CZ303318B6 - Slévárenské jádro upravené pro manipulaci s vakuovým mechanismem a zpusob jeho úpravy - Google Patents

Abstract

Slévárenské jádro (1) je upravené pro snadnou manipulaci s manipulacním mechanismem pracujícím s podtlakem s prísavkami (6), kde je jádro opatreno alespon jedním manipulacním prvkem pevne usporádaným v jádru (1) a opatreným s povrchem jádra (1) splývající vzduchove neprodyšnou stykovou plochou (2). Zpusob úpravy slévárenského jádra (1) spocívá v tom, že do povrchu jádra (1) se pro spolupusobení s prísavkou (6) podtlakového zarízení pevne usadí manipulacní prvek z jiného materiálu, jehož styková plocha (2) vystupující na povrch jádra je vzduchove neprodyšná.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká problematiky manipulace se slévárenskými jádry, která mají velkou hmotnost a je nutno je upravit pro aplikaci s manipulačního zařízením pracujícím na bázi podtlaku.

io

Dosavadní stav techniky

Ve slévárenské praxi se jádra vyrábí buď jako vícenásobně použitelná, či tzv. ztracená, jež se po odlití znehodnotí. Preciznost kontur jader a jakost povrchu jader výraznou měrou ovlivňuje jakost povrchu v dutinách odlitku. Sebemenší poškození jader se projeví zvýšenými náklady na odstranění kovu, jenž vyplní chybějící, či poškozené plochy na jádře, nebo k vyzmetkování odlitku. Jedním z nej významnějším činitelem pro poškození kontur jader jsou manipulační přípravky pro vyjmutí jader z jademíku - nástroje pro výrobu jader a dále přípravky pro manipulaci s jádry.

Pro výrobu odlitků ze šedé litiny v hmotnostní kategorii do několika set kilogramů se pro vytvoření dutiny v odlitku užívají jádra jednotlivě, či jako smontované celky z jednotlivých jader. Pro výrobu jednoho odlitku je může být nej složitější odlitek vyroben z několika desítek kusů jader. Hmotnost jednotlivých jader se pohybuje v desítkách, či ve stovkách kilogramů. Nejtěžší samostatné jádro, či smontovaná jádrová sestava se pohybuje od 250 do 300 kg. Na obr. 1 je příklad jádra 31 podle stavu techniky s predv střeleným i otvory 32 pro manipulační tmy.

Manipulační přípravky jsou řešeny jako manuální či strojní. Základním prvkem manipulačních přípravků jsou kovové tmy pro vertikální umístění ěi jako pryžové segmenty pro horizontální umístění v predvstřelených otvorech v jádře.

Na obr. 3 je vidět vytvořený otvor 32 pro tm, na obr. 4 je tm 33 ještě s neaktivovaným pryžovým segmentem 33' a na obr. 5 je už roztažený tm 33 po aktivaci pryžového segmentu 33' vačkového nebo pístového mechanismu. Tento vačkový mechanismus 34 je vidět na obr. 6, kde je znázorněn manipulační prostředek 35.

Pokud je potřeba uchopit jádro v horizontální poloze, potom se použije manipulační prostředek 36 z obr. 7, Tam je oko 37 pro hák jeřábu, rám 38. otočný kloub 39, tm 32 a těsnicí segmenty 40.

Pryžové segmenty trnu jsou pomocí vačkového, nebo pístového mechanizmu stlačovány v dutině jádra 31, čímž dojde ke stlačení pryžového segmentu resp. jeho rozšíření a tím k pevnému spojení s jádrem. Po vykonání všech potřebných manipulačních operací během výrobního procesu jader, skladování jader a procesem zakládání jader do formy se tyto předvstřelené otvory 32 v jádře 31 zaslepí pomocí ucpávkových jader 40', které jsou znázorněny na obr. 2.

