CS235980B2 - Method of pressure die casting - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu tiskového lití, který je použitelný pro výrobu přesných odlitků s dobrými fyzikálně-mechanickými vlastnostmi z různých materiálů.

Byl popsán způsob tlakového lití, při kterém se roztavený kov z tavící nádoby vede uzavřeným kanálem do slévárenské formy a vyplní jl působením tlakového rozdílu v tavící nádobě e v licí formě. Plnění formy začíná při atmosférickém tlaku. Když roztavený kov dosáhne určité výšky, vytvoří se ve formě vakuum a tímto způsobem lze regulovat rychlost úplného naplnění formy. Po naplnění formy a ztuhnutí kovu se odlitek vyjme.

Nevýhoda tohoto způsobu spočívá v tom, že roztavený kov tuhne ve vakuu nebo při nízkém tlaku. Následkem toho nelze ovládat krystallzačni pochody v celém objemu odlitku, zejména když má složitý tvar. To mé nepříznivý vliv ne fyzikálně-mechanické vlastnosti odlitku.

Účelem vynálezu je vyvinout způsob tlakového lití, který by zajišťoval řízené plnění formy a krystsllzadních pochodů ve všech částech odlitku, minimální energické ztráty a dobré fyzikálně-mechanické vlastnosti vyrobeného odlitku.

Vynález se týká způsobu tlakového lití, při kterém se roztavený kov z tavící nádoby vpouští do licí formy a vyplní ji působením rozdílu tlaku mezi tavící nádobou a licí formou, přičemž během plnění licí formy je roztavený kov pod vakuem, atmosférickým tlakem nebo zvýšeným tlakem. Podstata vynálezu spočívá v tom, že po vyplnění licí formy do předem stanovené výšky se v nevyplněné dutině formy nebo v jedné z nezaplněných dutin licí formy vytvoří přídavný tlak plynu, který je v podstatě vyšší než okamžitý tlak plynu v licí formě, a současně se přídavně vytvořený tlak plynu vyrovnává tlakem plynu, působícím na druhé straně licí formy. Přídavný tlak plynu se může udržovat až do úplného ztuhnutí roztaveného kovu v licí formě na konstantní hodnotě, nebo se může od začátku působení tlaku plynu až do úplného ztuhnutí odlitku zvyšovat.

Výhoda způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že přídavný tlak plynu začíná působit na roztavený kov v okamžiku, který se volí v závislosti na tvaru a materiálu licí formy a odlitku. Tímto způsobem lze ovlivňovat plnění formy a krystalizaci kovu, přičemž oba tyto pochody lze řídit současně a s minimální spotřebou energie. To vytváří podmínky pro výrobú odlitků 8 požadovanými dobrými fyzikálně-mechanickými vlastnostmi, nezávisle na jejich tvaru.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příklady zařízení určenými к provádění způsobu podle vynálezu a znázorněnými ne výkresech, kde značí obr. 1 principiální schéma zařízení к provádění způsobu podle vynálezu, při kterém se roztavený kov dopravuje do licí formy působením tlakového rozdílu mezi licí formou e taviči nádobou, obr. 2 časový průběh plnicího tlaku při lití podle obr. 1, obr. 3 schéma zařízení pro lití při atmosférickém tlaku v licí formě a vytváření plnicího tlaku pístem, obr. 4 časový průběh plnicího tlaku při lití podle obr. 3, obr. 5 schématické znázornění licího postupu pod vakuem, v licí formě a vytváření plnicího tlaku z tlakového rozdílu plynných fází, obr. 6 časový průběh plnicího tlaku při lití podle obr. 5, obr. 7 schéma zařízení, kde v licí formě je přetlak a plnicí tlak se vytváří tlakovým rozdílem plynné fáze, a obr. 8 časový průběh plnicího tlaku při lití podle obr. 7.

