CS215331B1 - Facility for centrifugal casting of hollow bodies with asymmetric cross section - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro odstředivé odléváni dutých těles s nesymetrickým průřezem, který způsobuje nevyvážení v důsledku vzniku nevyvážených odstředivých’ sil při rotaci licí formy.

Nejvýhodnějí lze vynález využít pro odlévání poměrně velkého tělesa s velkým výstupkem, jako například těla nápravového ložiska pro železniční vozidla, spojek trubek s odbočkou pro potrubí apod.

Všeobecně je známo,, že nevyvážené odstředivé síly vyvolávají dynamickou nevyváženost, které závisí na rychlosti otáčení licí formy a na velikosti staticky nevyvážených hmot. Nevyváženost, která překračuje u konkrétního zařízení pro odstředivé lití přípustnou hodnotu, způsobuje provozní poruchy tohoto zařízení a vede ke zničení licí formy nebo zařízení samotného.

Protože rychlost otáčení licí formy je dána požadavky, které jsou na odlévání kladeny, pak zmenšení velikosti dynamického nevyvážení nebo snížení stupně škodlivého působení na zařízení, když se v poslední době i někdy podařilo, tak jenom díky značnému zvětšení hmotnosti rotujících hmot zařízení nebo zvýšenou tuhostí jeho hřídele a dalších součástí zařízení, což jak je známo je většinou nepřijatelné.

Známé pokusy odlévání dutého tělesa s nesymetrickým průřezem jsou spojeny s použitím licí formy, která je určena k současné výrobě několika dutých těles. Tato tělesa se při rotaci licí formy udržují navzájem v rovnováze tím, že jsou protilehle opačně umístěny v licí formě (viz například článek I. I. Nosoviče: „Pokus odlévání ocelové výztuže“ v sovětském časopise „Stavba lodí“, č. 4 z r. 1950).

Uskutečnění těchto snah je však spojeno se značnou spotřebou formovací a jádrové směsi a s nadměrnou spotřebou tekutého kovu, způsobeným složitou licí soustavou a potřebou nálitků. K odlévání' velkých dutých těles jsou potřebné značně rozměrné licí formy a zařízení, což je hospodářsky neúčelné.

Podstatným úkolem vynálezu je vytvořit takové zařízení pro odstředivé odlévání dutých těles s nesymetrickým průřezem, které by umožnilo použít poměrně lehkou dělenou kovovou formu s poměrně tenkou vrstvou výstelky a určenou při každém odlití roztaveného kovu k výrobě jednoho dutého tělesa za podmínek rotace kovové formy kolem své podélné osy, která se v podstatě shoduje s podélnou osou odlévaného dutého tělesa.

Tento úkol je možno řešit tehdy, jestliže se nevyváženost vyrovnává hned při svém vzniku na začátku odlévání roztaveného kovu do kovové formy .a její vyrovnávání se zvyšuje podle míry zaplnění dutiny kovové formy, přičemž se počítá s nesymetrickým průřezem odlévaného dutého tělesa.

Tento úkol řeší a shora uvedené nevýhody odstraňuje. zařízení ipro odstředivé odlévání dutých těles s nesymetrickým průřezem, které sestává z výstelkou vyložené kovové formy uspořádané na nosném tělese, které rotuje okolo osy shodné s podélnou osou kovové formy a je spojené s nosnou součástí závaží, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že závaží tvoří otáčivá matice, která je nasazena na tyči připevněné k nosné součástí závaží.

Na podstavci zařízení je namontován pevný elektromagnet, který pomocí elektromagnetického pole spolupůsobí s pohyblivým závažím, tj. s otáčivou maticí v průběhu plnění dutiny kovové formy roztaveným kovem, kdy dochází k nevyváženostl. Tímto spolupůsobením se otáčivá matice podle vynálezu sešroúbovává, posouvá se podél tyče siměrem od osy otáčení, čímž se vyrovnává nevyváženost.

Zařízení pro odstředivé odlévání dutých těles podle vynálezu 1,5 aiž 2,5krát zmenšuje spotřebu roztaveného kovu, vylučuje umístění jádra ve středu kovové licí formy, přibližně 20násobně snižuje spotřebu formovacího a jádrového písku, rozsah prací na opracování odlitku se zmenšuje o asi 1 až 1,5 násobek tím, že se zmenšují přídavky na obrábění, odpadá odstraňování nálitků, vtoků a dalších částí licí soustavy, přičemž výkonnost zařízení se zvyšuje 2—3krát, podstatně se zmenšuje znečištěný odpad, zlepšují se hygienické podmínky práce a v maximální míře lze odlévání mechanizovat a automatizovat.