Pro snížení rizika vyklouznutí stlačeného tmu z předvstreleného otvoru v jádře se používají kovové vložky, nebo pružiny. Tyto segmenty jsou průběhu výrobního procesu buď zničeny, nebo na tryskacím zařízení otryskány, čímž je změněna hodnota jmenovitého průměru - tzv, opotřebení. Takto rozměrově opotřebované segmenty vyžadují opětovné seřízení průměru stlačeného pryžového segmentu u zakládacího přípravku.

K vyklouznutí trnu zakládacího přípravku dochází z důvodů:

- 1 CZ 303318 B6 • Ulpělé přebytky písku z výrobního procesu jader v dutinách jader zabraňují vsunutí trnů Či pryžových segmentů do plné hloubky otvoru a tím přispívají k možnosti vyklouznutí jader z přípravku ajejich následnému poškození.

• Při máčení jader do barvicích nádob dojde k prosáknutí či proniknutí barvy do dutiny jádra, čímž dojde ke změně průměru dutiny jádra a k následnému vyklouznutí jádra z pryžového segmentu, či k nesnadnění vložení trnů do jádra.

• Při zavádění trnů nebo pryžových segmentů do dutiny jádra dojde k mechanickému porušení okrajů dutin a přilehlých ploch.

• Vzhledem k různým výrobním technologiím jader a různým použitým recepturám při výrobě 10 dochází k odlišným pevnostním charakteristikám jader v oblasti předvstřelených otvorů pro zakládací přípravky.

U jednotlivých pryžových segmentů je zapotřebí neustále upravovat potřebnou sílu pro vytvoření dostatečně pevného spojení mezi pryžovým segmentem a jádrem. Nalezení optima tohoto spojení is je časově náročné a neobejde se bez vyklouznutí jader z přípravku. Optimum nastavení se provádí manuálně pomocí matic během výrobního procesu a je potřeba jej provádět během celé výrobní dávky. Vyklouznutí jader může způsobit i poranění operátora.

Při zakládání jader do dutiny formy je kladen důraz na polohu jádra ve formě. Vzdálenost mezi 20 stěnou formy a jádrem určuje tloušťku stěny odlitku. Při nedodržení exaktní polohy jádra ve formě může dojít k zadrobení stěny odlitku formovací směsí, ěi k rozměrovým odchylkám kontur odlitku. Obojí vede k následnému vyzmetkování odlitku.

Po založení jader do formy jsou předvstřelené otvory v jádře zaslepeny pomocí tzv. ucpávkových 25 jader.

Vlivem výše uvedených příčin pro porušení homogenity jader v oblasti předvstřelených otvorů pronikne tavenina během procesu plnění dutiny formy do dutiny otvoru, což vede vývinu plynů a k následnému uvolnění a vyplavání ucpávkového jádra do stěny odlitku. Odlitek se stává v tomto místě necelistvý a musí být vyzmetkován.

Při výrobě odlitků jsou na jádra kladeny vysoké požadavky:

• Zaručená pevnost jader • Jakost povrchu, celistvost kontur · Rozměrová stálost • Schopnost odvodu plynů během plnění dutiny formy • Rozpadavost jader po odlití • Skladovatelnost jader

V závislosti na požadovaných vlastnostech užívaných jader se volí příslušná výrobní technologie jako např.

• Mechanické vytvrzení - jílová pojivá Gninsand • Vytvrzováním za tepla Cold - Hotbox • Vytvrzování za studená CO₂, SO₂ 45

Ze spisu DE 3 909 102 Cl je známo kontinuálně pracující transportní zařízení k manipulaci se slévárenskými jádry, kde je manipulační tm zasunutelný do předvrtaného otvoru v jádru ovladatelný tak, že se do otvoru zasune manipulační tm a potom se přivádí tlakový vzduch, který roztahuje pružnou stěnu pryžového segmentu a tento vzduch je dávkován přes pružně uspořádaný

-2CZ 303318 B6 ventilový dílec, který je zase ovládán mechanicky vačkou, která je v záběru s hnací hřídelí, kterou je otáčeno přes otočný ovladač.

