МАШИНА ДЛЯ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ ПОД ДАВЛЕНИЕМ

Полезная модель относится к машинам литья под давлением, а именно к машинам литья под низким давлением (далее по тексту ЛНД) в многоразовые металлические, а также разовые: пеногипсовые, керамические, формы из холодно-твердеющих смесей (ХТС) и другие. Полезная модель может быть использована как единое конструктивное решение а также как элементная база для создания новых машин ЛНД, а также модернизации уже имеющихся.
Из существующего уровня техники известна установка литья под низким давлением, содержащая кокильный станок с литейной формой, герметичную печь с ванной, механизм горизонтального перемещения печи и металлопровод, связанный с приемной чашей, соединяющий ванну печи с полостью литейной формы, при этом печь снабжена раздаточными герметичными камерами, сообщающимися с ванной печи, металлопровод размещен в раздаточной герметичной камере, а приемная чаша закреплена на верхнем торце металлопровода, конструкции НПО «НИИТавтопром», (авторское свидетельство СССР №1156839, МПК B22D 18/04, публикация 23.05.85 г.).
Недостатком данной установки ЛНД является жестко регулируемый закон подачи расплава в форму, приводящий к несоблюдению оптимального режима заполнения формы, гидроударам, турбулентностям и как следствие увеличению брака отливок.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является установка ЛНД модели 4297 фирмы ЗАО «ЛИТАФОРМ», состоящая из печи с двумя металлопроводами, двумя позициями: загрузки - выгрузки форм и заливки форм. Сбоку печи размещен заливочный люк с герметичной крышкой для заливки сплава. Печь снабжена термопарой контроля температуры металла. На крышке печи размещен механизм поворота форм с позиции заливки на позицию простановки. В крышке печи смонтирован спиральный нагреватель, снабженный термопарой контроля температуры нагревателя. На двухплечевом рычаге механизма поворота форм с позиции заливки на позицию простановки закреплены подпружиненные ложементы, в которые устанавливают формы. Также на крышке печи смонтированы: механизм прижима и подрыва форм и механизм съема форм. Траверса механизма съема форм имеет возможность поворота для удобства смены металлопроводов. Работает установка циклично и управляется с пульта управления.
Указанная конструкция обеспечивает точное регулирование давления заливки с его компенсацией при падении уровня сплава в ванне печи. Точность поддержания уровня сплава в металлопроводе обеспечивается командоконтроллером, работающим в сочетании с пневмоэлектронным прибором «Сапфир». (Журнал «Литейное производство», №10 за 1997 год, стр.31).
Недостатком данных машин ЛНД является невозможность регулировки скорости подачи расплава в форму непосредственно в процессе заливки и невозможность регулировки давления выдержки металла в форме в течение и всего цикла кристаллизации, сложной переналадке оборудования под технологию отливок различной номенклатуры и как следствие увеличению брака, особенно для сложных отливок и снижению производительности. Задачей разработки полезной модели является оптимизация технологического процесса литья под низким давлением, а именно возможность регулировки скорости заполнения формы металлом в процессе всего цикла заливки и возможность регулировки давления выдержки металла в форме в течении всего цикла кристаллизации.
Ожидаемым техническим результатом является создание унифицированной, быстропереналаживаемой, высокопроизводительной машины литья под давлением, обеспечивающей требуемые технологические параметры, а именно гибко-регулируемые: скорость заполнения формы металлом без гидроударов и турбулентности и давление выдержки металла в форме и как следствие, позволяющей получать сложные отливки гарантируемого качества с различной металлоемкостью и с большим диапазоном разницы толщины стенок от 1,6 мм до массивных, без плавного перехода для широкой гаммы отливок предприятий автомобилестроительного, оборонно-промышленного, авиастроительного, приборостроительного, ракетно-космического комплексов.
