Литейная форма

Заявляемая полезная модель относится к области металлургии (литейное производство), в частности к конструкции технологических элементов литейной формы, применяемых при изготовлении литых деталей ответственного назначения из различных сплавов (чугун, сталь, алюминий и др.) и касается улучшения вентиляции литейной формы при изготовлении отливок, в том числе крупногабаритных.
Из уровня техники известна конструкция литейной формы (патент SU 1052313, B22C 9/10, опубликовано 07.11.1983, Бюл. № 41) содержащая литниковую систему, рабочие полости, газоотводные каналы и дополнительные газосборные пустоты, выполненные в верхней и нижней полуформах, соединены между собой и рабочими полостями.
Для реализации вентиляции формы по данному техническому решению требуется значительное увеличение габаритов литейной формы для размещения дополнительных газосборных пустот, что не всегда возможно. Кроме того сложность исполнения и увеличение количества формовочных материалов может приводить к повышению трудоемкости изготовления формы и удорожанию литья.
Также из предшествующего уровня техники известна конструкция литейной формы (патент SU 1214319, B22C 9/10, опубликовано 28.02.1986, Бюл. №8), содержащая полуформы, в которых выполнены рабочая полость и охладительный канал. Рабочая полость через вентиляционные каналы с вентами связана с охладительным каналом, при этом один участок охладительного канала выполнен в виде эжектора. Во втором варианте, указанной конструкции литейной формы, выполнены вентиляционные каналы с вентами, объединенные коллектором.
Недостатками данной конструкции являются низкая пропускная способность каналов для выхода газов из литейной формы и повышенная трудоемкость по изготовлению оснастки.
Из уровня техники известна конструкция литейной формы для тонкостенных отливок (патент SU 1659164, B22C 9/00, опубликовано 30.06.1991, бюл. № 24), содержащая две полуформы с вентиляционными каналами, верхняя из которых имеет полость для выпора, вертикальный стержень, расположенный в рабочей полости, полость для выпора размещена над стержнем соосно ему, а в верхней знаковой части стержня выполнен по крайней мере один канал для сообщения рабочей полости с выпором, причем торцевая поверхность верхней знаковой части стержня и сопрягаемая с ней часть поверхности верхней полуформы выполнены полусферическими.
Недостатком данного технического решения является применение к ограниченному виду конфигурации отливок (тонкостенные цилиндрические, с вертикальным расположением в форме). Диаметр отливки должен быть значительно меньше высоты.
Настоящее техническое решение принято авторами заявляемой полезной модели в качестве прототипа.
Задачи, на решение которых направлено заявляемое техническое решение, заключаются в предотвращении образования дефектов газоусадочного происхождения при изготовлении отливок ответственного назначения, в частности крупногабаритных, в процессе их заливки и последующей кристаллизации металла, а также в обеспечении достаточной вентиляции литейной формы.
Технический результат от использования заявляемой полезной модели позволяет обеспечить эффективное предотвращение образования дефектов газоусадочного происхождения, возникающих в процессе кристаллизации отливки, реализовать достаточную эффективную вентиляцию и улучшенную заполняемость литейной формы.
Поставленная задача решается, а указанный технический результат достигается, тем, что литейная форма содержит верхнюю и нижнюю полуформы, соединенные по линии разъема, литейный стержень, с внутренней полостью, размещенный в полости литейной формы для заливки металла, газоотводящие и вентиляционные каналы, выполненные в литейной форме и во внутренней полости литейного стержня соответственно, при этом в верхней полуформе выполнена полость для выпора, размещенная над литейным стержнем, отличающаяся тем, что в  ней выполнено посадочное место для венты, в которое  установленна вента из огнеупорного пористого материала, выполненная в форме усеченного конуса, при этом вента своим большим диаметром расположена заподлицо с рабочей формообразующей поверхностью полости литейной формы, а меньшим диаметром вента контактирует с газоотводящим каналом, при этом  вентиляционный канал во внутренней полости литейного стержня запечатан заглушкой из огнеупорного пористого материала.
