УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЛИВКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Полезная модель относится к машиностроению и может использоваться для литья изделий из плавящихся материалов, таких как металлы, металлические и неметаллические сплавы, пластики, шлаки и др.
Известно устройство для рафинирования алюминия и его сплавов, включающее расположенный на сливном желобе тигель, разделенный на две камеры, не доходящей до дна перегородкой, и снабженное газораспределительным устройством и фильтром, отличающееся тем, что газораспределительное устройство размещено в первой камере и погружено на глубину 0,8-0,9 высоты камеры, а в качество фильтра использован пенокерамический фильтр, при этом он установлен во второй камере на расстоянии от дна 0,6-0,75 высоты второй камеры (см. заявка на изобретение РФ №94043759/02 опубликованная 27.02.1997 г.).
Известно устройство для отливки изделий из металла, выбранные в качестве прототипа для предлагаемого устройства для отливки изделий из металлов (см. патент на изобретение РФ №2299783 опубликованный 27.05.2007 г.). Устройство для отливки изделий из металла, содержит компрессор для создания давления в рабочей камере, вакуумный насос для создания вакуума в рабочей камере и расположенные в рабочей камере тигель, помещенный в индуктор с высокочастотным генератором, и литьевую форму для формирования отливаемого изделия, помещенную в дополнительный индуктор с высокочастотным генератором, а также содержит ультразвуковой генератор, а дополнительный индуктор снабжен регулирующим устройством для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора от нижнего к верхнему с интервалом не менее 0,8 с.
Недостатком известного устройства, выбранного в качестве прототипа, является то, что разливку металла осуществляют без предварительной фильтрации, что не обеспечивает чистоты кристаллизующегося материала по примесям и тугоплавким неметаллическим включениям.
Технический результат предлагаемого устройства для отливки изделий из металлов и сплавов заключается в обеспечении чистоты кристаллизующегося материала по примесям и тугоплавким неметаллическим включениям при отливке изделий из материала.
Технический результат в устройстве для отливки изделий из металлов и сплавов, содержащем компрессор для создания давления в рабочей камере, вакуумный насос для создания вакуума в рабочей камере и расположенные в рабочей камере тигель, первый нагревательный блок для нагревания материала при его плавлении в тигле, литьевую форму для формирования отливаемого изделия, второй нагревательный блок для нагревания литьевой формы при заливке расплавленного материала, ультразвуковой генератор, достигается тем, что в литьевую форму помещен фильтрующий элемент
В устройстве для отливки изделий из металлов и сплавов первый нагревательный блок может быть выполнен в виде индуктора, в который помещен тигель, причем индуктор снабжен высокочастотным генератором.
В устройстве для отливки изделий из металлов и сплавов второй нагревательный блок может быть выполнен в виде дополнительного индуктора с высокочастотным генератором, снабженного регулирующим устройством для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора от нижнего к верхнему с интервалом не менее 0,8 с., причем литьевая форма для формирования отливаемого изделия помещена в дополнительный индуктор.
На чертеже представлено предлагаемое устройство отливки изделий из металлов и сплавов. В нижней части чертежа изображен лифт, с литьевой формой и ультразвуковым генератором перемещенные из пространства рабочей камеры.
На чертеже приведен пример конкретной реализации первого нагревательного блока выполненного в виде индуктора, в который помещен тигель, причем индуктор снабжен высокочастотным генератором, а так же пример конкретной реализации второго нагревательного блока выполненного в виде дополнительного индуктора с высокочастотным генератором, снабженного регулирующим устройством для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора от нижнего к верхнему с интервалом не менее 0,8 с, причем литьевая форма для формирования отливаемого изделия помещена в дополнительный индуктор.
Предлагаемое устройство отливки изделий из металлов и сплавов, представленное на чертеже, содержит компрессор 1 для создания давления в рабочей камере 2, вакуумный насос 3 для создания вакуума в рабочей камере 2 и расположенные в рабочей камере 2 тигель 4, помещенный в индуктор 5 с высокочастотным генератором 6, и литьевую форму 7 для формирования отливаемого изделия 8, помещенную в дополнительный индуктор 9 с высокочастотным генератором 10, также размещенные в рабочей камере, а также содержит ультразвуковой генератор 11, размещенный под литьевой формой 7, а дополнительный индуктор 9 снабжен регулирующим устройством 12 для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора 9 от нижнего к верхнему с интервалом не менее 0,8 с, причем в верхнюю часть литьевой формы 7 помещен фильтрующий элемент 13. Устройство 12 содержит двигатель, направляющую раму и ролики для перемещения электрода, причем перемещающийся электрод 15 установлен в направляющей раме и приводится в движение с помощью двигателя. Частотный регулятор (частотный преобразователь, преобразователь частоты, частотник, инвертор) скорости вращения, который устанавливается на входе двигателя, позволяет изменять частоту вращения ротора, тем самым меняет скорость перемещающегося электрода 15 и устанавливает заданный временной интервал отключения витков дополнительного индуктора 9. Фильтрующий элемент 13 может быть выполнен в виде пористого фильтра, например таким, какой приведен в патенте на изобретение RU 2174894 С2, 20.10.2001, B22F 3/11, из керамической пастообразной суспензии. В верхнюю часть литьевой формы 7 может быть дополнительно установлена воронка 14 для удержания фильтрующего элемента 13 и возможности его беспрепятственного извлечения. Это устройство может быть выполнено в виде перемещающегося электрода 15. Рабочая камера 2 закрывается крышкой 16 со смотровым окном 17 и сообщается через впускной клапан 18 с компрессором 1 и через выпускной клапан 19 - с вакуумным насосом 3. В тигле 4 имеется отверстие 20. В литьевой форме 7 находится компенсатор 21, литник 22 и отливаемое изделие 8, а под ней так же в рабочей камере 3 расположен ультразвуковой генератор 11, когда он находится во включенном состоянии, а в выключенном состоянии он находится вне рабочей камеры 3. Компенсаторы 21 представляют собой каналы по которым стекает расплавленный материал, в конкретном примере их два, однако их количество и форма могут быть различными. В концевых частях компенсатора 21 имеется литник 22, который заканчивается полостями по форме повторяющими получаемое изделие 8. Ультразвуковой генератор 11 и литьевая форма 7 закреплены на лифте 23, для перемещения в дополнительный индуктор 9.