Технический результат достигается за счет того, что машина литья под давлением, содержащая печь с герметичной крышкой, на которой размещены металлопроводы, обогреваемые литниковые втулки, механизм прижима и подрыва форм, механизм поворота форм с позиции простановки на позицию заливки и механизм съема форм, а также содержащая систему пневмооборудования, электрооборудование и систему управления, снабжена двумя трубопроводами подачи рабочего газа для управления процессом заливки: основным и дополнительным, а также трубопроводом для управления компенсационным давлением в печи, причем на всех трубопроводах установлены электропневматические преобразователи давления, управляемые электронной системой с обратной связью с микропроцессорным контроллером. При этом основной и дополнительный трубопроводы могут быть выполнены как с одинаковым сечением, так и с различным, в зависимости от рабочего объема печи и номенклатуры отливок. Кроме того литниковая втулка выполнена с накопительной полостью для межоперационной выдержки дозы металла и снабжена высокоточной системой поддержания и контроля температуры.
Данные решения позволяют расширить диапазон регулирования скорости изменения подъема давления и соответственно диапазон скорости заливки формы, а также обеспечить плавный переход от высокой скорости к низкой и наоборот. При этом значения изменения давления в процессе цикла заливки могут задаваться оператором как программными средствами, так и по точкам на сенсорном дисплее, в соответствии с технологическими требованиями получения каждой из представленной номенклатуры отливок, и при этом отображаются на дисплее панели оператора в режиме реального времени в виде графика. Также оператор программными средствами или по сенсорным точкам рабочей панели может задать требуемое время выдержки формы под необходимым давлением для полной кристаллизации отливки. Введение отдельной линии подачи рабочего газа только для управления компенсационным давлением в печи позволяет с большой точностью поддерживать уровень металла как в металлопроводе, так и в литниковой втулке. Это гарантирует отсутствие гидроударов и турбулентности при заливке форм. Также точность поддержания компенсационного давления обеспечивает нахождение рабочей дозы расплава в обогреваемой литниковой втулке, снабженной высокоточной системой поддержания и контроля температуры, что гарантирует соблюдение температурных параметров металла. Непосредственно близкое расположение литника и основного металла в литниковой втулке обеспечивает питание отливки на протяжении всего процесса ее кристаллизации и уменьшает усилие подрыва формы.
Техническим результатом является создание унифицированной, быстро-переналаживаемой, высокопроизводительной машины литья под давлением, позволяющей получать сложные отливки гарантируемого качества с различной металлоемкостью и с большим диапазоном разницы толщины стенок от 1,6 мм до массивных, без плавного перехода.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг.1 - машина литья под давлением главный вид
На фиг.2 - вид А
На фиг.3 - поперечный разрез Б-Б
На фиг.4 - поперечный разрез В-В, где:
1 - печь, 2 - герметичная крышка, 3 - металлопроводы, 4 - обогреваемые литниковые втулки, 5 - механизм прижима и подрыва форм, 6 - механизм поворота форм с позиции заливки I на позицию простановки II, 7 - механизм съема форм, 8 - люк для заливки металла, 9 - крышка люка, 10 - панель нагревательная, 11 - термопара контроля температуры нагревателей, 12 - термопара контроля температуры металла, 13 - термопара контроля температуры литниковых втулок, 14 - форма, 15 - ложемент, 16 - основной трубопровод подачи рабочего газа в печь, 17 - дополнительный трубопровод подачи рабочего газа в печь, 18 - электропневматический преобразователь давления основного трубопровода, 19 - электропневматический преобразователь давления дополнительного трубопровода, 20 - трубопровод подачи рабочего газа в печь для управления компенсационным давлением, 21 - электропневматический преобразователь давления трубопровода подачи рабочего газа в печь для управления компенсационным давлением, 22 - аналоговый датчик контроля давления в печи, 23 - система пневмооборудования, 24 - электрооборудование, 25 - электронная система управления.
