ПУАНСОН ДЛЯ ЖИДКОЙ ШТАМПОВКИ

Пуансон для жидкой штамповки относится к металлургическому производству литья, в частности к литью из алюминиевого сплава.
Известно, что после остывания крупногабаритной тонкостенной алюминиевой отливки происходит объемная усадка, которая равна утроенной линейной усадке, линейная усадка алюминиевого сплава равна 0,9-1,5% (Coogle: www.engineer.bmstu.ru/res/basetech/6/htmi/fondru.htm).
Известен способ, который является аналогом заявляемого технического решения. В зависимости от конфигурации отливки кокиль изготавливают с одним или несколькими разъемами, плоскость разъема кокиля могут быть вертикальными, горизонтальными или комбинированными и неразъемными, сплав заполняет между полостью кокиля и стержнем образуя отливку, после затвердевания отливки кокиль раскрывают и из него выталкивается готовая отливка (A.M. Дальский и др. «Технология конструкционных материалов», Москва «машиностроение» 1977, учебник для вузов, стр 249 последний абзац и стр. 250 первый абзац).
Недостатком известного способа является, что применить его не возможно для снятия с формы крупногабаритной тонкостенной алюминиевой отливки после остывания, так как большинство формы отливок деталей автомобильного кузова и навесных деталей коробчатой формы и тонкостенные. Литье в кокиль позволяет лить качественные отливки толщиной не менее 3 мм.
Усадка в отливках из алюминиевого сплава в габаритных тонкостенных отливках проявляется в коробление и трещинах, которые заключаются в изменение формы и размеров отливки под влиянием усадочных напряжений, возникающих при охлаждении. Ю.А. «Степанов и др. «Специальные виды литья», издательство «машиностроение». Москва1970 г. Смотрите раздел: «Литье выжиманием».
Отливки получаются без трещин при литье намораживанием. При этом геометрия отливки получается - жидкой штамповкой непосредственно в расплаве из сплава алюминия, но ее невозможно снять с формы без разрушения, из-за высоких напряжений от усадки в теле тонкостенной крупногабаритной отливки, которые обтягивают форму с большой силой (заявка на ПМ №2014150119).
Причина этого вида брака (разрушение при съеме), недостаточная податливость формы, в нашем случае пуансона, что является прототипом подаваемого технического решения (A.M. Дальский и др. «Технология конструкционных материалов», Москва «машиностроение» 1977, учебник для вузов, стр. 263, второй абзац сверху).
Известна, бумага высокотемпературная огнеупорная нетканая бумага из керамического волокна производится по специальной технологии, которая обеспечивает высокую механическую прочность, однородность структуры, гибкость, гладкую поверхность, большой диапазон размеров при низкой теплопроводности. Преимущества: гибкость и эластичность; малая плотность; устойчивость к термоударам и теплосменам; низкая теплопроводность; точность типоразмеров; простота при монтаже и резке.
Применение: теплоизоляционные прокладки (стыков, соединений); компенсационные температурные швы; теплоизоляция в стальковшах, изложницах; изоляция индукционных электропечей; противопожарная защита; электроизоляционные прокладки, www.unihim.bн/bumaga_keramic#
Задачей подаваемого технического решения является, изменение объема формы, то есть, сделать податливость формы (в нашем случае пуансона) во время кристаллизации и остывания. А также, убрать или значительно уменьшить усадочные напряжения в стенки отливки влияющих на обтягивающие силы и как следствие образования трещин и затруднительный съем отливки с пуансона.
Сущность заявляемой полезной модели в том, что пуансон (форма) включает в себя следующее, разрезается по вертикали, в центрально точке по взаимно перпендикулярно плоскостям или под требующим углом в зависимости от образующей формы пуансона по периметру, и по горизонтали в месте половинной высоты пуансона. Разрезанные плоскости частей пуансона фрезеруются на величину шестикратной линейной усадки от линейного размера штампуемой отливки для выполнения пружинения от усадки вложены стопки бумаги из керамиковолокна во время кристаллизации и остывания отливки. Отфрезерованные части пуансона имеют подвижное штифтовое соединение при температуре 700°C. И ограничители движения по штифту в виде резьбы с гайкой на одном конце. На другом конце штифта упор движущихся частей пуансона с сопрягающими плоскостями через набивки стопки бумаги для пружинения усадки во время кристаллизации и остывания отштампованной отливки. После сборки всех частей пуансона, за счет пружинения бумаги из керамоволокна пуансон регулируется и фиксируется на требуемый размер по чертежу за счет резьбы и гайки на штифте. Отверстия в частях пуансона от упора и регулировочной гайки штифта закрываются заглушками заподлицо поверхности части пуансона. Зазоры закрываются по периметру пуансона со вставленным керамоволокном между частями пуансона, к одной из частей пуансона крепится стальная шторка толщиной 0,15 мм, винтами подтай, шторка перекрывает зазор на ½ ее ширины и прилегает плотно к подвижной части пуансона для непопадания в зазор расплава. Контактирующие части шторки заостренна под углом не более 10° и смазана высокотемпературной консистентной смазкой «Бентол П марка МВ-3, для снижения сопротивления силы усадки и движения частей пуансона. Также, при нажатии со значительным усилием (10-15 кг) на одну из частей пуансона, бумага из керамоволокна сжимается. Пуансон готов к литью. Опускают матрицу в ванную с расплавом сплава алюминия, матрица заполняется расплавом, затем опускают пуансон до полного смыкания с матрицей в расплаве, закрытый расплав в зазоре межу матрицей и пуансоном (зазор на величину толщины отливки толщина крупногабаритных тонкостенных отливок деталей кузова и его навесных деталей колеблется от 1 до 2.2 мм), медленно поднимается для направленной кристаллизации с верху вниз (литье намораживанием). Во время кристаллизации и остывания напряжения от усадки сжимают керамоволокна и уровнавешиваются за счет пружинения керамоволокна. После полного подъема штампа из расплава, штамп с отливкой охлаждается определенное время и затем раскрывается, и отливка легко снимается с пуансона.
Технический результат подаваемого технического решения заключается в следующем - убрать или значительно уменьшить усадочные напряжения в стенки отливки влияющих на обтягивающие силы и как следствие образования трещин и затруднительный съем отливки с пуансона.
Стоимость материала для изготовления 1 шт. детали из стали 181.84 руб.
Стоимость материала для изготовления 1 шт. детали из алюминия 137 руб.
Экономия по стоимости материала 44,84 руб.
Экономия на годовую программу выпуска автомобилей 200000 шт. 8968000 руб.
Снижение веса автомобиля 2,62 кг.