УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК В ФОРМЕ
DEVICE TO PRODUCE CASTINGS

Изобретение относится к литейному производству, в частности к устройствам для получения отливок в футерованных формах, а также для получения лигатуры.
Известны оболочковые формы, содержащие контейнеры, футеровку, оболочку [Технология конструкционных материалов: учебник для ВУЗов // A.M.Дальский, И.А.Арутюнова, Т.М.Барсукова и др. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1985. 448 с. См. стр.146]. Недостатком форм является недостаточная интенсивность охлаждения заливаемого в них металла при получении отливок сравнительно больших размеров. В результате полученные отливки имеют сравнительно крупнозернистую внутреннюю структуру металла и недостаточную его прочность.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является устройство для получения отливок, содержащее форму в виде футерованного контейнера и два устройства для ввода колебаний в кристаллизующийся металл, подключенные к генератору электрических колебаний (патент RU №2376108 С1, 20.12.2009). В заданной точке объема расплава создают локальную зону повышенного давления, инициирующую в этой локальной зоне начало кристаллизации с последующим движением фронта кристаллизации от центра к периферии отливки. Для формирования такой зоны используют пучности давления двух ультразвуковых колебаний от двух источников излучения.
Недостатком этой системы является то, что необходимо вводить сигнал большой мощности, т.к. при прохождении сигнала через границу раздела корпус, футеровка, жидкий металл происходит его отражение и затухание, что снижает эффективность получения массивных отливок в форме.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявляемого устройства для получения отливок в формах, заключается в повышении эффективности процесса получения массивных отливок в формах.
Заявляемое устройство характеризуется следующими существенными признаками.
Ограничительные признаки: форма в виде футерованного контейнера, два устройства для ввода колебаний в кристаллизующийся металл, подключенные к генератору электрических колебаний.
2
Отличительные признаки: каждое устройство для ввода колебаний содержит кварцевую пластину с площадью рабочей поверхности 50-78 мм, которая подключена к генератору электрических колебаний с частотой 18 кГц - 5 МГц.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого устройства и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
Наличие двух источников колебаний позволяет одновременно подавать колебания в кристаллизующийся металл с разных направлений, что усиливает колебания. В результате образующиеся кристаллы металла обламываются и отрываются от стенки футеровки, а их место занимают вновь образующиеся кристаллы металла.
Наличие двух устройств для возбуждения колебаний в кристаллизующемся металле позволяет задавать плотность вводимой в металл энергии колебаний. Кроме этого, изменяя направление вводимых в металл колебаний, можно усиливать вводимые колебания.
Уменьшение частоты вводимых в кристаллизующийся металл колебаний менее 18 кГц приводит к нерациональному уменьшению эффективности вводимых в металл колебаний, проявляющемуся в уменьшении отрыва и обламывания образующихся кристаллов. В результате скорость процесса кристаллизации металла практически не увеличивается.
Увеличение частоты вводимых в кристаллизующийся металл колебаний более 5 МГц приводит к тому, что энергии высокочастотных колебаний оказывается недостаточно для изменения условий кристаллизации металла.
Снабжение устройств для ввода колебаний в кристаллизующийся металл кварцевой пластиной обеспечивает выработку когерентных колебаний, исключает разогрев устройств, что обеспечивает их надежную работу в течение всего времени эксплуатации.
2
Изготовление кварцевой пластины, испускающей колебания с площадью рабочей поверхности менее 50 мм, усложняет технологию ее изготовления и уменьшает ее прочность. Кроме этого, нецелесообразно увеличивается плотность испускаемых колебаний.
2
Изготовление кварцевой пластины, испускающей колебания с площадью рабочей поверхности более 78 мм, приводит к нецелесообразному уменьшению плотности энергии колебаний, вводимых в кристаллизующийся металл. В результате уменьшается эффективность процесса кристаллизации металла в формах.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 приведен внешний вид заявляемого устройства для получения отливок, на фиг.2 - вид А-А фиг.1.
Устройство для получения отливок состоит из контейнера 1 с футеровкой 2, генератора 3 электрических колебаний с двумя устройствами 4 для ввода колебаний в кристаллизующийся металл. Устройство 4 содержит кварцевую пластину 5, прикрепленную к волноводу 6, выполненному в виде прямоугольной полосы из кварцевого стекла. Каждая кварцевая пластина 5 соединена с генератором 3.
Работа устройства осуществляется следующим образом. В контейнер 1 с футеровкой 2 заливают жидкий металл, заводят два устройства 4 и устанавливают их так, чтобы плоскости их волноводов 6 расположились перпендикулярно друг другу, волноводы 6 опускают в жидкий металл. Устройства 4 устанавливают так, что кварцевые пластины 5 расположены над уровнем жидкого металла. При подаче сигнала от генератора 3 на кварцевые пластины 5 они деформируются и деформируют волноводы 6. Волноводы 6 начинают колебаться в жидком металла, вызывая в нем колебания. Колебания, распространяющиеся в металле, воздействуют на зародыши кристаллизации и растущие кристаллы, которые отрываются от стенки футеровки 2 и также обламываются. В результате скорость кристаллизации увеличивается, эффективность процесса в целом возрастает.