ГАЗИФИЦИРУЕМАЯ МОДЕЛЬ СФЕРИЧЕСКОЙ ПРИБЫЛИ

Полезная модель относится к литейному производству, в частности к газифицируемой модели прибыли для изготовления стальных и чугунных машиностроительных литых заготовок.
Известны открытая (круглого или прямоугольного сечения) и закрытая (полусферическая) прибыли с вставками в виде брикета, втулки или засыпки из экзотермической смеси. Засыпку экзотермической смеси используют при применении открытых прибылей. Модели таких прибылей, как и модели самих отливок в основном изготавливают из металла механической обработкой и закрепляют на подмодельной плите. Формовку полостей прибылей производят одновременно с формовкой полостей отливок, при этом в полости прибылей проставляют экзотермические вставки. Прибыли с экзотермическими вставками располагают над массивными местами (тепловыми узлами) отливок. При заполнении полости прибыли металлом происходит возгорание и горение экзотермической смеси, вызывающее местный разогрев металла (до ~1700-1800°С), что увеличивает время и улучшает условия питания отливки, позволяет снизить расход металла на прибыль, уменьшить брак по усадочным дефектам, повысить выход годного литья (Новохацкий, В.А. Малоотходная технология производства стальных отливок с экзотермическими прибылями / В.А.Новохацкий, А.А.Жуков, Ю.И.Макарычев. - М.: Машиностроение, 1986.).
Недостатками данных прибылей являются трудоемкость их изготовления сначала в литье, а затем путем механической обработки на станках, монтаж модели прибыли вместе с моделью отливки на подмодельной плите, что требует значительных материальных затрат, ухудшающих технико-экономические показатели их применения.
Наиболее близкой к предлагаемой модели является газифицируемая модель сферической (шаровой) прибыли, полученная из гранул пенополистирола в пресс-форме тепловым ударом, снабженная местом для установки песчаного стержня (Степанов, Ю.А. Литье по газифицируемым моделям // Инженерная монография по литейному производству / Ю.А.Степанов, Д.С.Гришин, В.П.Кирпиченков, В.А.Павлов, B.C.Шуляк. - М.: Машиностроение, 1976; с.55-56, рис.34; Шуляк, B.C. Литье по газифицируемым моделям / B.C.Шуляк. - СПб: НПО «Профессионал», 2007; с.61, с.63, рис.2.11 и рис.2.12).
Недостатками данной прибыли являются выполнение из гранулированного пенополистирола в пресс-форме с местом только для установки песчаного стержня; трудности, связанные с формованием мест для установки брикета, втулки или засыпки из экзотермической смеси одновременно с изготовлением газифицируемой модели из гранул пенополистирола в пресс-форме.
В этой связи важнейшей задачей является создание нового типа газифицируемой модели сферической прибыли, выполненной из блочного (или плиточного) пенополистирола (пенопласта), с повышенной эффективностью питания отливки жидким металлом в период ее затвердевания, с пониженным расходом металла на прибыль, повышенным выходом годного литья и пониженным процентом брака по дефектам усадочного происхождения, что позволит обеспечить более эффективную работу прибыли, создать малоотходную технологию производства высококачественных отливок.
Техническим результатом заявляемой модели прибыли является создание новой газифицируемой модели сферической прибыли более технологичной, выполненной из блочного (плиточного) пенопласта механической обработкой (фигурной резкой), с размещением места с установленной в нем вставкой в виде брикета, втулки или засыпки из экзотермической смеси, что обеспечит высокую эффективность работы прибыли, позволит создать малоотходную технологию высококачественных отливок.
Указанный технический результат достигается тем, что газифицируемая модель сферической прибыли, выполненная из пенопласта с местом установки вставки, выполнена из блочного пенопласта и содержит цилиндрическую часть и полусферу, соединенные между собой по сопрягаемой поверхности, при этом место для установки вставки выполнено в цилиндрической части соосно модели, а вставка выполнена из экзотермической смеси.
Причем, вставка выполнена в виде брикета.
При этом вставка выполнена в виде втулки.
