 1 представлена литниковая система,
фиг. 2 представлена боковая рама.
Литниковая система 1 сифонного типа для отливки боковой рамы тележки железнодорожного вагона, представленная на фиг. 1, обладает симметрией и содержит стояк 2, литниковый ход 3, сопряженный со стояком 2, и питатели 4, сопряженные с литниковым ходом 3, по меньшей мере один участок 5, который расположен в зоне сопряжения питателей 4 и литникового хода 3, и два участка торможения потока (далее - участок торможения). Каждый участок торможения потока предназначен для торможения потока расплавленного металла, что снижает склонность к эрозии формы и обеспечивает более плавное заполнение полости формы расплавленным металлом.
Стояк 2 представляет собой вертикально ориентированный цилиндрический канал, один из концов которого содержит входное отверстие 6 для подвода расплавленного металла в стояк 2, а его второй конец сопряжен с литниковым ходом 3. Стояк 2 предназначен для подачи расплавленного металла в литниковый ход 3. Стояк 2 может содержать уклон книзу, составляющий до 2°, либо его диаметр может быть постоянным по всей его длине. Литниковая система 1 может быть снабжена воронкой или заливочной чашей, предназначенной для приема расплавленного металла из разливочного устройства и подачи его в стояк 2.
Литниковый ход 3 представляет собой канал, предназначенный для подачи расплавленного металла из стояка 2 в питатели 4. Литниковый ход 3 содержит горизонтально ориентированный сегмент 7, два изогнутых участка 8 и два вертикально ориентированных сегмента 9, при этом каждый изогнутый участок 8 сопряжен одним концом с горизонтально ориентированным сегментом 6, а вторым - с одним из вертикально ориентированных сегментов 9. Горизонтально ориентированный сегмент 7 литникового хода 3 сопряжен с упомянутым стояком 2, а его концы плавно переходят в изогнутые участки 8. Каждый изогнутый участок 8 плавно переходит в вертикально ориентированный сегмент 9. Угол между торцами изогнутого участка 8 каждого участка торможения предпочтительно составляет 90°, поэтому вертикально ориентированные сегменты 9 ориентированы параллельно стояку 2. Сечение литникового хода 3 может быть любой формы, предпочтительно круглым. Каждый участок торможения представляет собой один из упомянутых изогнутых участков 8 и сопряженный с ним вертикально ориентированный сегмент 9.
Каждый питатель 4 ориентирован в направлении к стояку 2 и предназначен для подачи расплавленного металла в полость формы, описывающей тело отливки. Пара питателей 4 образует конструкцию в сечении приближенную к U-образной форме. Один из концов каждого из питателей 4 содержит выходное отверстие 10 предпочтительно щелевидное. Питатели 4 горизонтально ориентированы.
Участок 5 представляет собой участок уширения, выполнен полусферическим и предназначен для снижения ударного воздействия потока расплавленного металла о стенку формы.
На фиг. 2 представлен пример использования предпочтительного варианта выполнения предложенного технического решения для получения отливки 11 боковой рамы. С целью упрощения чертежа на фиг. 2 представлена только одна отливка 11 боковой рамы. Очевидно, что предложенное техническое решение может быть использовано для получения по меньшей мере одной отливки боковой рамы в форме.
Расплавленный металл подают в литниковую систему 1. Из стояка 2 поток расплавленного металла поступает в литниковый ход 3. Проходя участок торможения потока, металл замедляется и, выходя из него, ударяется об участок 5. Поток расплавленного металла стабилизируется и поступает в питатели 4. Из питателей 4 расплавленный металл поступает в область верхнего пояса отливки 11 боковой рамы полости формы со стороны рессорного проема 13. Участок 5 обеспечивает плавный проход потока расплавленного металла через питатели 4. Питатели 4 сопряжены с верхним поясом 12 отливки 11 боковой рамы со стороны рессорного проема 13. Аналогичным образом происходит и формирование второй отливки боковой рамы. Подвод расплавленного металла со стороны рессорного проема 13 позволяет получить габарит куста меньше, чем в случае подвода расплавленного металла со стороны стояка, а, кроме того, упрощается процедура удаления остатков питателей, т.к. удаление остатков питателей с верхнего пояса проще, чем с нижнего.
Предложенное техническое решение может использоваться с керамическими трубками и стержнями, при изготовлении отливок рам боковых тележек железнодорожных вагонов в песчаных формах, таких как песчано-глинистые, вакуумно-пленочные, жидкостекольные, песчано-смоляные и др.
При использовании предложенного технического решения могут быть достигнуты по меньшей мере следующие технические результаты:
1. Предложенное техническое решение за счет снижения скорости и стабилизации по меньшей мере одного потока расплавленного металла способствует плавному и быстрому заполнению полости формы расплавленным металлом, уменьшая склонность формы к размыву.
2. Предотвращается разогрев формы вблизи термических узлов отливки, тем самым снижая вероятность образования пригара.
3. Предложенное техническое решение способствует получению оптимального распределения температур на конец заливки, что благоприятно влияет на ликвидацию усадочных дефектов и горячих трещин, что, в частности, повышает надежность и прочность боковой рамы.
4. Снижается склонность отливки к короблению в зоне подвода расплавленного металла, что обеспечивает выполнение отливки с заданными по чертежу параметрами.
5. В случае формы, изготовленной методом вакуум-пленочной формовки, при медленном ее заполнении за счет продолжительного нагрева возможно сгорание пленки в верхней полуформе, что приводит к преждевременной разгерметизации полуформы и последующему обвалу. Предложенное техническое решение позволяет снизить склонность к обвалам в связи с возможностью быстрого заполнения полости формы.
6. Предложенное техническое решение обладает простой и технологичной конструкцией.
Специалисту в области техники очевидно, что количество, форма, строение и конфигурация элементов, например, по меньшей мере одного питателя 4, по меньшей мере одного участка 5, по меньшей мере одного участка торможения, литниковой системы 1 может отличаться от представленных на фигурах. Предложенное техническое решение может содержать по меньшей мере один участок торможения, по меньшей мере один питатель 4, по меньшей мере один участок 5, например, расположенный в зоне сопряжения питателей 4 и литникового хода 3.