УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК

Полезная модель относится к области литейного производства, в частности к вакуумному центробежному литью с вертикальной осью вращения и может быть использована при отливке цилиндрических заготовок из тугоплавких металлов и сплавов, преимущественно титановых.
Вакуумное центробежное литье является одним из наиболее эффективных способов получения отливок из титановых сплавов. Заполнение и образование отливок происходит в вакууме за счет приведения литейной формы во вращение. При вращении литейной формы на заливаемый в нее расплав действует центробежная сила, под действием которой расплав вытесняется в рабочую полость, полностью заполняя ее. Полученные данным способом отливки имеют более плотную структуру, не имеется усадочной раковины, поверхностных дефектов и разнообразных включений. Однако формы, используемые для литья, имеют довольно сложную конструкцию и не пригодны для повторного использования.
Известно устройство для получения фасонных отливок из алюминиевых сплавов, содержащее снабженную приводом металлическую литейную форму с обеспечение возможности вращения вокруг вертикальной центральной оси, в центральной верхней части выполнен металлоприемник, связанный с расположенной под ним литниковой камерой, а в ее периферийной части выполнены рабочие полости, расположенные на одинаковом расстоянии от ее вертикальной центральной оси симметрично одна по отношению к другой. Каждая рабочая полость связана с литниковой камерой посредством литникового канала, расположенного радиально в плоскости, перпендикулярной вертикальной центральной оси формы (патент РФ на изобретение №2284244, МПК B22D 13/06, публ. 27.09.2006).
Недостатком известного устройства является то, что литейная форма выполнена неразъемной вместе с металлоприемником, литниковыми каналами и рабочими полостями. В указанном техническом решении отсутствует возможность визуального контроля внутренней полости формы, что может привести к появлению загрязнений, в том числе и неметаллических включений в отливке. Замена узла литейной формы невозможна без нарушения ее целостности, для чего требуется изготовление новой металлической формы.
Известно устройство для центробежного литья, содержащее разъемную металлическую литейную форму, вращающуюся вокруг своей вертикальной центральной оси, содержащую две полуформы, и привод ее вращения. В центральной верхней части формы выполнен металлоприемник и расположенная под ним литниковая камера. В периферийной части формы на одинаковом расстоянии от вертикальной центральной оси симметрично одна другой выполнены рабочие полости, связанные с литниковой камерой каналами, расположенными радиально в плоскости, перпендикулярной вертикальной центральной оси. В каждом канале установлен с возможностью перемещения вдоль продольной оси литникового канала подвижный литник с головкой на периферийном торце. В каждой рабочей полости установлена сменная изложница с имеющей приемный элемент литьевой формой. Головки подвижных литников и приемные элементы выполнены с возможностью их взаимного герметичного контактирования (патент РФ на изобретение №2748477, МПК B22D 13/06, публ. 25.05.2021) - прототип.
Недостатком данного устройства является трудоемкость процесса формирования сменных изложниц и литьевых форм перед каждой новой заливкой. Кроме того, наличие неметаллической изложницы при контакте ее с расплавом приводит к появлению неметаллических включений и, как следствие, к браку отливки.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель является создание наиболее простой конструкции устройства многократного использования для получения цилиндрических отливок методом центробежного литья.
Техническим результатом, достигаем при осуществлении полезной модели, является повышение производительности за счет сокращения времени на сборку и разборку устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для центробежного литья цилиндрических металлических заготовок, содержащее металлический корпус с вертикальной осью вращения, установленный на вращающейся платформе, прижимную крышку, прибыльную полость и радиально расположенные цилиндрические кристаллизаторы, согласно полезной модели, прибыльная полость выполнена разъемной и образована нижней конусной обоймой, размещенной в основании металлического корпуса, и верхней обоймой, прилегающей к плоскости разъема под воздействием прижимной крышки, а по периферии прибыльной полости выполнены радиальные сквозные отверстия, соосные впускным отверстиям внутренних торцев кристаллизаторов, причем внешние торцы кристаллизаторов герметично закрыты заглушками под действием нажимных винтов, закрепленных в сквозных отверстиях металлического корпуса.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид устройства, выполненный с частичным пространственным разделением элементов.
На фиг. 2 вид сверху.
На фиг. 3 разрез А-А.
Устройство для центробежного литья цилиндрических металлических заготовок содержит металлический корпус 1, установленный на вращающейся платформе 2. В основании металлического корпуса расположена нижняя конусная обойма 3 смыкаемая с верхней обоймой 4, образуя при этом прибыльную полость 5. Симметрично оси вращения корпуса располагаются цилиндрические кристаллизаторы 6. Внутренний торец кристаллизатора прижат к прибыльной полости 5 и связан с ней посредством впускного отверстия 7 прибыльной полости для подачи расплава, а внешний торец кристаллизатора прижат заглушкой 8 под действием нажимного винта 9. Сверху кристаллизаторы прижаты к корпусу прижимной крышкой 10.
Устройство работает следующим образом.
Производится сборка устройства (фиг.1). На нижнюю конусную обойму 3 устанавливаются кристаллизаторы 6 в сборе с заглушками 8, соединяют с верхней обоймой 4. Поджатием нажимных винтов 9 через заглушки 8 кристаллизаторы плотно прилегают к прибыльной полости 5, предотвращая вытекание расплавленного металла. Сверху кристаллизаторы фиксируются прижимной крышкой 10. Затем устройство размещается в камере вакуумной установки и закрепляется на центробежном столе. В плавильном тигле плавится необходимая масса расплава, соответствующая суммарному объему получаемых отливок с учетом объема прибыли, после расплавления металл подается в сливную воронку (на чертежах не показана), посредством которой поступает в прибыльную полость устройства. Поскольку прибыльная полость сообщена непосредственно с кристаллизаторами, металл, находясь под давлением, за счет центробежных сил попадает во внутреннюю полость кристаллизаторов, заполняя ее. Конусная форма нижней обоймы позволяет равномерно распределить жидкий металл по кристаллизаторам. После затвердевания и охлаждения отливок вращение прекращается, устройство снимается с центробежного стола и выгружается из камеры вакуумной установки. Производится разборка формы. Снимается прижимная крышка, верхняя обойма отделяется от нижней, прибыльная полость освобождается от застывшего металла одновременно с кристаллизаторами. Металл прибыльной зоны отрезают, затем отливки извлекаются из кристаллизаторов, которые в дальнейшем вновь могут быть установлены в устройство.
Осуществление полезной модели.
Данное устройство было опробовано для одновременной отливки 8 цилиндрических слитков ∅70 мм из титанового сплава методом центробежного литья в вакуумной дуговой установке. После завершения процесса литья, устройство разбирали и извлекали отливки. Полученные слитки по всему объему имели плотную структуру без литейных дефектов, а разъемная конструкция устройства обеспечивает ее многократное использование.
Таким образом, предлагаемое устройство за счет разъемной конструкции обеспечивает его многократное использование, позволяет повысить производительность, за счет сокращения времени на сборку и разборку формы, значительно упростить этот процесс.