УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЛИВКИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБЕЧАЕК

711
УСТРОЙСТВО для отливки КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
Изобретение относится к литейному нроизводству, в частности к нроизводству крупногабаритных цилиндрических обечаек.
Известно устройство дня отливки обечаек, содержащее металлическую форму (изложницу) с центральным стержнем, образующие заливочную полость, литниковую сифонную систему 1.
Основным недостатком при использовании аналогичных устройств является значительный припуск, что определяет значительный объем последующей механической обработки. Кроме того в толще обечайки возможно образование дефектов в виде раковин, неплотностей, перераспределение легирующих добавок и т.д.
Другим недостатком использования подобных устройств является достаточно трудоемкий процесс разборки формы и извлечения центрального стержня.
Известна литейная емкость для расплавленного металла со сливным отверстием в дрище 2, содержащее стопорный механизм для открытия сливного отверстия.
Данное устройство является наиболее близким по конструктивным признакам к устройству по настоящему изобретению, однако оно не предназначено для формирования отливки обечаек, и, соответственно, не имеет литниковой системы и других конструктивных особенностей, позволяющих обеспечить качественное заполнение и затвердевание металла в устройстве.
Технической задачей, решаемой настоящим изобретением является повышение качества отливаемых обечаек и снижение трудоемкости изготовления из них крупногабаритных деталей.
МПК 6: в 22 D 7/06
ОБЕЧАЕК.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для отливки крупногабаритных цилиндрических обечаек, содержащем емкость со сливным отверстием в днище, соосным с емкостью, имеющей уклоны на вертикальных стенках и стопорный механизм, вертикальные стенки емкости вьшолнены металлическими, уклоны на вертикальных стенках выполнены с расширением ко дну емкости, и емкость снабжена литниковой системой, вьшолненной в виде сифона
Устройство для отливки крупногабаритных цилиндрических обечаек показано на Фиг. 1, где изображено:
1-емкость для заливки металла;
2-дно емкости;
3-сливное отверстие;
4-стопорный механизм;
5-литниковая сифонная система.
Работа устройства осуществляется следующим образом: литейную емкость, в виде стакана с металлическими стенками, установленную вертикально и имеющую обратный уклон внутренней стенки, заполняют жидким металлом. Вьщерживают до образования в верхней части отливки слоя затвердевшего металла требуемой толщины и проводят слив жидкого металла через сливное отверстие с такой скоростью, которая обеспечивает продолжительность слива, равную разнице времен затвердевания наиболее толстой стенки обечайки у ее нижнего торца и наиболее тонкой - у верхнего торца.
Соотношение площадей сливного отверстия и зеркала жидкого металла Вьщерживают в пределах 0,001...0,006. Данное соотношение выбрано из следующих положений.
Время опорожнения сосуда из положений гидродинамики составляет:
л/Я ti  0,055, где
f - площадь сливного отверстия; Н - высота жидкости.
В то же время, для получения цилиндрической внутренней поверхности отливки в форме-изложнице, имеющей уклон стенок (1,5...2)% необходима продолжительность слива равная разнице времен затвердевания стенки отливки у нижнего и верхнего торцев, т.е.:
/ S Л  х X  ,,  гн-Тв И -М 1,где
бн и 5в - толщина стенки отливки у нижнего и верхнего торца; k - коэффициент затвердевания металла в металлической форме  3 . Для отливки в изложницу:
Т2 11((5),
так как Ti  Т2, то
Q.Q55-- lH  n(Sl-Sl),WJm
/.0,005FSl-SНаиболее используемые высоты отливок Н  (500...2000) мм, и толщршы стенок
(15... 100) мм, с учетом уклонов (1,5...2)% дают соотнощение -  0,001.. .0,006.
Если -  0,001, то внутренняя поверхность отливки во всех случаях приобретает F
kJ kJk
Если -  0,006 - форму конуса с расширением книзу. F
Данное соотношение регулируют подбором диаметра втулки в сливном отверстии или регулированием площади зеркала жидкого металла путем введения центрального стержня из огнеупорного материала.
Пример работы устройства:
Отливают обечайку из высокохромистого чугуна наружным диаметром 260 мм, внутренним - 200 мм, длиной 1000 мм в покрашенной изложнице с обратным уклоном 1.75% и зафутерованным дном со сливным отверстием. Коэффициент затвердевания k 3MM/c05. Толщина стенки отливки вверху - 30 мм, внизу - 47.5 мм. Продолжительность
затвердевания толстой стенки Тн  --  251с , тонкой Тв  -  100 с, а их
разница составляет 151 с. Следовательно, для получения цилиндрической внутренней поверхности диаметром 200 мм продолжительность слива должна составлять 151с.
При массе сливного металла 226 кг (масса цилиндра диаметром 200 мм и высотой 1000 мм) необходима массовая скорость слива 1.5 кг/с.
Для обеспечения такой скорости слива при рассматриваемых условиях литья необходимо сливное отверстие диаметром 16 мм.
В изложницу, с описанными выше параметрами, с закрытым сливным отверстием на высоту 1100 мм был залит высокохромистый чугун. После вьщержки в течение ПО с (увеличение вьщержки по сравнению с расчетным на 10 с связано со снятием перегрева) и образования затвердевщего слоя толщиной 30 мм у верхнего торца отливки, данное сливное отверстие было открыто и оставшийся жидкий металл слит. Обечайка, полученная данным способом не имела усадочных дефектов, а припуск на механическую обработку по высоте изменялся в пределах от 4 до 6.5 мм, что обеспечило предъявляемые требования к детали и по качеству и по трудоемкости механической обработки.
J X J X
Изобретение может быть промышленно применимо в металлургии, в литейном производстве крупногабаритных полых слитков, например, при изготовлении бандажей валков прокатных станов, изготавливаемых из труднообрабатьшаемых материалов.
Источники информации:
1.Авторское свидетельство СССР № 1296283, В 22 D 7/04 - аналог.
2.Авторское свидетельство СССР № 444607, В 22 D 41/08 - прототип.