Další výhody zařízení pro odstředivé odlévání •dutých těles podle vynálezu jsou dále podrobně popsány na příkladech provedení s odkazy na přiložené výkresy, na nichž:

obr. 1 znázorňuje zařízení pro odstředivé odlévání dutého tělesa v axonometrickém průmětu s čátečnými výřezy, na obr. 2 je půdorys příčného řezu kovové formy z otočného ústrojí ve chvíli odlévání roztaveného kovu do kovové formy, na obr. 3 je totéž po zaplnění dutiny kovové formy roztaveným kovem, , na obr. 4 je .totéž ve chvíli ukončení odlévání roztaveného kovu, na obr. 5 je zařízení s pohyblivým závažím v podobě matice podle vynálezu v podélném řezu částí zařízení.

Zařízení tvoří pevný dutý podstavec 1, obr. 1, s okrajem 2 v dolní části, který má otvory 3, znázorněný je však pouze jeden otvor 3 pro upevnění dutého podstavce 1 na neznázorněném základu pomocí neznázorněných šroubů. V pevném dutém podstavci 1 je uložen svisle uspořádaný hřídel 4 pomocí dvou nosných válečkových ložisek 5 a jednoho osového ložiska 6. Na horním konci 7 hřídele 4 je neznázorněným podélným klínem pevně uchycen kotouč 8. Ve středové části kotouče 8 zespodu je hlava 9 kotouče, upravená k lisovanému spojení s horním koncem 7 hřídele 4 a nahoře na kotouči 6 jsou diametrálně protilehle umístěny nosné součásti 10 s průřezem tvaru U. Nosné součásti 10 jsou pevně svarem spojeny s kotoučem 8. Uprostřed kotouče 8 nahoře .je vytvořen výstupek 11, který spolu s nosnými součástmi 10 je určen ke středění kovové formy 12, svisle uložené na kotouči 8. Kovová forma 12 sestává ze dvou polovin 12a a 12b, přičemž druhá polovina 12b. kovové formy 12 má prohloubení 13, jehož tvar je dán nesymetrickým tvarem odlévaného dutého tělesa, například těla nápravového ložiska pro železniční vozidla. Pro středění kovové formy 12 v nosných součástech 18 má kovová forma 12 po výšce výstupky 14 a 15, a to příslušné v prvé polovině 12a a v druhé polovině 12b.

Na dolní konec 16 hřídele 4 je nalisována řemenice 17, která je s ním navíc spojena neznázorněným podélným klínem. Na konzole 18, která je na pevném dutém podstavci 1, je pevně uchycen přírubou 20 a neznázorněnými šrouby svisle umístěný elektromotor 19 na stejnosměrný proud. Na hřídel 21 elektromotoru 19 je nalisována druhá řemenice 22, která je s ním navíc spojena neznázorněným podélným klínem. Řemenice 17, 22 jsou spojeny řemeny 23, čímž se otáčení hřídele 21 elektromotoru 19 přenáší na svisle uložený hřídel 4, nesoucí kotouč 8, který představuje otočné nosné těleso kovové formy 12 na něm uložené.

Odstředivé uzávěry 24, 25, namontované na nosných součástech 10, jsou určeny pro vzájemné sevření polovin 12a, 12b při rotaci kotouče 8. Každý odstředivý uzávěr 24, 25 má šikmo uloženou dvouramennou páku 26, 27, namontované v okách 28, která jsou v horních částech nosných součástí 10, prostřednictvím čepů 29. Přitom horní konec 30 každé dvouramenné páky 26, 27 je umístěn v okně 31, vytvořeném v každé nosné součásti 10 a opírá se o stěnu poloviny 12a, 12b kovové formy 12.

Dolní konec dvouramenné páky 27 představuje tyč, v· půdorysu radiálně uspořádanou vzhledem k ose 00 otáčení kotouče 8, která¹ nese pevně uchycené nebo dohromady s ní vytvořené kovové těleso závaží 32 a dolní konec dvouramenné páky 26 nese volně na něm nasazené posuvné kovové těleso závaží 33.

