УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЫХ ОБРАЗЦОВ ИЗ ЧУГУНА

Полезная модель относится к металлургии и литейному производству, в частности к устройствам для изготовления литых образцов для исследования микроструктуры, фазовых превращений при кристаллизации и охлаждении, физико-механических и эксплуатационных свойств чугуна.
При изготовлении литых чугунных изделий необходим постоянный контроль характеристик используемого чугуна (механических, структурных, в частности, шаровидности включений графита и т.д.), который реализуют методом отбора проб и изготовления образцов для испытаний.
Известен разъемный металлический кокиль для отливки проб или образцов, состоящий из двух полуформ, в одной из которых выполнено прямоугольное углубление, длина которого равна половине ширины рабочей полости, а ширина - 1/5-1/3 высоты рабочей полости кокиля (SU 530739, B22D 15/00, опубликовано 05.10.1976).
Недостатком известного способа является заметное отличие структуры и характеристик образцов из литых проб от структуры и характеристик конечного литого изделия, поскольку известное устройство не позволяет варьировать условия заливки и затвердевания образцов, а также необходимость последующей механической обработки поверхности.
Известен образец из чугуна для механических испытаний, который изготавливают механической обработкой литой пробы (отливки или прилива) из чугуна для отливок. Литую пробу отливают в форму, изготовленную из формовочной смеси на основе кварцевого песка или других смесей с аналогичными теплофизическими свойствами (ГОСТ 24648-90 Чугун для отливок. Отбор проб и изготовление образцов для механических испытаний, дата введения 1992.07.01, М., ИПК Издательство стандартов, 2004).
Недостатком образцов, полученных литьем непосредственно в форму с формовочной смесью, является низкое качество поверхность литой пробы, что требует достаточно длительной ее механической обработки, трудоемкость которой увеличивается с повышением твердости чугуна. При твердости чугуна более 58HRC изготовить образцы из заготовок практически невозможно.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для получения стандартных образцов, содержащий две полуформы с вертикальным разъемом, по плоскостям которого выполнены стояк, литниковые каналы и формообразующие полости, расположенные симметрично относительно стояка, отличающийся тем, что первые формообразующие полости выполнены смежно со стояком, вторые и третьи смежны друг с другом, а литниковые каналы выполнены между первыми и вторыми, третьими и четвертыми формообразующими полостями и соединены с прибылью, расположенной над формообразующими полостями (RU 2188741, B22D 15/00, опубликовано 10.09.2002).
Недостатком известного устройства, используемого для литья алюминиевых и магниевых сплавов, также является низкое качество поверхность литой пробы из чугуна, что требует достаточно длительной ее механической обработки, трудоемкость которой увеличивается с повышением твердости чугуна.
Задачей и техническим результатом полезной модели является создание устройства для изготовления литых образцов со структурой, идентичной структуре конечного литого изделия, и поверхностью, не требующей существенной механической обработки.
Технический результат достигается тем, что устройство для изготовления литых образцов, содержащее форму, в которой выполнено углубление, отличающееся тем, что форма выполнена из формовочной смеси, при этом в углублении компактно размещены цилиндрические кварцевые трубки, нижние концы которых на высоту 10-25 мм заполнены формовочной смесью и снабжены газоотводными каналами, а пространство между которыми заполнено формовочной смесью, при этом длина цилиндрических кварцевых трубок на 40-80 мм превышает длину получаемых образцов.
Реализация устройства по полезной модели может быть проиллюстрирована примером с использованием фиг. 1-4, где:
1 - форма из формовочной смеси;
2 - углубление;
3 - кварцевая трубка;
4 - газоотводный канал;
5 - литой образец.
Технический результат достигается тем, что устройство для изготовления литых образцов включает форму 1 из формовочной смеси (фиг. 1, 2, 3), в которой выполнено углубление 2, причем в углублении компактно размещены цилиндрические кварцевые трубки 3, нижние концы которых на высоту 10-25 мм заполнены формовочной смесью и снабжены газоотводными каналами 4, а пространство между кварцевыми трубками заполнено формовочной смесью.
Технический результат также достигается тем, что длина цилиндрических кварцевых трубок на 40-80 мм больше длины получаемых образцов.
Для литья образцов готовят форму 1 из формовочной смеси, в которой выполняют углубление 2 (габариты указаны пунктиром). В углубление 2 компактно устанавливают цилиндрические кварцевые трубки 3, нижние концы которых для исключения пролива расплава чугуна при заливке и изменения положения трубок в углублении 2 на высоту 10-25 мм заполнены формовочной смесью. Длина цилиндрических кварцевых трубок на 40-80 мм больше длины получаемых образцов, поскольку в верхней части кварцевых трубок при затвердевании расплава чугуна локализуются дефекты отливки, которые впоследствии удаляют. Пространство между кварцевыми трубками заполняют формовочной смесью.
Газоотводные каналы 4 в песчаной форме выполняют с помощью длинной вентиляционной иглы. Песчаные формы для изготовления конечного изделия и анализируемых литых образцов изготавливают из одной формовочной смеси. В процессе заполнения рабочей полости песчаной формы жидким металлом цилиндрические кварцевые трубки нагреваются до температуры заливаемого расплава. Благодаря этому улучшаются условия заполнения их расплавом, которое происходит при достижении уровня жидкого металла в рабочей полости формы выше высоты цилиндрических кварцевых трубок, установленных в ней. После выбивки из формы у образцов удаляют верхнюю часть. Полученные образцы 5 (фиг. 4) имеют высокую чистоту рабочей поверхности. При предъявлении высоких требований к размерной точности образцов доводку их осуществляют методом шлифования.
Устройство по полезной модели позволяет одновременно получать образцы различного диаметра, моделирующих условия затвердевания и охлаждения отливок с разной толщиной стенки, сохраняя при этом идентичность тепловых условий затвердевания и охлаждения проб и, соответственно, исследуемых образцов, при этом их структура идентична структуре анализируемой отливке.