УСТРОЙСТВО ЛИТЬЯ ВЫЖИМАНИЕМ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ (ЛВКД)

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в литейном производстве для изготовления отливок способом выжимания с кристаллизацией под давлением (ЛВКД) преимущественно в керамических формах, изготовленных по выплавляемым моделям.
Известно устройство для получения отливок выжиманием с кристаллизацией под давлением с использованием керамических форм, изготовленных по выплавляемым моделям (SU 1830203 A3 B 22 D 18/02, заявл. 07.02.89 г.).
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является техническое решение для получения отливок выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащее контейнер с размещенной в нем керамической формой, изготовленной по выплавляемым моделям, с наружными ребрами, заформованным опорным материалом, размещенную под контейнером облицованную огнеупорным материалом камеру выжиманием для заливки в нее расплава металла, механизм встречного перемещения контейнера и камеры для вытеснения расплава металла из камеры в форму и последующей кристаллизацией металла отливки в форме под давлением за счет сжатия жидкого остатка расплава в камере выжимания (К.А.Медведев, Н.Н.Чернов Литье по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением коррозионно-стойких сталей // Литейное производство №1, 2006 г., с.20-23).
К недостатком этого известного устройства следует отнести:
- большую трудоемкость изготовления керамических форм, т.к. ручная приклейка асбестового шнура на наружную поверхность формы трудоемка, что увеличивает себестоимость отливок;
- большой расход металла на пресс-остаток из-за необходимости иметь в камере жидкий остаток высотой 45-50 мм для обеспечения кристаллизации отливки под давлением. Выход годного при литье по выплавляемым моделям
по известной технологии (ЛВМ) составляет обычно 20÷50%. В случае получения пресс-остатка по ЛВКД более 40 мм выход годного уменьшится примерно в два раза.
Целью предлагаемой полезной модели является устранение отмеченных недостатков, а именно:
- упрощение технологии изготовления керамических форм;
- снижение расхода металла на изготовление отливок, повышение выхода годного;
- снижение себестоимости изготовления отливок.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащем контейнер с размещенной в нем керамической формой, изготовленной по выплавляемым моделям, заформованную опорным материалом, размещенную под контейнером облицованную огнеупорным материалом камеру выжимания для заливки в нее расплава металла, механизм встречного перемещения контейнера и камеры для вытеснения расплава металла из камеры в форму, опорный материал имеет прочность, превышающую (противодействующую) механическое давление на расплав в форме при заполнении и кристаллизации в ней металла отливки, разупрочняющийся после затвердевания отливки, а в донной части камеры выжимания выполнено углубление, в котором расположен поршень для создания давления на расплав в форме при его кристаллизации.
Обычный опорный материал (кварцевый песок) имеет прочность на сжатие меньше механического давления, создаваемого им в расплаве металла, вытесненного в форму, при кристаллизации его под давлением, и не препятствует разрушению керамической формы или ее деформации.
Механическое давление, создаваемое в форме при ЛВКД составляет обычно не более 1 МПа, поэтому в качестве опорного материала могут быть использованы:
- или холодно-химически твердеющие смеси (ХТС), прочность на сжатие которых (на фосфатных связующих через 3 часа выдержки составляет 12÷14 Мпа;
- или ферромагнитные материалы (металлические порошки, дробь), упрочненные электромагнитным полем, создаваемым электромагнитом, расположенным снаружи контейнера, выполненного из немагнитного материала;
- или из легкоплавких сплавов, например, Pb, Sb, Sn, не создающих напряжения в керамических формах при затвердевании за счет Sb.
Все три вида опорного материала могут разупрочняться после затвердевания отливок в керамической форме и свободно удаляться из контейнера. Первые два вида опорного материала засыпаются, а третий заливается. После затвердевания отливок ХТС разупрочняется за счет нагрева, ферроманитный материал разупрочняется за счет снятия электромагнитного поля, легкоплавкий сплав металла расплавляется и сливается из контейнера для повторного использования.
Введение углубления в камеру выжимания с поршнем для подпрессовки позволяет осуществить кристаллизацию металла отливки под давлением с сокращением расхода металла в несколько раз. Например, при диаметре камеры выжимания, равным 250 мм и диаметре вновь введенного углубления, равном 100 мм, расход материала на пресс-остаток уменьшается ~ в 5 раз (при стальном литье).
На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, на фиг.2 - контейнер с керамической формой, заформованный опорным материалом из стальной дроби, и электромагнит, расположенный снаружи контейнера.
В контейнере 1 размещена керамическая форма 2, заформованная опорным материалом из ХТС. Под контейнером 1 расположена камера выжимания 4, облицованная слоем 5 жидкостекольной смеси. На камеру выжимания 4 установлен пуансон 6 с облицовкой 7 и литниковым ходом 8. В облицованную камеру выжимания 4 залит расплав 9 стали 45Л. В донной
части камеры выжимания расположено углубление 10 (диаметром 100 мм при диаметре камеры выжимания 250 мм), в котором расположен поршень 11, связанный с силовым гидроцилиндром вертикального перемещения (на чертеже не показано). Контейнер 1 и камера выжимания 4 снабжены механизмом встречного перемещения (на чертеже не показано).
При использовании в качестве опорного материала ферромагнитных частиц (Фиг.2) контейнер 1 выполнен из стали Х18Н9Т, опорный слой 3 - из стальной дроби, а снаружи контейнера 1 расположен электромагнит 12.
Устройство работает следующим образом.
В контейнер 1 устанавливается керамическая форма 2 и заформовывается опорным материалом из ХТС на фосфатном связующем («Фоскон»-процесс).
В облицованную камеру выжимания 4, установленную неподвижно заливается расплав стали 45Л при температуре 1540°С, после чего на нее устанавливается пуансон 6. При достижении температуры расплава металла 9 равной 1490°С, включается привод вертикального перемещения контейнера 1 вниз, с заданной скоростью. При перемещении контейнера 1, нижний торец его упирается в пуансон 6, который перемещается в камере 4 и вытесняет расплав 9 из камеры 4 в керамическую форму 2 через литниковый ход 8. После заполнения формы 2 производится подпрессовка расплава в форме поршнем 11 при перемещении его вверх в углубление 10. При этом ХТС противодействует разрушению керамической формы. Подпрессовка поршнем производится при создании давления в жидком расплаве, находящемся в углублении 10, в пределах 1 МПа, тогда как прочность ХТС на сжатие составляет 12÷14 Мпа. После затвердевания отливки производится отрыв пресс-остатка от отливки, опорный материал из ХТС разупрочняется и вместе с отливкой извлекается из контейнера, затем процесс повторяется.
Использование полезной модели позволяет упростить изготовление керамических форм, повысить выход годного, а в целом - снизить себестоимость отливок.