Kovová tělesa závaží 32 a 33 se při otáčení kotouče 8 působením odstředivých sil rozbíhají, čímž se dvouramenné páky 26, 27 otáčejí na čepech 29 a snaží se zaujmout vodorovnou polohu. Horní konce 30 dvouraimenných pák 26, 27 příslušně působí na poloviny 12a, 12b kovové formy 12 a navzájem je svírají, čímž se dosahuje spojení dělené kovové formy 12 při rotaci kotouče 8. Spolehlivé utěsnění styku mezi polovinami 12a, 12b kovové formy 12 se zajišťuje poměrně velkými po výšce kovové formy 12 uspořádanými výčnělky 34, které se dotýkají v rovině kolmé k rovině, která prochází osou 00 otáčení kovové formy 12, shodnou nebo skoro shodnou s podélnou osou této kovové formy 12 a těžištěm kovových těles závaží 32 a 33. Prohloubení 13 v kovové formě 12 je umístěno diametrálně protilehle vůči posuvnému kovovému tělesu závaží 33.

Posuvné kovové těleso závaží 33 se udržuje v předem· dané vzdálenosti od dolního konce dvouramenné páky 26 pružinou 35, která se jedním koncem opírá o toto kovové těleso závaží 33 a druhým koncem 'se opírá o zesílení 36, vytvořené na dolním konci dvouramenné páky.

Uvnitř poloviny 12a, 12b kovové formy 12 je výstelka 37, kterou tvoří slabá vrstva suchého tepelně izolačního materiálu, vytvořeného ze směsi jemného křemičitého písku a prášku termoreaktivní bakelitové pryskyřice. Tato směs Se při výrobě výstelky 37 zasypává do na výkresu neznázorněného zásobníku se vzduchotěsně uzavíratelným víkem a opatřeného nátrubky a na výkrese neznázo.rněnou soustavou přívodu stlačeného vzduchu.

Pod zásobníkem jsou umístěny modelové desky, na výkresu neznázorněné a 'neznázorněnými půlmodely, k nimž se připojují postupně dvě poloviny 12a, 12b kovové, formy 12. Ve výstupcích 14, 15 těchto polovin 12a, 12b kovové fonmy jsou vytvořeny neznázorněné průchozí otvory, k nimž se připojují nátrubky zásobníku.

Půlmodely a příslušné poloviny 12a, 12b ko.vové formy 12 se ohřívají na teplotu v rozmezí 220 až 250 °C a do zásobníku se přivádí stlačený vzduch, čímž v zásobníku obsažená směs pod tlakem postupuje do mezery mezi vnitřním povrchem každé poloviny 12a, 12b kovové formy a vnějším povrchem modelu. Po výdrží modelu s polovinami 12a, 12b kovové formy na této teplotě se během 12 až 20 s na polovinách kovové formy vytvoří vrstva slinuté směsi. Potom se poloviny kovové formy sejmou z modelu a zahřejí se na teplotu v rozmezí 350 až 370 °C pro konečné vytvrzení výstelky 37 kovové formy 12.

Stejně úspěšně lze pro vytvoření výstelky 37 použít i jiné termoreaktiivmí pryskyřice nebo formovací směsi vytvrzované zastudena, směsi s vodním sklem vytvrzované kysličníkem uhličitým apod. Postupy, jejichž použití a vytvrzování výstelky se příslušně liší od shora popsaných postupů.

Po uložení polovin 12a, 12b kovové formy na kotouč 8, čemuž pomáhá středící vyhloubení 38 v každé polovině kovové formy, se zapne elektromotor 19 a kotouč 8 se uvede do rotace prostřednictvím řemenice 22, řemenů 23, řemenice 17 a svisle uloženého hřídele 4. Kovová tělesa závaží 32, 33 odstředivých uzávěrů se při rotaci rozestoupí a sevře poloviny 12a, 12b kovové formy 12. Hmotnost rotujících částí zařízení zachycuje osové válečkové ložisko 6 a hřídel 4 ve svislé poloze udržují nosná válečková ložiska 5.

