УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАЛИВКИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ВАКУУМНЫМ ВСАСЫВАНИЕМ

Полезная модель относится к литейному производству, в частности технологическому оборудованию для заливки литейных форм вакуумным всасыванием.
Уровень техники
Из патентной литературы известны устройства для заливки литейных форм вакуумным всасыванием, содержащие герметизированные камеры для литейной формы и тигля с металлом, трубопроводы подключения к вакуумной системе герметизированной камеры для литейной формы и подачи давления в герметизированную камеру с тиглем с металлом, металлопровод с герметизированным элементом и приводы перемещения герметизированных камер. (см. аналоги: патенты РФ №2108892, опубл. 1998; 2023533, опубл. 1994; 2172227, опубл. 2001; а также патенты США №4589466, 1986; 4982777, 1991; 5069271, 1991; ЕР №0457502, 1995; DE №3222541, 1985).
Наиболее близким аналогом - прототипом является устройство, с помощью которого осуществляется способ литья вакуумным всасыванием, содержащее герметизированные камеры для литейной формы и тигля с металлом и индуктором, металлопровод с пробкой на его нижнем торце, приводы перемещения герметизированных камер для литейной формы и тигля с металлом и индуктором, отдельный привод с подвижным уплотнением для перемещения тигля с металлом внутри герметизированной камеры и трубопроводы вакуумирования герметизированной камеры с литейной формой и подачи давления в герметизированную камеру с тилем с металлом и индуктором (см. Авторское свидетельство СССР №1683863, опубл. 1991).
Недостатком прототипа является невозможность создания регулируемого дифференцированного давления в полости герметизированной камеры, литейной формы и над металлом в тигле, а также разливать высокореакционные металлы.
При проектировании установки была поставлена задача устранить недостатки прототипа и обеспечить установкой достижение следующего технического результата повышение: качества литья путем создания регулируемого дифференциального давления в полости литейной формы и над металлом в тигле, энергосбережения и расширения номенклатуры разливаемых на установке металлов, а также снижение брака литья по газовой пористости и для разливаемых на установке высокореакционных металлов.
Достигаемый технический результат заявляемой полезной моделью заключается в повышении: качества литья путем создания регулируемого дифференциального давления в полости литейной формы и над металлом в тигле, энергосбережении и расширении номенклатуры разливаемых на установке металлов, а также снижении брака литья по газовой пористости и для разливаемых на установке высокореакционных металлов.
Сущность заявляемой полезной модели
Установка для заливки литейных форм вакуумным всасыванием содержит герметизированные камеры для литейной формы и тигля с металлом и индуктором, металлопровод с пробкой на его торце, приводы перемещения герметизированных камер и тигля с металлом и индуктором, трубопроводы подачи вакуума в герметизированную камеру для литейной формы и подачи давления в герметизированную камеру с тиглем с металлом и индуктором, отличается тем, что герметизированные камеры связаны единым трубопроводом подачи давления выполненным гибким, тигель с металлом снабжен крышкой с отверстием для прохода металлопровода и отверстиями для соединения атмосферы герметизированной камеры с атмосферой над металлом в тигле, дополнительно содержит редукционные клапаны в герметизированных камерах, а пробка металлопровода выполнена в виде пластины с отверстием, расположенным в плане сечения металлопровода.
Заявляемая полезная модель (ПМ) поясняется чертежами, где на:
Фиг.1. - показан общий вид установки для заливки литейных форм вакуумным всасыванием;
Фиг.2. - серпантийный канал из огнеупорных элементов по патенту - аналогу РФ №2108892;
Фиг.3. - магнитно-управляющий клапан, перекрывающий стояк, после заполнения литейной формы металлом по патенту - аналогу РФ №2023533.
На фиг.2-3 показаны фрагменты заливочных каналов из приведенных аналогов, которые значительно сложнее по конструкции по сравнению с фрагментом заливочного канала предлагаемой ПМ и приведены для иллюстрации анализа аналогов в приведенном уровне техники.
