CS248117B1 - Zariadenie na plynulú výrobu odliatkov vákaovým tavením - Google Patents

Abstract

Riešenie sa týká oblasti vákuovej metalurgie a týká sa zariadenia na plynulú výrobu odliatkov s priamym ohrevom odlievacej formy. Podstatou riešenia je, že je vytvořené ako uzavretý celok v tvare dvojkomorovej pece. V pracovnej komoře je v evakuovanom recipiente suvne uložený taviaci téglik, zavesený na tepelno-izolačných prstencoch spolu s formou a držiakom formy. V dolnej komoře zariadenia je umiestnené zariadenie s ovládáním přepravy a posunu odlievacích foriem. Riešenie je možné využiť pri odlievaní velmi čistých kovov s vysokými nárokmi na kvalitu odliatkov.

Description

Vynález sa týká zariadenia na plynulú •výrobu odliatkov v odbore vákuovej metalurgie s priamym ohrevom odlievacej formy, ktoré je konstrukčně převedené ako dvojkomorová vakuová pec s naděným ovládáním přepravy a posuvu odlievacích foriem, so suv.ne uloženým snímatelným taviacím téglikom.

V odbore vákuovej metalurgie a odlievania. dielov vo vakuu, obzvlášť pri výrobě odliatkov z velmi čistých kovov s vysokými požiadavkami na kvalitu je při súčasnom stave techniky problematická najma manipulácia s taviacím téglikom, vyhrievanie a chladenie odlievacej formy alebo· kokily, kde vznikajú značné energetické a časové straty. V súčasnosti sa pri odlievaní dielov vo vakuu pracuje tak, že na přípravu kovověj taveniny sa používá indukčný ohřev, pričom taviací téglik je pevne zmontovaný a tepelne zaizolovaný do indukčnej cievky. Po dosiahnutí požadovanej kvality taveniny a teploty odlievania sa táto vyleje cez okraj téglika do formy alebo kokily, obvykle nakloněním téglika. Pri takejto mainipulácii s taviacím téglikom, hlavně pri odlievaní čistých kovov vzniká nebezpečie, že sa do taveniny dostávajú aj znečisťujíce zložky z okolia. Forma alebo kokila bývá obyčajne vyhriata v samostatnej peci na určitá teplotu. Pri výrobě odliatkov sposobom přesného odlievania bývá forma vyhriata až na teplotu okolo 1000 °C. Pri použití škrupino•vých keramických foriem sa používá na ohrev foriem tunelová pec. Pri uvedenom sposobe odlievania v sériovej výrobě sa musí použit dvojkomorová vakuová pec s vyklápacím mechanizmom taviaceho téglika. Na vsádzkovanie východiskového materiálu sa používá vsádzkovací mechanizmus, cez otvor ktorého sa do taviaceho téglika dostane vsádzka určitého limitujúceho rozměru.

Uvedené nedostatky odstraňuje zariadenie podta vynálezu, ktorého podstatou je, že celé zariadenie je usporiadané ako uzavretý celok s dvojkomorovým rozdělením, kde jedna komora je manipulačně, slúžiaca na zasúvanie, vyberanie a ochladzovanie sústavy taviaceho a odlievacieho zariadenia a druhá komora je pracovně, vytvárajúca vakuový priestor. Celá zostava je opatřená tepelnoizolačným plášťom a izolačná vrstva je oddělená od indukčnej cievky. Zariadenie je konštrukčne usporiadané tak, že taviaci téglik je uložený na formě umiestnenej na držiaku formy, ktorý je v stabilnej polohe uložený na troch výsuvných kolíkoch usporiadaných vo vodorovnej rovině tak, že navzájom zvierajú uhol 120°. Pre ovládanie týchto výsuvných kolíkov je zariadenie opatřené elektropneumatickými valcami. Okolo zostavy taviací téglik, forma a držiak formy sú nasunutú tepelno-izolačné prstence vytvárajúce tepelno-izolač•ný plášť. Indukčně cievka je usporiadaná v tesnej blízkosti tohoto tepelno-izolačného plášťa, a na dne recipienta je indukčná cievka podopretá elektricky nevodivými podložkami. Pracovně komora, vytvárajúca vákuový priestor, je zo spodu uzatvorená doškovým ventilom a pre přechod piestu hydraulického valca přepravného zariadenia je vytvořená vakuová prechodka. Manipulačně komora, konštrukčne riešená v tvare funěla, je opatřená přepravným zariadením na premiesťovanie naplněných prázdných foriem do, resp. z pracovného priestoru. Ovládanie přepravného zariadenia je riešené hydraulickým válcom ukončeným piestom a nosnou doskou opatřenou vybraniami.