Кроме того, вставка выполнена в виде засыпки.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена газифицируемая пенопластовая модель сферической прибыли с местом, выполненным в ее цилиндрической части соосно модели, с установленной в нем вставкой, выполненной в виде брикета из экзотермической смеси; на фиг.2 - газифицируемая модель сферической прибыли с вставкой в виде втулки из экзотермической смеси; на фиг.3 - газифицируемая модель сферической прибыли с вставкой в виде засыпки из экзотермической смеси.
Газифицируемая модель сферической прибыли в собранном виде состоит из двух частей, выполненных из блочного пенопласта механической обработкой. Первая - цилиндрическая часть 1, вторая - полусфера 2, соединены между собой по сопрягаемой поверхности 3 склеиванием. В цилиндрической части 1 соосно модели расположено место для вставки, выполненной из экзотермической смеси.
Вставка выполнена в виде брикета 4 (фиг.1); вставка выполнена в виде втулки 5 (фиг.2); вставка выполнена в виде засыпки 6 (фиг.3).
Работа газифицируемой модели сферической прибыли заключается в следующем. При заливке формы (на фиг. не показано) жидким металлом пенопласт цилиндрической части 1 удерживает брикет 4 из экзотермической смеси в соосном положении модели. Под воздействием тепловой энергии поступающего снизу металла в формируемую пенопластовой моделью полость прибыли происходит деструкция (плавление, испарение, газификация) пенопласта модели. По мере заполнения объема прибыли, занимаемого моделью, включая полусферу 2 в результате деструкции пенопласта брикет 4 обнажается и вступает в контакт с жидким металлом. Происходит воспламенение, а затем горение экзотермической смеси, вызывающее повышение температуры металла, заполнившего прибыль. Далее прибыль действует (работает) по принципу обычной экзотермической прибыли. Возможность располагать места установки брикета, втулки и засыпки из экзотермической смеси в заданных уровнях по высоте (выше, ниже или посередине) цилиндрической части 1 модели прибыли позволяет регулировать время начала (раньше или позже) действия экзотермической смеси.
Работа газифицируемой модели сферической прибыли с вставкой, выполненной в виде втулки 5 (фиг.2) и вставкой выполненной в виде засыпки 6 (фиг.3) из экзотермической смеси, аналогична работе модели с вставкой выполненной в виде брикета 4 (фиг.1), хотя имеют свои особенности.
При заполнении полости прибыли, формируемой моделью прибыли с втулкой 5 (фиг.2), по мере деструкции пенопласта происходит контакт жидкого металла с экзотермической смесью по круговой внутренней поверхности втулки. От температуры металла произойдет воспламенение и горение экзотермической смеси, что вызовет интенсивный разогрев металла до более высокой температуры, обеспечивающей высокую жидкотекучесть и питание отливок в течение продолжительного времени.
При заполнении полости прибыли, формируемой моделью прибыли с засыпкой 6 (фиг.3) по мере деструкции пенопласта жидкий металл вступает в контакт с экзотермической смесью, расходящейся по всей поверхности зеркала металла. С момента контакта немедленно происходит воспламенение и горение экзотермической смеси, вызывающее нагрев металла до более высокой температуры, чем обеспечивается повышение жидкотекучести и увеличение времени питания отливки.
Предложенная газифицируемая модель сферической прибыли с вставками в виде брикета, втулки или засыпки из экзотермической смеси пригодна для формовки как прибыли (верхней) прямого действия при установке ее на тепловой узел, так и прибыли (боковой) отводной при питании теплового центра через шейку сбоку.
При запуске в массовое производство отливок ответственного назначения (во избежание вспышки брака) отъемная единичная газифицируемая модель сферической прибыли (или группа таких прибылей) позволяет экспериментально, проведя ряд опытных формовок и заливок, меняя при этом места ее (их) установки (установок), добиться высокоплотного строения металла в опасных местах отливок.
Газифицируемая модель сферической прибыли технологична, экономична в изготовлении, ее применение позволяет снизить расход металла на прибыли, повысить качество и процент выхода годного литья.