Ke kovové formě 12 se přisune neznázorněná licí pánev a odlévá se roztavený kov licím otvorem v kovové formě 12, který vytvářejí půlválcová vybrání v polovinách 12a, 12b kovové formy.

První dávka tekutého kovu dopadá na dno kovové formy 12 .a působením odstředivých sil ihned začíná zaplňovat prohloubení 13 v polovině 12b kovové formy. Vzniká postupně narůstající nevyvážení, které je potřebné ihned vyrovnat. Proto od chvíle odlévání roztaveného kovu do kovové formy 12 se postupně zvyšuje rychlost otáčení hřídele 21 elektromotoru 19 na stejnosměrný proud pomocí neznázorněného reostatu. Pružina 35, umístěná na dolním konci dvouramenné páky 26 a vypočítaná na stlačení předem stanovenou rychlostí otáčení kotouče 8, se po do- sazení této rychlosti, která spadá do začátku odlévání roztaveného kovu, stlačuje posuvným kovovým tělesem závaží 33, které se oddaluje od osy 00 otáčení podél dolního ramene dvouramenné páky 26. Při pohybu posuvného kovového tělesa -závaží 33 se děje toto: vzdálenost L min, podle obr. 2, mezi posuvným závažím 33 a osou 00 otáčení se zvětšuje a ve chvíli úplného zaplnění prohloubení 13 v polovině 12b kovové formy dosahuje největší hodnoty 1 max, obr. 3. V této chvíli odlévání roztaveného kovu je nevyvážení největší, a proto posuvné kovové těleso závaží 33, které je vyrovnává, je nejvíce vzdáleno od osy 00 otáčení. Dále až do chvíle ukončení odlévání roztaveného kovu 39 do kovové formy 12, podle obr. 4, a dále do chvíle snížení rychlosti otáčení kotouče 8 po ztuhnutí kovu neznázorněného odlitého dutého tělesa, se tato vzdálenost 1 max nemění.

Když se tekutý kov odlévá za stálé rychlosti otáčení kotouče 8, tj. když nelze použít účinek změny velikosti odstředivé síly k pohybu posuvného kovového tělesa závaží 33 na stranu vzdálenou od osy 00 otáčení, je výhodné podle vynálezu na nosné součásti 10a, podle obr. 5, umístěné diametrálně protilehle vůči neznázorněnému prohloubení v polovině 12b kotvové formy, upevnit -tyč 40 radiálně umístěnou vzhledem k ose , otáčení kotouče 8 a na postranní ploše opatřenou závitem. Na tyči 40 je nasazeno kovové posuvné těleso závaží, vytvořené ve tvaru otáčivé matice 33a. Blízko kotouče 8 je na. pevném dutém podstavci 1, obr. 1, namontován pevný elektromagnet 41, obr. 5, jehož jádro 42 je uloženo rovnoběžně s osou 00 otáčení kotouče 8. Vinutí 43 elektromagnetů 41 je .napájeno elektrickým proudem přes svorky 44 v průběhu plnění prohloubení v polovině 12b kovové formy i roztaveným kovem. Vzájemným působením elek4 tromagnetu 41 a spodní části posuvné otáčivé matice 33a prostřednictvím elektromagnetického pole se tato spodní část brzdí, načež nastane chvíle, kdy ise posuvná otáčivá matice 33a začne otáčet. Přitom se otáčivá matice 33a sešroubovává a tak se pohybuje tyčí 40 na stranu oddálenou od osy 00 otáčení, čímž se vyrovnává vznikající nevyvážení.

Rychlost pohybu otáčivé matice 33a se může řídit přerušováním přívodu elektrického proudu do pevného elektromagnetu 41.

Pří hromadné výrobě dutých kovových těles s nesymetrickým průřezem jé možné současně použít několik zařízení podle vynálezu, která mohou být ustavena na karuselovém stroji.

Claims (1)

1. Zařízení pro odstředivé odlévání dutých těles s nesymetrickým průřezem, které sestává z výstelkou vyložené kovové formy, uspořádané na nosném tělese, které rotuje okolo osy shodné s podélnou osou.kovové formy a je spojené s nosnou součástí závaží, přičemž vzdálenost od těžiště závaží k ose rotace kovové formy se mění, vyznačené tím, že záVa.ží tvoří otáčivá matice (33 a), která je nasazena na tyči (40) připevněné k nosné součásti (10a]'závaží.