Piest je chráněný mechom. Manipulačná komora je tiež opatřená dverami pre premiesťovanie foriem, připadne i taviaceho téglika. Taviací téglik je v hornej časti opatřený tromi otvormi, v ktorých sú zasunuté tri kolíky vyčnievajúce smerom von z taviaceho téglika pre jeho zavesenie na tepelno-izolač:ný plášť. Zhora je nad taviacím téglikom uspo'riadaná doska, uložená s přesahem cez rozměry tepelno-izolačného plášťa a indukčnej cievky, ktorá má v prostriedku otvor a nad touto doskou z vrchnej strany sú umiestnené tri stípiky, nad ktorými ešte sú suvne usporiadané tri tlačníky pre vytváranie sily na prekonanie vztlaku vyvinutého pri plnění formy kovom. Celé zariadenie je zhora uzavreté vekom uloženým na ráme recipienta a veko je opatřené vakuovými prechodkami pře přechod tlačníkov do vakuového priestoru. Zhora na veku je usporiadané osadenie pre přípoj vsádzkového zariadenia.

Usporiadanie tepelno-izolačného plášťa je výhodné, lebo vel'mi účinné zabraňuje unikaniu tepla z taviaceho téglika a formy vyžiarovaním do vákua. Riešenie s použitím došky a usporiadanie tlačníkov, působiacich cez vákuové prechodky vo veku, účinné odstraňuje problém prekonania vztlakových sil vznikajúcich už pri plnění a po naplnění formy kovom. Z hfadiska výroby má zariadenie nenáročnú konštrukciu. Výměna a oprava poškodených dielov je velmi jednoduchá. Získá sa výrazná úspora elektrickej energie vzhladom na sposob súčasného ohrevu vsádzky, taviaceho téglika a formy, pretože tieto diely nie sú v priamom styku s indukčnou cievkou, ktorá je chladená vodou. Pokrokovým riešením zariadenia je to, že jeho použitie zvyšuje technická úroveň pracovného cyklu, pozostávajúceho z ohřevu vsádzky na teplotu odlievania, jej rafinácie vo vakuu, tavenia, rafinácie a odlievania v aktívnom prostředí, alebo v inertnom plyne a plnenia formy kovom. Všetky operácie sa konajú plynulým sposobom a tak vytvárajú předpoklady na vývoj plnoautomatizovaného výrobného zariadenia. V tom súčasne spočívá i vyšší účinok předmětného riešenia výroby odliatkov. Pokrokové riešenie zariadenia je prínosom hlavně pre odlievanie velmi čistých kovov s vysokými nárokmi na kvalitu odliatkov.

Na pripojenom výkrese je v nárysnom řeze znázorněný příklad zariadenia na výrobu odliatkov podlá vynálezu.

Zariadenie podlá vynálezu je konštrukčne převedené ako dvojkomorová vákuová pec s ovládáním premiesťovania a posuvu odlievacích foriem, je upravené ako uzavretý celok, kde jednotlivé časti sú usporiadané tak, že taviací téglik 1, v hornej časti opatřený tromi otvormi 23, v ktorých sú zasunuté tri kolíky 24, vyčnievajúce smerom von z téglika pre jeho zavesenie na tepelno-izolačný plášť 6 a na spodnej straně opatřený otvorom pre výpustenie taveniny, je uložený na formě 2 umiestenej na držiaku formy 3, ktorý je v stabilnej polohe uložený na troch výsuvných kolíkoch 4, usporiadaných vo vodorovnej rovině tak, že navzájom zvierajú uhol 120° a pre ovládanie týchto výsuvných kolíkov 4 je zariadenie opatřené elektropneumatickými valcami 5. Okolo zostavy taviací téglik 1, forma 2 a držiak formy 3 sú nasunuté tepelno-izolačné prstence 6 vytvárajúce tepelno-izolačný plášť a v blízkosti tohoto je umiestená indukčná cievka 7, ktorá je na dne recipienta 8 podopretá nevodivými podložkami 9. Pracovná komora 10, vytvárajúca vakuový priestor, je zo spodu uzatvorená doškovým ventilom 11 a zhora nad taviacíra téglikom 1 je s presahom cez okraje tepelno-izolačnélw plášťa B a indukčnú cievku 7 uložená doska 12 opatřená otvorom 2B, na ktorej ešte z vrchnej strany sú umiestené tri stípiky 13 a nad týmito suvne usporiadané tri tlačníky 14 pre vytváranie sily na překonáme vztlaku vyvinutého pri plnění a po naplnění formy 3 kovom. Pre přechod tlačníkov 14 je veko 16, uložené na ráme recipienta 8, opatřené vákuovým! prechodkami 15. Zariadenie ďalej pozostáva z manipulačnej komory 17 konštrukčne prevedenej v tvare tunela. Manipulačně komora 17 je opatrená přepravným zariadením na premiesfovanie naplněných alebo prázdných foriem 2, umiestených na držiaku formy 3 do, resp. z pracovného priestoru 10.