Zařízení podle obr. 1 к provádění způsobu podle vynálezu sestává z tavící nádoby 1, která je spojena kanálem 2 s formou 3. Licí forma je dvojdílná a sestává z dolní poloviny 31 a horní poloviny 32. Mezi nimi je dutina J^licí formy a v horním dílu 32 jsou vytvořeny přídavné dutiny Tavící nádoba 1 je připojena přes ventil J ke zdroji £ tlakového plynu. Tlak v tomto ždroji 6 je P| a odpovídá plnicímu tlaku. Taviči nádoba 1 je opatřena tlakoměmým přístrojem g, který je přes převodník 2 a ventil JO, připojen к tlakové plynové nádrži 13 s vysokým tlakem P.3·

V dolní části licí formy 2 je umístěn multiplikeční válec 11, který je spojen jednak es regulační klapku 12 a potrubí s přídavnými dutinami 2 e jednak přes další potrubí ventil £0 ke tlakové plynové nádrži 13·

Lití pod tXekem probíhá takto: po přípravě roztaveného kovu se mezi iavicí nádobou a licí formou 2 vytvoří tlakový rozdíl, takže plnění dutiny i formy 2 přes licí kanál začíná nezáeisle ne tom, zde v licí formě 2 je vakuum, atmooférický tlak nebo zvýšený .ek. Během plnění licí formy 2 dochází ke zvyšování plnicího tlaku překonáváním tření, .lvem hydraulické výšky roztaveného kovu e škrticím účinkem plynů unika jících odvzduěňovejni otvory, přičemž plnění probíhá postupně a skokově.

Při dosažení určité výšky · roztaveného kovu, která je na obr. 1 označena přímkou A e která odpovídá na charaatteistice z obr. 2 bodjn mění plnicí tlak P^ svůj charakter, apříkled v důsledku změny průřezu odlitku. Po vyslání signálu z tlakoměrného přístroje měřicího plnicí tlak p, se uvede v činnost převodník £, který otevře venMl £0, takže Lyn z · tlakové plynové nádrže 13 proudí do nenaplněných přídavných dutin 2 licí formy 2 k Čnímu válel 11 . V licí formě 2 vznikne tedy vysoký tlak Py Pohybem pístu

LLtlplikačního válce 11 se přeruší přívod roztaveného kovu z tavící nádoby £ a skončí э plnění licí formy 3· Po uvolnění tlaku, ochlazení a vyjmutí hotového odlitku se může elý cyklus opakovat. *

Zařízení podle obr. 3 sestává z válce £ tvořícího nádobu na toztevený kov a spojeného icím kanálem s licí formou 2· Licí forma 2 sestává z levé poloviny 2£ a pravé poloviny _a mezi nimi je dutina £ a přídavné dutiny 5 tvořící výfuky. Válec £ je spojen přes enUl 1, potrubí a silový válec £8, opatřený tlsooměrným přístrojem 8, se zdrojem 6 lakového plynu, kde panuje tlak ‘Pj. Silový válec £8 je spojen s m^H^-iplikl^i^č^nm válcem 11 , terý je připojen přes potrubí s dutinou £ licí formy 2 a přes ven^l ££ s tlakovou plynovou édrží 1 3 s vysokým tlakem Py Tlakoměrný přístroj 8 je spojen s převodníkem 2, který je řípo jen přes ven^l 10 k přídavné dutině ž a k ог^МьИ teční mu válci 11. Spjovací •otrubí mmzi převodníkem 2 β přídavnou dutinou 2 j® opatřeno regulační klapkou £2.

Lití v zařízení podle obr. 3 probíhalo při praktickém provedení tímto způsobem: byl •dléván píst automobilového motoru ze slitiny hliníku a křemíku, s tloušťkou stěny 6 mm, řičemž na dolní části pláště byl zesílený prstenec. V oblasti ok pro pístní čep bylo jesílení 20 mm. Tloušťka dna pístu byle 25 mm. Píst byl odléván ve dvouddlné kovové formě ), která obsahovela složené jádro pro středový otvor e jádra pro radiální otvory. V licí 'ormě 2 jsou vytvořeny odvzdušňovací kanály e výfuky 2·