Машина литья под давлением состоит из печи 1 ванного типа, снабженной герметичной крышкой 2, на которой закреплены два металлопровода 3, соосно с которыми установлены обогреваемые литниковые втулки 4. Также на крышке 2 смонтированы: механизм прижима и подрыва форм 5, механизм поворота форм с позиции заливки I на позицию простановки II 6 и механизм съема форм 7. Сбоку печи 1 размещен люк для заливки металла 8, снабженный герметичной крышкой люка 9. Внутри крышки 2 размещена панель нагревательная 10, снабженная термопарой контроля температуры нагревателей 11. Печь 1 оснащена термопарой контроля температуры металла 12. Обогреваемые литниковые втулки, в свою очередь снабжены термопарами контроля температуры литниковых втулок 13. Заливаемые формы 14 установлены в ложементах 15 механизма поворота форм с позиции заливки I на позицию простановки II. К печи 1 подведены основной трубопровод подачи рабочего газа в печь 16, оснащенный электропневматическим преобразователем давления основного трубопровода 18 и дополнительный трубопровод подачи рабочего газа в печь 17, оснащенный электропневматическим преобразователем давления дополнительного трубопровода 19, а также трубопровод подачи рабочего газа в печь для управления компенсационным давлением 20 также оснащенный электропневматическим преобразователем давления трубопровода подачи рабочего газа в печь для управления компенсационным давлением 21. Полость печи соединена с аналоговым датчиком контроля давления в печи 22. Рядом с печью расположены в шкафах: система пневмооборудования 23, электрооборудование 24 и электронная система управления 25. Машина работает следующим образом.
Расплав металла заливают в печь 1 через люк 8, который затем герметизируют крышкой 9. После достижения требуемой температуры металла, посредством нагрева панелью нагревательной 10, при непрерывном контроле температуры нагревателей термопарой 11 и температуры металла термопарой 12, оператор выставляет начальное компенсационное давление, обеспечивающее положение верхнего уровня расплава в обогреваемых литниковых втулках 4 и вводит алгоритм подъема компенсационного давления, по мере расходования металла. Управление компенсационным давлением производится электронной системой управления 25 подачей в печь рабочего газа по трубопроводу 20. При этом давление подаваемого газа регулируется электропневматическим преобразователем давления 21. Далее оператор включением требуемой программы или по сенсорным точкам рабочей панели системы управления 25 задает требуемый график подъема рабочего давления в печи, и соответственно скорость заливки формы и время выдержки формы под необходимым давлением для полной кристаллизации отливки. По достижении заданной температуры литниковых втулок, контролируемой термопарами 13 установка готова к работе. В подпружиненные ложементы 15, находящиеся на позиции I, устанавливают две гипсовые формы 14 (соответственно в каждый из двух ложементов). Затем механизм поворота 6 поворачивается на 180° и формы 14 останавливаются на позиции заливки II. После этого механизмом прижима 5 формы 14 прижимаются к литниковым втулкам 4.
у
у
После прижима форм 14 во внутренний объем печи 1 подается, по определенному, заданному для каждой отливки закону под избыточным заданным давлением рабочий газ, например азот, который, давя на зеркало сплава, вытесняет его через металлопроводы 3 и литниковые втулки 4 в формы 14. Управление скоростью подъема рабочего давления осуществляется последовательным или одновременным открытием - закрытием основного 16 (сечением Д=50) и дополнительного 17 (сечением Д=Т5) трубопроводов подачи рабочего газа в печь, а также регулировкой давления в основном трубопроводе электропневматическим преобразователем давления основного трубопровода 18, а в дополнительном трубопроводе - электропневматическим преобразователем давления дополнительного трубопровода 19. Контроль давления в печи контролируется аналоговым датчиком давления в печи 22. Далее металл выдерживается под заданным избыточным давлением до затвердевания отливки, после чего давление газа в печи 1 снижается до компенсационного и уровень сплава опускается до исходного. После того как завершена заливка металла в литейные формы 14, производят подъем в исходное положение механизма прижима и подрыва форм 5. Подпружиненные ложементы 15 отрывают литник отливки и отжимают формы 14 от литниковых втулок 4. Затем вновь включается механизм поворота 6, переносящий формы 14 в ложементах 15 с позиции I на позицию II.
В процессе заливки первой пары литейных форм 14 на позиции I в пустые ложементы 15 устанавливают две новые литейные формы, которые при повороте механизма поворота 6 поступают на заливку. Залитые формы выталкиваются из ложементов 15 с помощью механизма съема форм 7. Затем формы 14 удаляют на последующие технологические операции и в освободившиеся ложементы 15 устанавливают новую пару форм 14.
Далее технологический цикл повторяется.
Работа исполнительных механизмов осуществляется пневмоприводами, управляемыми системой пневмоуправления 23 по командам электронной системы управления 25. Электрооборудование 24 обеспечивает питание нагревательной панели 10 и всех приборов электронной системы управления 25.