ХОЛОДИЛЬНИК ДЛЯ ОТЛИВОК

Заявленное техническое решение относится к литейному производству, в частности к технологии изготовления чугунных заготовок стеклоформующей оснастки, и может быть использовано для изготовления отливок из чугуна с высокими показателями износостойкости.
При изготовлении отливок расплавленный чугун заливается в полость литейной формы и слои расплава, контактирующие с песчаной литейной формой, затвердевают интенсивнее, чем центральная часть отливки. В результате такого принципа затвердевания чугуна происходит формирование литейных дефектов, таких как усадочные раковины и пористость, а в структуре чугунной отливки образуется недостаточное количество структурно-свободного цементита для повышения ее эксплуатационных характеристик, например, износостойкости. Одним из вариантов устранения данных дефектов литья и получения износостойкой отливки является применение металлических холодильников, помещаемых в песчаную литейную форму и способствующих направленной кристаллизации отливки.
Из существующего уровня техники известно устройство [1], которое состоит из кокиля, содержащего удлиненный металлический корпус равномерной толщины, представляющий собой выпуклую наружную поверхность. При этом металлический корпус применяется в сочетании с песчаной формой, имеющей полость для приема расплавленного металла. Устройство обеспечивает равномерное затвердевание отливок без формирования внутренних дефектов.
Недостатками данного технического решения являются: низкая скорость кристаллизации отливок (невысокое количество цементита литья и, как следствие, низкая износостойкость заготовки) и получение литых заготовок, близкой к Т-образной форме.
Известно устройство [2], которое состоит из плоского холодильника, выполненного из титана или сплава на его основе. Такой холодильник позволяет существенно повысить износостойкость литого материала, и конструктивно прост в изготовлении.
Недостатками данного технического решения являются: высокая себестоимость изготовления титанового холодильника и недостаточная скорость отвода излишек тепла с поверхности чугунной отливки для формирования ее износостойкой (насыщенной цементитом) структуры.
Известно устройство [3], которое состоит из холодильника с умеренной охлаждающей способностью из чугуна и менее теплопроводного, менее плотного по сравнению с чугуном материала, например шамотной крошки. Устройство позволяет снизить трудоемкость изготовления технологической оснастки и себестоимость изготовления отливок.
Недостатком данного технического решения является получение отливок с невысокой долей структурно-свободного цементита литья и, соответственно, низкой износостойкостью.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является устройство [4], которое состоит из стального корпуса с ячейками, заполненными алюминием. Такой металлический холодильник имеет высокую эксплуатационную стойкость за счет снятия термических напряжений с рабочей поверхности корпуса в процессе контакта с расплавленным чугуном, а отливки имеют повышенную износостойкость.
Недостатками данного технического решения являются: сложность конструкции и, как следствие, невозможность изготовления металлического холодильника сложной конфигурации, а также недостаточная скорость затвердевания расплава чугуна.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является повышение скорости отвода излишек тепла от охлаждающейся отливки для формирования в ее структуре структурно-свободного цементита литья, повышающего износостойкость литой заготовки, а также возможность получения отливок сложной конфигурации.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является увеличение в структуре чугуна доли цементита литья.
Технический результат достигается за счет того, что холодильник для отливок включает в себя корпус - металлический холодильник, изготовленный из чугуна, а внутри корпуса дополнительно располагается отверстие, которое используется для подачи и отвода потока воды. Отверстие может быть выполнено в виде цилиндрического канала, проходящего через корпус металлического холодильника насквозь.
Предлагаемая конструкция позволяет ускорить теплоотвод от отливки за чет циркуляции потока воды и сформировать в отливке из чугуна высокую долю цементита литья (до 90% в отдельных ее частях).
Сущность полезной модели поясняется чертежами (фиг. 1), на которых изображено: металлический корпус 1, отверстия для приема 2 и выпуска воды 3.
На фигуре 1 - Металлический холодильник:
1 - корпус металлического холодильника;
2 - впускное отверстие для подачи воды;
3 - выпускное отверстие для спуска воды.
Работает устройство следующим образом: металлический холодильник устанавливается в песчаную литейную полуформу и к нему подводятся металлические шланги для подачи воды. Далее устанавливается циркуляция воды через корпус металлического холодильника и проверяется герметичность сборки конструкции. После проверки на герметичность заливкой «сверху» осуществляется подача расплава чугуна в полость собранной формы для формирования отливки с высокой износостойкостью.
Источники информации
1. United States Patent 3,287,772 T-SHAPED EXTERNAL CHILL Aloysius P. Steinhauser, Granite City, 11, assignor to Amsted Industries Incorporated, Chicago, 111., a corporation of New Jersey Filed May 8, 1964, Ser. No.365,999.
2. SU 512858. Холодильник для отливок. Опубл. 05.05.1976.
3. SU 1340892. Холодильник для отливок. Опубл. 30.09.1987.
4. RU 2294260. Холодильник для отливок. Опубл. 27.02.2007.