ДРОССЕЛЬНАЯ ЛИТНИКОВАЯ СИСТЕМА

Настоящая полезная модель относится к литейному производству, к изготовлению литейных форм, а именно к устройствам для подвода расплавленного металла, и может быть использована при производстве отливок из стали и чугуна.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели является Литниковая система для модифицирования жидкого чугуна (патент РФ №2138361, МПК В22С 9/08, B11D 27/20), содержащая нижнюю и верхнюю полуформы, размещенные в них приемную воронку со стояком, реакционную камеру с подводящим и расположенным ниже уровня разъема полуформ отводящим тангенциальными каналами, шлакоуловитель с установленным под ним в выемке нижней полуформы стержнем-вставкой, и ниже его - камеру-отстойник, при этом отводящий канал реакционной камеры расположен напротив подводящего канала и соединен с шлакоуловителем дополнительным литниковым каналом, размещенным в верхней полуформе.
Недостатками известной литниковой системы являются:
низкое качество литья из-за наличия в литниковой системе трех переходов из верхней полуформы в нижнюю, что замедляет скорость заливки и приводит к дополнительному размыву формы;
низкий выход годного литья из-за увеличенной металлоемкости литниковой системы;
литниковую систему невозможно использовать для производства стальных отливок, поскольку жидкотекучесть стали хуже жидкотекучести чугуна и стержень-вставка с единственной кольцевой щелью приведет к перемерзанию металла и недоливу отливок;
большие габариты стержня-вставки и большая трудоемкость при его изготовлении.
Заявляемое техническое решение направлено на повышение качества литья из черных сплавов.
Технический результат достигается тем, что дроссельная литниковая система содержащит нижнюю и верхнюю полуформы, размещенные в них литниковую чашу с вертикальным стояком, центробежный шлакоуловитель, подводящие и отводящие тангенциальные литниковые каналы, размещенные в верхней и нижней полуформе соответственно, питатель и расположенный под шлакоуловителем в нижней полуформе металлоприемник с установленной в нем вставкой, которая выполнена в виде дросселя и представляет собой основание в виде шайбы с расположенной на нем центральной бобышкой, причем в основании выполнены сквозные дуговые отверстия, сужающиеся от верхней части основания к нижней, боковая поверхность основания имеет коническую поверхность, а центральная бобышка выполнена в виде конуса с округлой верхней частью и расположена в полости центробежного шлакоуловителя.
На фиг. 1 изображена дроссельная литниковая система, общий вид;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;
на фиг. 3 - дроссель;
на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3.
Заявляемая дроссельная литниковая система содержит нижнюю и верхнюю полуформы 1 и 2 соответственно, размещенные в них литниковую чашу 3 с вертикальным стояком 4, центробежный шлакоуловитель 5 с подводящим и расположенным ниже уровня разъема полуформ отводящим тангенциальными литниковыми каналами 6 и 7 соответственно, металлоприемник 8 с установленным в нем дросселем 9 и питатель 10.
Центробежный шлакоуловитель 5 размещен в верхней полуформе 2 и имеет форму бобышки. Непосредственно под центробежным шлакоуловителем 5, также в нижней полуформе 1 размещен металлоприемник 8 с посадочным гнездом под дроссель 9. Подводящий и отводящий тангенциальные литниковые каналы 6 и 7 расположены в верхней и нижней полуформах 2 и 1 соответственно.
Дроссель 9 представляет собой основание 11 в виде шайбы с расположенной на нем центральной бобышкой 12. В основании 11 выполнены сквозные дуговые отверстия 13, сужающиеся от верхней части основания к нижней, а боковая поверхность основания 11 имеет коническую поверхность. Центральная бобышка 12 выполнена в виде конуса с округлой верхней частью.
Коническая боковая поверхность основания 11 обеспечивает литейные уклоны по всей окружности, что позволяет с легкостью установить дроссельную вставку 9 в посадочном гнезде металлоприемника 8. При этом бобышка 11 размещается в полости центробежного шлакоуловителя 5.
Конструкция заявляемой дроссельной литниковой системы соответствует оптимальной скорости заполнения отливки металлом и низким процентом попадания шлаковых частиц в тело отливки.
В результате моделирования, опытного подбора и опробования в производстве ПАО «КАМАЗ» при изготовлении опытных партий отливок выявляют оптимальные сечения заявляемой литниково-питающей системы. Для каждой отливки индивидуально подбирают соотношение площади поперечных сечений стояка, подводящего литникового канала, радиальных отверстий дросселя и питателя.
Дроссельная литниковая система работает следующим образом.
Через литниковую чашу 3 расплавленный металл подается в вертикальный стояк 4 и по тангенциальному подводящему литниковому каналу 6 поступает в центробежный шлакоуловитель 5. При поступлении металла по касательной в центробежном шлакоуловителе 5 образуется центробежный эффект. Металл подвергается завихрению, образуя турбулентный поток, приводящий к раскручиванию металла в шлакоуловителе 5 вокруг центральной бобышки 12 дросселя 9. При этом в шлакоуловителе 5 происходит концентрация шлаковых частиц: наиболее легкие частицы неметаллических включений и газовых раковин (пузырьков) смещаются к центральной бобышке 12 дросселя 9, часть их прилипает непосредственно к поверхности бобышки 12, а часть их поднимается вдоль бобышки 12 в верхнюю накопительную часть шлакоуловителя 5.
Чистый металл, вследствие его более высокой плотности, концентрируется в центробежном шлакоуловителе 5 по его боковой поверхности. Затем через сквозные дуговые отверстия 13 в основании 11 дросселя 9 чистый металл поступает в металлоприемник 8. При этом поток металла преобразуется в ламинарный, и металлоприемник 8 заполняется металлом постепенно, обеспечивая при этом дополнительную очистку металла. Далее, очищенный металл из металлоприемника 8 поступает в тангенциальный отводящий литниковый канал 7 и затем через питатель 10 в полость отливки.
Дроссельная литниковая система опробована в производстве Литейного завода ПАО «КАМАЗ», результаты испытаний положительные. Геометрия дроссельной вставки позволяет использовать турбулентность потока металла для преобразования его в центробежный эффект, обеспечивая при этом равномерное заполнение литейной формы, что улучшает качество очистки металла. Дроссель изготавливают в собственном производстве, на автоматической стержневой машине типа 315Е с вертикальным разъемом стержневого ящика, в котором расположено 5 гнезд, что дает высокую производительность при их изготовлении. Время цикла составляет 50 секунд, следовательно, скорость изготовления одного дросселя - 10 секунд. Стоимость изготавливаемого дросселя ниже стоимости покупного керамического и пенокерамического фильтра в 4 и 25 раз соответственно.
В сравнении с известными техническими решениями, заявляемая полезная модель при незначительных затратах на изготовление обеспечивает качественную очистку металла и имеет следующие преимущества:
позволяет повысить качество литья из черных сплавов за счет наличия в системе дросселя, конструкция которого обеспечивает двойную очистку металла;
позволяет повысить качество литья из черных сплавов за счет геометрии шлакоуловителей, образующей центробежный эффект, обеспечивающий равномерное заполнение литейной формы.