РАЗЪЕМНЫЙ КОКИЛЬ ДЛЯ ЛИТЬЯ ЛИГАТУРНЫХ СЛИТКОВ ДЛЯ СПЛАВОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области литейного производства и предназначено для литья лигатурных слитков в кокиль для сплавов на основе алюминия.
Уровень техники
i
i
i
i
i
i
Известна изложница для отливки цветных металлов, предназначенная для изготовления слитка в результате охлаждения и затвердевания массы расплавленного жидкого металла, содержащая оболочку с отверстием, причем оболочка имеет донную часть, внутреннюю поверхность, некоторая часть которой является поверхностью охлаждения S залитого жидкого металла, и по меньшей мере один формообразующий элемент для формирования по меньшей мере одного элемента фиксации, одного элемента, облегчающего укладку слитков в штабель, или одного элемента, облегчающего манипулирование со слитком. Поверхность охлаждения S имеет по меньшей мере один плоский элемент S, образующий частично или полностью донную часть изложницы, при этом на плоскости P касательной к определенному плоскому элементу S или к каждому из плоских элементов S, расположена по меньшей мере одна точка C такая, что все отрезки прямой D, соединяющие любую точку R поверхности охлаждения S с точкой С, проходят только внутри изложницы, причем площадь плоского элемента S или общая площадь плоских элементов S составляет, по меньшей мере, 10% от поверхности охлаждения S (патент RU №2335375, МПК B22D 3/00, опубл. 10.10.2008 г.).
Недостатком данной изложницы является низкая скорость кристаллизации, так как используется принцип естественной конвекции и отсутствие дополнительного охлаждения формы.
Также известна вертикальная разъемная изложница для отливки слитков, содержащая поддон, отъемные боковые стенки, торцовые стенки и клиновые средства крепления боковых стенок к торцевым, в которой каждая боковая стенка с двух сторон по высоте снабжена фланцами, опорная поверхность которых контактирует с боковой поверхностью торцовых стенок, а последние снизу выполнены с клинообразными пазами, в которых размещены нижние торцы фланцев боковых стенок (патент SU 599913, МПК B22D 7, опубл. 30.03.1978 г.).
Недостатком этой изложницы является также низкая скорость кристаллизации отливки, что является нежелательным эффектом при литье лигатурных слитков. Также из недостатков можно отметить сложность конструкции из-за большого количества отъемных элементов и клиновых средств скрепление этих стенок.
Прототипом полезной модели является вертикальная разъемная изложница для литья чушек модифицирующих лигатур (патент RU 2226446, МПК B22D 3/00, B22D 15/00, опубл. 10.04.2004 г.), содержащая отъемные боковые стенки и средства крепления, в которой на внутренних поверхностях боковых стенок выполнены выработки, симметрично которым выполнены выработки на обеих сторонах вставки, установленной между боковыми стенками, выработки образуют две сужающиеся книзу литейные полости с закругленными торцевыми стенками и дном, каждая из которых снабжена литниковой системой, выполненной в виде литейной воронки с закругленным снизу литейным стояком, одни торцы боковых стенок изложницы снабжены приливами, соединенными между собой цилиндрической осью, а другие торцы боковых стенок изложницы снабжены зажимом, при этом литейные полости имеют следующие размеры, мм: радиус закругления торцевых стенок и дна R=20-25, длина L=480-500, высота Н=250-260, ширина верхней части а=25-32, ширина нижней части b=18-22, а литниковая система имеет следующие размеры, мм: диаметр литейной воронки d=60-80, толщина литейного стояка c=12-15, высота литниковой системы h=230-240, длина литниковой системы l=90-100.
Недостатком данной конструкции является большая масса заливаемого металла, что может привести к длительной кристаллизации, которая в свою очередь способствует образованию ликвации.
Раскрытие полезной модели
Задачей заявляемой полезной модели является повышение качества получаемых лигатурных слитков с равномерным распределением интерметаллидов.
Технический результат при этом заключается в увеличении скорости кристаллизации, за счет повышения интенсивности теплоотвода от затвердевающей отливки благодаря тонкостенной конфигурации отливки и дополнительного охлаждения в отъемных частях кокиля.
Технический результат достигается тем, что в разъемном кокиле для литья слитков, содержащем боковые стенки с литейными полостями и средствами крепления, установленную между боковыми стенками вставку с литейными полостями на обеих сторонах вставки, и литниковую систему, причем литейные полости выполнены с закруглением вертикальных стенок и дна, в боковых стенках и во вставке выполнена система охлаждаемых каналов в виде змеевика со штуцерами для подвода и вывода охлаждающей жидкости, при этом радиус R закругления вертикальных стенок и дна литейной полости составляет 0,06-0,15 длины слитка, высота литейной полости Н составляет 0,5-0,8 длины слитка, ширина литейной полости а составляет 0,1-0,3 длины слитка, а на продольных сторонах вставки выполнены центрирующие штыри, которые, при скреплении кокиля совпадают с отверстиями, выполненными на боковых стенках.