V omltiplikečnío válci 11 se otevřením топни 14 vytvoří z tlakové plynové ·nádrže £2 tlak 60 MPa. Potom se venU! 14 uzavře a do válce se vpuutí část roztaveného kovu. Otevřením ventilu 7. s® ze zdroje 6 tlakového plynu zvýší v aloovém válci 18 a v mdl^^,ipl.k^t^Í^nm zálci £1 hydraulický tlak. Píst silového válce 18 vytlačuje roztavený kov, který vyplňuje iutlnu £ licí formy 2· Po naplnění přídavné dutiny 2 licí formy 2 dochází ke změně plnicího tlaku Ptp (obr.· 4) indikovaného tlakoměrným přístrojeo 8* Když je přídavná dutina 2 částečně naplněna, změní plnicí tlak svůj charakter, jak udává·ne obr. 4 bod a, a signálem z tlakoměrného přístroje 8 se uvede v činnost převodník 2, který otevře venmi 10. Následkem toho se přemmítí píst mnut^Hkačního válce 11 a v přídavných dutinách 2 vznikne tlak o hodnotě 300 №>a. Tento tlak se udržuje až do úplné krystalizace odlitku, potom se uvolní a odlitek se vyjme. Po vhodném tepelném zpracování má vyrobený odlitek tyto vlastnosti: a. = 32 - 36.10⁵ К/m², f_s= 20 - 27.10⁵^² <>3 «, HB = 120 - 140.

Zařízení podle obr. 5 k provádění způsobu podle vynálezu sestává z nádoby £ s roztaveným kovem, která - je spojena Ucío kanálem 2 s licí formou 2· Mezi horní polovinou 2£ a dolní polovinou 32 licí formy 2 je dutina £. V honrnzí polovině 32 jsou umístěny přídavné dutiny 2 (výfuky). Nádoba £ na roztavený kov je spojena přes^ vennil i se zdrojem 6 tlakového plynu o tlaku P,

Nádoba 1 a dutina 4 licí formy 2 jsou vybaveny tlakoměrným přístrojem 8 spojerýu s převodníkem 2. Převodník· 2 3« připojen přes venntl 10 ke tlakové . .·nádrži 1 3 s tlakem P-j. Tlaková plynová nádrž 13 je připojena přes venmi 10 k mul ti pH ke ční mu válci 11, který je spojen s dolní polovinou 31 licí formy 2· Přes regulační klapku Jjg a potrubí je prostor před pístem v mmltiplikačním válci 11 propojen s přídavnými dutinami 2 v licí formě 2· Dutina 4 licí formy 3 je připojena přes potrubí a venntl 16 k vakuové nádobě 17.

Lití v tomto zařízení probíhalo takto: byl odléván díl závěsu pro motorové vozidlo z hliníkové slitiny, který míl složité tenkostěnné a silnosténné provedení, s tloušťkou stěny od 4 do 25 mm. Silnější části odlitku byly koncentrovány na třech místech vzdálených od středního otvoru 300 až 400 mm. OOlitek míl složité žebrování, s výškou žeber až 90 mm. OOlitek byl odléván do dvoudílné kovové formy 2 umístěné v hermeticky uzavřené komoře.

Mělcí plocha obou polovin 31 , 32 licí formy 3 . je složitá. Nad částmi odlitku, které ma^í velkou tloušťku, jsou vytvořeny výfuky, a do samotné formy 2 jsou vytvořeny odvzdušňovací kanály. Prostory muži jednotlivými žebry jsou vytvářeny jednotlivými vložkami a mezi nimi otyzdušmovadui kanály. ^pře^d za^tkem Htí se v teruetlcty uz^av^řené komoře s Hcí formou 2 vytvoří otevřením ventilu .16 a připojením k vakuové nádobě 17 vakuum o hodnotě 0,1 až 0,2 MPa. V důsledku vytvořeného tlakového rozdílu muži nádobou 1 a licí formou 2 se začíná plnit dutina 4 licí formy 2· Když roztavený kov začíná vyplňovat oďvzdušnovací kanály v dělicí rovině, zí^í^ií plnicí tlak svůj charakter a po signálu tlakoměrného přístroje 8 se vybudí převodník 2, který otevře venntl 10. Tím se v přídavné · dutině 2 licí formy 2 vytvoří vysoký tlak, který je vyrovnán pístem muHí plikačního válce 11 . Vysoký tlak se udržuje až do skončeného tuhnutí odlitku, zatímco vakuum působí pouze do vyplnění licí formy 2· Po uvolnění vysokého tlaku se odlitek vyjme.