Ze spisu DE4 102 568 C2 je známo zařízení k manipulaci se slévárenskými jádry konstrukce podobné té z výše uvedeného spisu s tím, že je doplněno o otáčivou karuselovou konstrukci, kdy je na jednom rameni karuselu nasazováno na manipulační tm s roztažitelným segmentem jádro svým předvrtaným otvorem, zatímco z druhého ramene jsou jádra odnímána. Ovládání pružného segmentu tmu přívodem tlakového vzduchuje synchronizováno s pohybem ramen karuselu.

io Ze spisu EP 0 706 429 Bl je známo zařízení pro manipulaci se slévárenskými jádry, které mají trubkovitý tvar s poměrně přesným otvorem. Tato přesná kruhová dutina pak umožňuje, že se do ní zasune manipulační tm, který je opatřen pružným kuželem, který se po dodávce tlakového vzduchu rozpíná do boku a natlačuje se na rozpínací čelisti, které mají obvodový tvar odpovídající tvaru průměru dutiny a tyto čelisti se pevně natlačí na stěnu dutiny v jádře, s kterým lze potom manipulovat.

Spis EP 1 447 160 Bl zmiňuje způsob zakládání/vyjímání jader a na několika místech se obecně zmiňuje o možnosti použít podtlak pro manipulaci s jádrem, ale nijak tuto alternativu nerozvíjí a nekonkretizují se jakákoliv opatření řešit problém nerovností na jádře, který ohrožuje bezchybné fungování podtlaku.

Spis DE 44 34 193 Cl se rovněž zabývá způsobem zakládání/vyjímání jader a v popise se velmi stručně zmiňuje o možnosti náhrady tam preferovaných uchopovačů zařízením pracujícím s podtlakem. Tato možnost však ve spise není nijak rozvinuta a nekonkretizuje se jakékoliv opatření, jak vyřešit problém nerovností na jádře, který ohrožuje bezchybné fungování podtlaku.

Spis JP 63260657 A zmiňuje způsob přidržování jádra během odlévání na jeho pozici pomocí vytvoření vakua v jeho vnitřní dutině. Vakuum zde tedy slouží ke stabilizaci polohy jádra při odlévání, vakuum se nepoužívá pro jeho zakládání či vyjmutí.

Spis GB 1 355 555 se zabývá způsobem zakládání a vyjímání jader, ovšem způsob zde popisovaný se zakládá na použití přítlačných prvků na principu válec-píst s pracovní kapalinou.

Cílem vynálezu je představit upravené jádro, které by umožňovalo bezpečnou manipulaci s ním pomocí prostředků na bázi podtlaku.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny pomocí slévárenského jádra upraveného pro snadnou manipulaci s manipulačním mechanismem pracujícím s podtlakem, jehož podstata spočívá v tom, že jádro je opařeno alespoň jedním manipulačním prvkem pevně uspořádaným v jádru a opatřeným s povrchem jádra splývající vzduchově neprodyšnou stykovou plochou.

Ve výhodném provedení je neprodyšná styková plocha vytvořena na kuželové vložce pevně usazené do odpovídajícího otvoru v jádru, přičemž vložka je provedena z materiálů, jako jsou například ocel, plast či keramika.

V jiném výhodném provedení je neprodyšná styková plocha vytvořena na plechové destičce pevně usazené na jádru.

Předmětem vynálezu je i způsob úpravy slévárenského jádra pro snadnou manipulaci, jehož podstata spočívá tom, že se do povrchu jádra pro spolupůsobení s přísavkou podtlakového zařízení

-3CZ 303318 B6 pevně usadí manipulační prvek z jiného materiálu, jehož základna vystupující na povrch jádra je vzduchově neprodyšná.

Ve výhodném provedení se vzduchově neprodyšná základna vytvoří na kuželové vložce, která se pevně usadí do odpovídajícího otvoru v jádru, přičemž vložka se vyrobí z materiálů, jako jsou například ocel, plast, keramika.