Предлагаемое устройство дополняют частные случаи его выполнения.
Диаметр охлаждаемых каналов может составлять от 0,02 до 0,05 длины слитка, а высота литниковой системы d может составлять 0.5-0.7 длины слитка.
Приведенные выше варианты частного выполнения устройства не являются единственно возможными. Допускаются различные модификации и улучшения,
не выходящие за пределы области действия полезной модели, определенной первым пунктом формулы.
Краткое описание чертежей
Устройство поясняется фигурами, где на фиг. 1 представлен общий вид кокиля в изометрии, на фиг. 2 представлен вид внутренней стороны боковой стенки, на фиг. 3 продольное вертикальное сечение центральной вставки, на фиг. 4 продольное вертикальное сечение боковой стенки.
Осуществление полезной модели
Конструкция кокиля содержит следующие конструктивные элементы: отъемные боковые стенки 1 и установленную между ними вставку 2. Внутри боковых стенок 1 и вставки 2 выполнена система каналов 3 в виде змеевика. Система каналов выполняется, например, методом сверления горизонтальных и вертикального каналов с перекрытием пересечений внутренних полостей каналов заглушками 4 и образующих форму единого канала в виде змеевика. С внутренней стороны боковые стенки 1 и продольные стенки вставки 2 имеют литейные полости. Также, для удобства транспортировки, на вставке 2 закреплена с возможностью снятия ручка 5. Для надежного и точного скрепления кокиля на продольных сторонах вставки 2 выполнены центрирующие штыри 6, которые, при скреплении кокиля совпадают с отверстиями 7, выполненными во внутренних сторонах боковых стенок 1. Для надежной фиксации кокиля предусмотрены дополнительные кронштейны 8, установленные на поперечных сторонах боковых стенок 1, которые стягивают между собой боковые стенки 1 центральную вставку 2 болтом 9. Для удобства разборки кокиля и быстрого отъема предусмотрены ручки 10, закрепленные на продольных внешних сторонах боковых стенок 1. Для подачи охлаждающей жидкости через змеевик в боковые части вкручиваются штуцеры 11.
Работа кокиля осуществляется следующим образом.
Боковые стенки 1 соединяют с вставкой 2 с использованием центрирующих штырей 6 и отверстий 7 в боковых стенках 1 и вставке 2, далее через кронштейны 8 устанавливается болт 9 и происходит стягивание формы для надежной фиксации.
Производится разогрев внутренних литейных полостей кокиля при помощи газовой горелки. Литье слитков осуществляется в литниковую систему поочередно либо одновременно. После полной заливки формы через систему каналов начинает подаваться охлаждающая жидкость. Далее по окончании кристаллизации слитков отключают подачу охлаждающей жидкости. Затем происходит разбор формы в обратном порядке. Ослабляются и извлекаются болты 9 и производится разъем формы, используя ручки 10 на боковых стенках 1, извлекают слиток.
Отлитые в изложнице слитки имеют плоскую форму с закругленной донной частью, полученные слитки обрабатываются на пиле для удаления литниковой части отливки.
Пример.
Были отлиты слитки лигатур Al-Sc (0,5-2%), Начальная температура металла составила 910°С, начальная температура формы перед заливкой 80°С. Время кристаллизации до полного затвердевания отливки при таких условиях составила 13 секунд что составляет 70°С/секунду. Данные результаты также подтверждены расчетами, проведенными при помощи компьютерного моделирования. Полученные в результате отливки слитки отвечали всем требованиям.
Литейные полости имели следующие размеры:
L=260 мм, длина;
H=175 мм, высота;
R=17,5 мм, радиус закругления вертикальных стенок и дна;
а=35 мм, ширина.
Литниковые системы имели следующие размеры:
l=93 мм, длина литниковой системы;
b=70 мм, диаметр литейной воронки;
c=14 мм, толщина литейного стояка;
d=157,5 мм, высота литниковой системы;
r=25 мм, радиус закругления литника;
вставки
k=16 мм, диаметр внутреннего канала охлаждения, выполненных внутри вставки;
боковой стенки
k=10 мм, диаметр внутреннего канала охлаждения, выполненных внутри боковых стенок.
За счет малого объема металла и высокой скорости кристаллизации, полученные слитки имеют равномерное распределение лигатурной составляющей по всему объему.