Zařízení podle obr. 7 sestává z tavicí nádoby 1, spojené kanálem 2 s licí formou 2> která sestává z levé poloviny 31 e pravé poloviny 22., mezi niuiž je dutina 1· V levé polovině 21 jsou přídavné dutiny 2 neboli výfuky. Taavd nádoba 1 je připojena přes venntl 2 ke zdroji 6 tlakového plynu o tlaku p. Zdroj 6 tlakového plynu je spojen přes venntl 15. s licí formou 2· K tavicí nádobě 1 je připojen tlakouěrný přístroj 8, opatřený převodníkem 2, který je připojen přes venntl 10 k tlakové, .plynové nádrži 13 ď tlaku Py Tlakové plynová nádrž 13 je spojena s uštíplikačníu válcem 11 přes venntl 10 a připojena k pravé polovin! 32 licí formy 2· Prostor před písieu v u^H^:ipl.il^f^č^nm válci 11 je spojen potrubím opatřerým regulační, klapkou 12, s přídavnými dutinami 2 licí formy 2>

Lití způsobem podle vynálezu probíhalo podle obr. 7 takto; byl odléván odlitek s žebry^, určený pro prdei v prostředí vodní pár^{y p}ři ЬрЫ¹ 15° °C ^a tisku I⁰ Щ^а. OOlitek m^ul dt tyto ПоЛго^у = ³⁰ - 32.¹⁰>^{5 N/}u² a <_s>20£.

OOlitek b^yl odléván ďo ďvouddlné licí formy opatřené pružnými těsněními. Mezi těsnicím kroužkem a pracovní dutinou licí formy je vytvořen hluboký a široký kanál, spojený o^dvz^duš^ňovacími kanály s pracovní dutinou. ^Licí forma je opatřena ješto dalšími o^dvz^du^šňovedut kanály a prostorem pro-výfuky.

Do tavcí nádoby 1 se vpudí tavenina z technicky čistého zinku, která se zpracovává c ρ áusíkem po^ď tlakem ΙΟ.Ιν N/u². ^Potom se v sous^tav^ě tvořen^é tovicí n^obou 1 a Hd formou 2 nestaví tlak ne hodnotu 10.105n/u². Vzniklým tlakovým rozdílem se licí forma 3 naplní až ďo výše A - 4, které odpovídá na obr. 8 boď a, kde plnicí tlak změní svou povahu. Signálem z tlakoměrného přístroje 8 se uvede v činnost převodník 2, který otevře venntl 1. Tíu se v nevyplněné pomocné dutině 2 licí formy 2 vytvoří tlak o hodnotě

2

96.10^ ^u², · ^který se v^yrovnává tlakem z uulUpHka^-ího v^álce ¹¹ . Tohybeu ^{2 p}ísto v m^ul^^t. plikačním válci 11 se uzavře přívod roztaveného kovu z tavicí nádoby j. a úplné naplnění licí formy 2 probíhá poď vysokým tlakem. Po skončené krystali Žáci odlitku . se tlak v licí formě 2 uvolní, odlitek se ochladí a vyjme.

Claims (3)

1. Způsob tlakového lití, při kterém se roztavený kov z levicí nádoby vede do licí formy e vyplní ji působením tlakového rozdílu mezi taviči nádobou a licí formou, přičemž během plnění licí formy je roztavený kov pod vakuem·, atmosférickým tlakem nebo zvýŠerým tlakem, vyznačený ' tím, že po vyplnění licí formy do stanovené výšky se v nevyplněné dutině licí formy nebo v jedné z nezaplněných dutin licí formy vytvoří přídavný tlak plynu, který je vyěší než okarnžžtý tlak plynu v licí formě a současně se přídavně vytvořený tlak plynu vyrovnává tlakem plynu působícím na 'druhé straně licí formy.

2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že přídavný tlak plynu se utožuje konstantní až do úplného ztuhiutí roztaveného kovu v licí formě.

3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že přídavný tlak plynu se od okamžiku jeho vytvoření až do ' úplného ztuhnutí roztaveného kovu' v licí formě trvale zvyšuje.