Под тиглем 4 расположена литьевая форма 7, а под ней расположен ультразвуковой генератор 11. В примере конкретной реализации высокочастотный генератор 6 и высокочастотный генератор 10 располагаются снаружи рабочей камеры 2. В примере конкретной реализации, форма выплавляемых изделий - в виде полуколец. В качестве шихтового материала для плавки могут быть выбраны плавящиеся материалы, металлы, металлические и неметаллические сплавы, шлаки и др. В соответствии с этим воронка 14 может быть выполнена из тугоплавкого керамического материала. Компрессор 1 для создания давления в рабочей камере 2 и вакуумный насос 3 расположены вне рабочей камеры 2. Компрессор 1 посредством патрубков соединен с рабочей камерой 2. Рабочая камера 2 может быть выполнена из тугоплавкого, прочного материала.
Устройство для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора 9 может быть выполнено в виде перемещающегося электрода 15. Перемещение электрода 15 может осуществляться по роликам, с помощью двигателя, с линейной скоростью, чтобы интервал отключения витков дополнительного индуктора 9 не превышал 0,8 с. Электрод 15 может быть выполнен в виде ферромагнитного сердечника. Индуктор 5 и дополнительный индуктор 9 могут быть изготовлены из медной трубки специального профиля, например круглого сечения. Литьевая форма 7 может быть выполнена в виде цилиндра, из песчано-глинистой смеси.
Рассмотрим работу устройства для отливки изделий из металлов и сплавов.
Литьевую форму 7 вместе с ультразвуковым генератором 11 помещают с помощью лифта 23 в дополнительный индуктор 9, расположенный в рабочей камере 2. После загрузки материала в тигель 4 рабочую камеру 2 герметично закрывают крышкой 16, и вакуумный насос 3 через открывшийся впускной клапан 18 создает вакуум в рабочей камере 2. После этого подают электропитание на индуктор 5, на дополнительный индуктор 9 и на ультразвуковой генератор 11. Индукторы 5 и 9 получают питание от высокочастотных генераторов 6 и 10 соответственно. Материал в тигле 4 плавится и через отверстие 20 вытекает через фильтрующий элемент 13 в воронке 14 в литьевую форму 7. На чертеже изображен тигель 4, в котором размещен расплавляемый материал. Индуктор 5 настраивают на определенную мощность, так чтобы поддерживать температуру материала на 50-100 градусов выше температуры его плавления. Как только весь материал вытек, что определяют визуально через смотровое окно 17, отключают индуктор 5 и вакуумный насос 3, открывается впускной клапан 18 и компрессор 1 создает давление в рабочей камере 2. Одновременно с этим перемещающийся электрод 15 начинают перемещать и отключают последовательно от нижнего к верхнему витки обмотки дополнительного индуктора 9. После отключения последнего витка дополнительного индуктора 9 отключают ультразвуковой генератор 11. За счет последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора 9 с определенным интервалом, не менее 0,8 с расплавленный материал в литьевой форме 7 переходит в твердое состояние тоже последовательно - отливаемое изделие 8, литник 22, компенсатор 21. Интервал времени не менее 0,8 с, это необходимый интервал для осуществления наиболее эффективного процесса кристаллизации материала и получения качественных изделий. Процесс кристаллизации материала должен происходить последовательно: сначала в той части литьевой формы 4, где формируется изделие 8, затем в литнике 22 и в последнюю очередь в компенсаторе 21. Совокупность действий - заливка материала через фильтрующий элемент 13, последовательная кристаллизация, создание вакуума, а затем давления и применение ультразвуковых колебаний - обеспечивают максимальное заполнение еще жидким материалом образующегося свободного пространства по мере уменьшения объема при кристаллизации материала в литьевой форме 7, а так же чистоты материала по примесям и неметаллическим включениям. Параметры тонких и сложных по форме изделий определяются при этом только качеством паковочной массы. По сравнению с прототипом обеспечивается технический результат предлагаемого устройства для отливки изделий из металлов и сплавов - это чистота кристаллизующегося материала по примесям и тугоплавким неметаллическим включениям при отливки изделий из материала, за счет заливки расплавленного материала в литьевую форму через фильтрующий элемент 13.