Устройство для центробежного литья трубной заготовки

Полезная модель относится к области литейного производства, в частности к центробежному литью цилиндрических изделий и может быть использована для упрочнения внешней и внутренней поверхности  трубной заготовки.
Известно устройство для центробежного литья трубной заготовки, состоящее из металлической изложницы, установленной с возможностью вращения вдоль своей оси, и заливочного устройства, размещенного внутри изложницы с возможностью возвратно - поступательного перемещения вдоль ее оси (Специальные способы литья: учебник / Б.С. Чуркин, Э.Б. Гофман, А.Б. Чуркин и др. – Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф. - пед. ун-та, 2010, стр. 537-539).
Недостатком известного устройства является низкая износостойкость внутренней и внешней поверхности получаемой трубной заготовки. Это обусловлено низкими прочностными свойствами трубной заготовки из-за отсутствия упрочнения внешней и внутренней поверхностей заготовки в процессе центробежного литья.
Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является устройство для центробежного литья трубной заготовки, содержащее металлическую изложницу, установленную с возможностью вращения вокруг своей оси, заливочное устройство и дозатор, выполненный в виде трубопровода и установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси изложницы. Кроме того, заливочное устройство размещено внутри металлической изложницы и жестко закреплено с  дозатором   (см. пат. РФ № 142882, В22D 13/02).
Недостатком данного устройства является невысокая износостойкость внутренней и внешней поверхности получаемой трубной заготовки из-за низких прочностных свойств заготовки. Это обусловлено неконтролируемой подачей дисперсных частиц через дозатор, а также неравномерным их распределением по внутренней и внешней поверхности заготовки, ввиду частого слипания частиц друг с другом  вследствие  статического электричества. Кроме того, центробежные силы способствуют выносу дисперсных частиц к внешней поверхности заготовки еще более усиливая неравномерность их распределения, что также приводит к снижению прочностные свойства металла.
Проблема, решаемая полезной моделью, заключается в повышении износостойкости внешней и внутренней поверхностей трубной заготовки.
Технический результат, заявляемой полезной модели, заключается в повышении прочностных свойств трубной заготовки за счет воздействия электростатического поля высокого напряжения на дисперсные частицы, обеспечивая равномерную их подачу и равномерное распределение по всему объему заливаемого металла, способствуя  формированию трубной заготовки с высокопрочной внутренней и внешней поверхностью.
Поставленная проблема решается тем, что в известном устройстве для центробежного литья трубной заготовки, содержащем металлическую изложницу, установленную с возможностью вращения вокруг своей оси, заливочное устройство и дозатор, выполненный в виде трубопровода и установленный с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси изложницы, согласно изменению, на торцевых стенках металлической изложницы выполнены осевые отверстия, причем в одном из которых установлено изолирующее кольцо, а в противоположном – свободно размещен канал заливочного устройства, при этом рабочая поверхность дозатора, размещенная внутри изложницы, перфорирована, а на его торце, со стороны изолирующего кольца, выполнено отверстие для подачи дисперсных материалов, при этом станина изложницы и дозатор подключены к источнику высоковольтного напряжения.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображено заявляемое устройство.
Устройство для литья трубной заготовки содержит металлическую изложницу 1, установленную с возможностью  вращения вокруг своей оси, на торцевых стенках которой выполнены осевые отверстия 2. Причем в одном из отверстии изложницы свободно размещен канал заливочного устройства 3, а в противоположном - установлено изолирующее кольцо  4, которое изолирует  дозатор 5 от   металлических частей устройства, обеспечивая защиту от короткого замыкания. Дозатор 5 для подачи дисперсных частиц выполнен в виде трубопровода и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси изложницы 1. Кроме того, рабочая поверхность дозатора 5, размещенная внутри металлической изложницы 1, имеет перфорированные отверстия 6 для обеспечения равномерного электростатического распыления дисперсных частиц в металл. На одном торце дозатора 5, со стороны изолирующего кольца 4, выполнено отверстие 7 для подачи дисперсных материалов. При этом дозатор 5 и станина 8 изложницы 1 подключены к источнику высоковольтного напряжения 9, например, через разьемы 10 и 11, к которым подведен кабель 12 и 13. Позицией 14 на рисунке показан разливаемый  металл. Такое конструктивное выполнение заявляемого устройства позволяет создать равномерную подачу и распределение дисперсных частиц за счет воздействия электростатического напряжения по всей толщине трубной заготовки. Это обеспечит высокие прочностные свойства на внешней и внутренней ее поверхности.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Дозатор 5, выполненный в виде трубопровода, устанавливают внутри по оси изложницы 1 устройством перемещения (на фиг. не показано). Затем изложницу 1 приводят в движение посредством электродвигателя (на фиг. не показан), обеспечивая ее вращение на заданных оборотах. Метал 14, поступает из ковша (на фиг. не показан), в заливочное устройство и по каналу 3 перетекает во вращающуюся  изложницу 1, где распределяется по окружности внутренней части изложницы 1 под действием центробежной силы. Одновременно с этим включают источник высоковольтного напряжения 9. Высоковольтное напряжение от источника питания 9 подается через кабели 12 и 13 и разъемы 10 (анод) и 11 (катод) к дозатору 5. В это же время через отверстие 7 в дозаторе 5 вдувают дисперсные частицы каким – либо газом, например, азотом. Дисперсные частицы, электрически заряжаются и,  выходя из перфорированных отверстий 6 дозатора 5, попадают под действие сил, вызываемых электрическим полем между анодом 10 и катодом 11, движутся в сторону жидкого металла 14. Под действием кулоновских сил, дисперсные частицы отталкиваются друг от друга, равномерно распределяясь по всему объему заливаемого металла, как с внешней, так и с внутренней поверхностей, обеспечивая повышенные прочностные свойства изготавливаемой трубной заготовки.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет повысить износостойкость внешней и внутренней поверхностей трубной заготовки путем обеспечения высоких прочностных свойств указанных поверхностей в результате равномерного распределения по всей площади внутренней и внешней поверхности трубной заготовки дисперсных частиц, подаваемых в процессе центробежного литья.