V dalším výhodném provedení se neprodyšná styková plocha vytvoří v oblasti plechové destičky, která se pevně usadí v dostatečné hloubce pod povrchem jádra.

io

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude dále přiblížen pomocí výkresů na kterých obr. 1 představuje slévárenské jádro upravené podle stavu techniky, obr. 2 totéž slévárenské jádro s ucpávkovými jádry, obr. 3 představuje otvor v konvenčním jádru pro tm, obr. 4 představuje tm zasunutý do otvoru v konvenčním jádru s ještě neaktivovaným pryžovým segmentem, obr. 5 představuje už roztažen ý tm po aktivaci pryžového segmentu v konvenčním jádru, obr. 6 představuje schéma vačkového nebo pístového mechanismu k aktivaci pryžového segment na tmu podle stavu techniky, obr. 7 předlo stavuje manipulační mechanismus pro uchopení konvenčně upraveného jádra v horizontální poloze, obr. 8 přestavuje slévárenské jádro upravené podle vynálezu a obr. 9 představuje využití vakuového manipulačního prostředku pro manipulaci se slévárenským jádrem upraveným podle vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 8 je přestaveno slévárenské jádro 1 upravené podle vynálezu. Je zřejmé, že jádro 1 je opatřeno neprodyšnými stykovými plochami 2 a na tyto neprodyšné plochy 2 se pak přisají pří30 savky vakuového manipulátoru 7. Samy vakuové manipulátory jsou dobře známá transportní zařízení a na obr. 9 je schematicky znázorněno, jak takový vakuový manipulátor 7 funguje, a to ve dvou krocích. Při operaci napravo sjede přísavka 6 k transportovanému objektu, v tomto případě k neprodyšné ploše 2 jádra 1. Pneumatickými prostředky se odsaje vzduch pod přísavkou 6 a ta se pevně přisaje a umožní zdvih objektu, který je schematicky znázorněn na levé polovině obrázku.

Vakuovými manipulátory se transportují např. skleněné tabule nebo jiné ocelové, či plastové dílce. Ovšem, aby bylo možno vakuové manipulátory nasadit, musí být styčná plocha neprodyšná, protože jinak není možné vysátím vzduchu pod přísavkami dosáhnout dostatečně stabilního spojení mezi přísavkou a dílcem. Použití podtlaku pro manipulaci s jádrem je sice v některých spisech zmíněno, ale nijak konkretizováno. Slévárenská jádra jsou totiž z prodyšného a nerovného materiálu, jako je písek, a proto se k transportu jader se bez úprav očividně vakuové manipulátory použít nedají.

Využití vakuových manipulátorů pro bezpečný transport jader umožňuje představený vynález, a to tím, že se provede úprava alespoň části jádra 1, která změní v upraveném místě stykovou plochu 2 z prodyšné na neprodyšnou.

Na obr. 8 je tedy představeno využití vakuového manipulačního prostředku s přísavkami 6 pro manipulaci se slévárenským jádrem I opatřeným alespoň jednou stykovou plochou 2 úpravou podle vynálezu, tedy upraveným tak, jak je vidět na obr. 7.

Na obr. 7 jsou pak naznačena různá provedení stykové plochy 2 a to jako kuželová vložka 3 se stykovou plochou 2 a kuželová vložka 3 je pevně usazená do odpovídajícího otvoru v jádru I.

-4CZ 303318 B6

Tato vložka 3 může být provedena z oceli, plastu, keramiky nebo jiného vhodného materiálu a nemusí mát tvar kužele, ale stěny mohou být rovné a pod. V dalším provedení je představena plechová destička 4 opět opatřena stykovou plochou 2. Tato destička 4 může být po okrajích vhodně tvarována a bude zasazena do jádra I v dostatečné hloubce pod povrchem vakuové pří5 savky tak, aby se z jádra 1 ne vytrhla.