Заглушка вентиляционного канала изготовлена из муллитокремнеземистого волокна.
В заглушке вентиляционного канала выполнены сквозные проколы диаметром от 0,3 до 1 мм в количестве от 1 до 5.
Вента выполнена из  муллитокремнеземистого волокна.
В верхней полуформе выполнена полость для выпора, размещенная над литейным стержнем, которая размещена соосно литейному стержню.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется графическими материалами:
фиг 1. – Литейная форма (разрез);
фиг. 2. – Литейная форма – Вид А;
фиг.3. – Литейная форма – Вид Б.
Литейная форма 1, включающая верхнюю 2.1 и нижнюю 2.2 полуформы, соединенные по линии разъема 3 и литейный стержень 4 с внутренней полостью 11, размещенный в полости 5 литейной формы для заливки металла. В литейной форме 1 выполнены газоотводящие каналы 7, а во внутренней полости 11 литейного стержня 4 выполнены вентиляционные каналы 6. В верхней полуформе 2.1 выполнена полость для выпора 10, размещенная над литейным стержнем 4, которая размещена соосно литейному стержню 4.
В литейной форме 1 выполнено посадочное место для венты, в которое установлена вента 8 из огнеупорного пористого материала, выполненная в форме усеченного конуса. При этом вента своим большим диаметром расположена заподлицо с рабочей формообразующей поверхностью полости 5 литейной формы 1, а меньшим диаметром вента 8 контактирует с газоотводящим каналом 7.
Вентиляционный канал 6 во внутренней полости литейного стержня 4 запечатан заглушкой 9 из огнеупорного пористого материала.
В заглушке 9 вентиляционного канала 6 выполнено от 1 до 5 сквозных проколов диаметром от 0,3 до 1 мм.
Заглушка 9 вентиляционного канала 6 изготовлена из муллитокремнеземистого волокна.
Вента 8, установленная в газоотводящем канале 7 выполнена из  муллитокремнеземистого волокна.
Литейная форма работает следующим образом.
При сборке литейной формы, в специально подготовленное посадочное место для венты, устанавливается вента 8 из огнеупорного пористого материала, выполненная в форме усеченного конуса, при этом вента своим большим диаметром расположена заподлицо с рабочей формообразующей поверхностью полости литейной формы, а меньшим диаметром вента контактирует с газоотводящим каналом. В процессе заполнения литейной формы в полость литейной формы 5 поступает расплавленный металл, при этом газы, образующиеся в процессе заливки от литейного стержня 4 и воздух выводятся из литейной формы через пористую структуру венты 8 и газоотводящий канал 7, а металл остается внутри полости литейной формы 5. В частном варианте исполнения литейной формы вента 8 изготовлена из муллитокремнеземистого волокна.
Размеры и расположение венты 8 в литейной форме 1 подбираются в зависимости от технологии и литейной оснастки. Венту 8 можно расположить в верхнем уровне литейной формы 1 горизонтально, под наклоном или вертикально. Размеры посадочных мест для вент должны соответствовать размерам устанавливаемых вент, обеспечивая их надежное удерживание в процессе транспортировки и заливки литейной формы и стержня.
При изготовлении стержня 4, в зависимости от технологии выбирается место установки заглушки 9 из огнеупорного пористого материала. Для этого механическим способом выполняется отверстие под вентиляционный канал 6. Например, данное отверстие можно выполнять длинным сверлом. Вентиляционный канал 6 должен соединяться с внутренней полостью 11  литейного стержня 4. Также необходимо выполнить посадочное место под заглушку 9 из огнеупорного пористого материала. Размеры посадочного места должны соответствовать размерам устанавливаемых заглушек, обеспечивая их надежное удерживание в процессе транспортировки и заливки литейной формы и стержня. После установки заглушки 9 из огнеупорного пористого материала в посадочное место, стержень готов к дальнейшим технологическим операциям.
Заявляемая полезная модель применяется в литейных цехах предприятия АО «Научно-производственная корпорация «Уралвагонзавод» и подтвердила свою технико-экономическую эффективность.