На чертежах (см. фиг.1-3) позициями обозначены следующие элементы и узлы заявляемой установки: 1 - герметичная камера для литейной формы; 2 - опорный наполнитель; 3 - привод герметичной камеры 1; 4 - вакуумпровод (V); 5 - редукционный клапан; 6 - стояк литейной формы; 7 - полость литейной формы; 8 - тигель; 9 - индуктор нагрева; 10 - герметичная камера для тигля с металлом; 11 - отдельный привод для тигля с металлом; 12 - подвижное уплотнение; 13 - подвижное основание для тигля 8 с металлом; 14 - редукционный клапан; 15 - трубопровод подачи инертного газа в герметичные камеры 1 и 10; 16 - пластина, перекрывающая металлопровод 17; 18 - отверстие в пластине 16; 19 - крышка тигля 8; 20 - отверстия в крышке тигля 8 с металлом; и 21 - плита с размещенной на ней литейной формой 22.
До расплавления пластины 16 с отверстием 18, перекрывающей металопровод 17 в литейной форме 22 создается вакуум в герметичной камере 1, а в подвижную (привод на чертежах не показан) герметичную камеру 10 для тигля с металлом подается избыточное давление инертного газа. После появления металла, прошедшего через отверстие 18 в пластине 16, благодаря вакуумированию герметичной камеры 1 и подачи инертного газа в герметичную камеру 8, на пластине 16 со стороны литейной формы 22 ее расплавление происходит быстрее и металл под действием вакуума и давления инертного газа на металл в тигле поступает в литейную форму 22 и заполняет ее снизу вверх сплошным потоком с получением четких отпечатков поверхностей литейной формы 22 для художественного литья и без газовых раковин.
После заливки и кристаллизации металла, находящегося под давлением инертного газа вакуумирование и подача инертного газа прекращается и литейная форма с опокой (на чертежах не показана) снимается с опорной плиты 21 и отправляется на дальнейшие технологические операции. Весь технологический процесс может быть механизирован, а установка может быть помещена в конвейерную линию.
Для испытания опытной установки использовали вакуумную систему с ресивером (на чертежах не показаны), плавильную установку ИСТ - 0,16 с графитовым тиглем емкостью 200 кг. Керамические оболочковые литейные формы изготавливали по выплавляемым моделям на этилсиликатном связующем. После проведения вакуумно-аммиачной сушки оболочковые литейные формы прокаливались при температуре 540 +10°С c продувкой нагретым до этой же температуры воздухом. В качестве опорного наполнителя 2 использовали кварцевый песок, а в качестве пластины 16 использовали вырезки из медного листа толщиной 1,0 мм. В установке использовали титановый металлопровод 17, который окрашивали защитной краской.
Результаты работы установки показали, что установка позволяет изготавливать сложные художественные отливки из латунных сплавов и обеспечивает соответствующие по качеству и дизайнерскому оформлению готовые изделия. Внедрение установки позволит расширить технологические заложенные в ней и обеспечит механизацию процесса.
При использовании установки для литья высокореакционных металлов (титановых и магниевых сплавов) необходимо произвести замену некоторых элементов (металлопровод, тигель и др.), соприкасающиеся в процессе литья с высокореакционными металлами, и произвести перед заливкой заполнение герметичных камер и полости литейной формы инертным газом, при отключенном вакуумпроводе. После некоторой выдержки, когда давление инертного газа в герметичных камерах и полости литейной формы выравнится и создастся нейтральная атмосфера инертного газа, благодаря общей системе трубопроводов подачи давления инертного газа установки, подключают вакуумную систему. Под избыточным давлением инертного газа со стороны тигля 8, предварительно расплавив пластину 16 из материала бизкого по химсоставу к заливаемому, последний поступает в литейную форму 22 и заполняет ее снизу вверх сплошным потоком без всплесков. Далее действуют по известной технологии.