Ovládanie přepravného zariadenia je zabezpečené hydraulickým valcom 21 ukončeným piestom 18 s nosnou deskou 19 opatřenou vybraniami 25, pričom piest 18 je chráněný mechom 20. V čelnej stene manipulačně] komory 17 sú usporiadané dveře 22 pre premiestenie formy. Na veku 16 je ešte usporiadané osadenie pre přípoj vsádzkovacieho zariadenia.

Zariadenie podlá vynálezu pracuje tak, že dveře 22 a veko 16 sú otvorené. Nosná doska 19 sa ustaví v spodnej krajnej polohe. Na túto nosnú došku 19 sa uloží držiak formy 3 a na tento sa uloží forma 2 připravená na odlievanie. Otvorí sa doškový ventil 11, pričom výsuvné koliky 4 sú v zasunutej polohe. Ovládáním hydraulického (připadne aj pneumatického] valca 21 sa celá zostava uložená na nosnej doske 19, zdvihne do hornej krajnej polohy. Potom sa výsunů výsuvné kolíky 4 a nosná doska 19 sa spustí dole pod úroveň doškového ventilu 11, pričom sa forma 2 zachytí v požadovanej polohe na výsuvných kolíkoch 4. Potom sa ventil 11 zatváří a zatvoria sa aj dveře 22. Cez veko 16 sa na formu 2 položí taviací téglik 1, ktorý má v otvoroch 23 zasunuté kolíky 24 vyčnievajúce z téglika 1 smerom von. Na téglik 1 sa položí doska 12, ktorá má v střede otvor 26, pričom doska 12 rozměrově prečnieva nad priemer indukčnej cievky 7. Do taviaceho téglika 1 sa vloží vsádzka.

Na desku 12 sa uložia v presne vymedzenej polohe tri stípiky 13 a pracovná komora 10 sa uzatvorí vekom 18 s následným evakuovaním. Indukčným ohřevem sa roztaví vsádzka, prevedie rafinácia taveniny a súpasne sa vyhřeje forma 2 na požadovanú teplotu. Ked sa dosiahne požadovaná teplota odlievania a teplota formy 2, vyvinie sa pomocou tlačníkov 14 na sústavu taviací téglik 1 a forma 2 požadovaná přítlačná sila, ktorá musí byť vačšia než možná vztlaková sila vzniklá po naplnění formy 2 kovom.

Na to sa tavenina vypustí otvorom cez dno taviaceho téglika 1 do fcrmy 2. V tomto stave procesu odlievania sa nastaví výdrž pretrvávajúca až do ukončenia tuhnutia taveniny vo formě. Potom sa anuluje přítlačná sila, vyčerpá sa vzduch z manipulačnej komory 17, otvorí sa deskový ventil 11 a nosná doska 19 sa vysunie do hornej krajnej polohy, v důsledku čoho sa zdvihne celá sústava pozostávajúca z držiaka formy 3, samotnej formy 2 a z taviaceho téglika 1 o niekoiko milimetrov smerom nahor. Výsuvné kolíky 4 sa pomocou eletkropneumatických valcov 5 premiestia do zasunutej polohy. Potom nosná doska 19 sa začne posúvať smerom nadol až do spodnej krajnej polohy, pričom sa najprv od celej sústavy oddělí doska 12 spolu so stípikmi 13 a uloží sa na indukčnej cievke 7, kde sa nechá a za krátko na to a od formy 2 oddělí taviací téglik 1, ktorý sa pomocou kolíkov 24 zavěsí na tepelno-izolačný plášť 6 a forma. 2 sa presunie až do manipulačnej komory 17. V ďalšom sa odliatok spolu s formou 2 a držiakom formy 3 ešte v horúcom stave premiesti prepravovacím zariadením o jeden krok ďalej a na nosnú došku 19 sa uloží nová forma 2 usadená na držiaku formy 3, připravená na odlievanie. Táto sa zasunie do pracovnej komory 10 do prípravnej pracovnej polohy. Po uložení formy 2 spolu s taviacím téglikom 1 na výsuvné kolíky 4 sa nosná doska spustí pod úroveň doškového· ventilu 11 a tento sa uzatvorí. Pomocou vsádzkového zariadenia sa do taviaceho téglika 1 vloží vsádzka a celý pracovný postup sa opakuje.

Využitie zariadenia v technickej praxi je vhodné tak pre kusovú, ako aj sériovú výrobu alebo aj úplné automatizovanú výro248117 bu odliatkov s vysokými nárokmi na kvalitu kovu, povrchu, připadne na členitost tvaru odliatkov, a to predovšetkým odliatkov z médi, hliníka, horčíka a ich zliatin. S úspechom možno zariadenie použiť aj pre iné kovy, ako napr. kovy na báze železa, niklu, kobaltu a podobné. Podfa odskúšaných poznatkov sa úspěšně odlievali kovy, ako· med, hliník, cínový bronz, hliníkový bronz a zliatina hliník — hořčík — zinok.