V možném provedení, které však není předmětem ochrany, se jedná o vrstvu nátěru 5 z vhodného materiálu naneseného na jádro 1, který vytvoří neprodyšnou stykovou plochu 2.

io Je zřejmé, že odborník obeznámený v oboru by mohl přijít i s dalšími variantami úpravy povrchu jádra I, aniž by opustil rozsah ochrany vynálezu, protože vždy bude potřena na povrchu jádra vytvořit stykovou plochu 2 vhodnou pro kontakt s vakuovým manipulátorem 7,

Řešením problematiky manipulace s jádry by mohlo být nahrazení trnových či pryžových seg15 mentů zakládacích přípravků pomocí vakuových - podtlakových přísavek. Tato technologie jejíž mnoho let známá v oblasti manipulačních přípravků. Použití technologie je vhodné pro sklo, plechy, kovové profily, sudy, stavební materiál atd. Byly provedeny první testy s vzorkovými jádry. Provedené testy ukázaly, že nebylo možno vytvořit dostatečný podtlak pro vytvoření dokonalého spojení mezi přísavkou a jádrem ze dvou příčin:

1. Vysoký podíl prachových částic při evakuování přísavky. Následné ucpání vývěvy prachovými podíly.

2. Vysoká prodyšnost jádra / tento parametr je nutný zachovat ze slévárenského hlediska/.

Zjištěné nedostatky by bylo mohlo řešit optimalizací dosavadní výrobní technologie jader pomo25 cí následujících úprav podle vynálezu:

a) pod prostor přísavky vstrelit kónické vložky, jež by měly nízkou prodyšnost

b) pod prostor přísavky, vstrelit segmenty, které by lokálně snížily prodyšnost jako je např. plechová destička.

c) v místě přísavky, a tedy i evakuovaného prostoru, užit nátěr, který by snížil prodyšnost

Způsob úpravy slévárenského jádra je takový, že neprodyšná styková plocha se vytvoří na kuželové vložce, která se pevně usadí do odpovídajícího otvoru v jádru, přičemž vložka se vyrobí ze skupiny materiálů, jako jsou například ocel, plast, keramika nebo se neprodyšná styková plocha vytvoří v oblasti plechové destičky, která se pevně usadí v dostatečné hloubce pod povrchem jádra či se plocha může vytvořit jako vrstva neprodyšného nátěru.

Claims (6)

1. 40 PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Slévárenské jádro upravené pro snadnou manipulaci s manipulačním mechanismem pracujícím s podtlakem s přísavkami (6), vyznačující se tím, že je opařeno alespoň jedním

   45 manipulačním prvkem pevně uspořádaným v jádru (1) a opatřeným s povrchem jádra (1) splývající vzduchově neprodyšnou stykovou plochou (2).
2. 2. Slévárenské jádro podle nároku l, vyznačující se tím, že pevně v jádru (1) uspořádaný manipulační prvek je proveden jako do jádra (1) zasazená ocelová kuželová vložka (3),

   50 jej íž styková plocha (2) tvoří povrch jádra (1).

   -5CZ 303318 B6
3. 3. Slévárenské jádro podle nároku 1, vyznačující se tím, že pevně v jádru (1) uspořádaný manipulační prvek je proveden jako do jádra (1) zasazená plastová kuželová vložka (3), jejíž styková plocha (2) tvoří povrch jádra (I).
4. 5 4. Slévárenské jádro podle nároku 1, v y z n ač uj íc í se t í m , že pevně v jádru (1) uspořádaný manipulační prvek je proveden jako do jádra (1) zasazená keramická kuželová vložka (3), jejíž styková plocha (2) tvoří povrch jádra (1).

   5. Slévárenské jádro podle nároku 1, vyznačující se tím, že pevně v jádru (1) uspoio rádaný manipulační prvek je proveden jako ocelová plechová destička (4).
5. 6. Způsob úpravy slévárenského jádra pro snadnou manipulaci s využitím podtlakového zařízení, vyznačující se tím, že do povrchu jádra (1) se pro spolupůsobení s přísavkou (6) podtlakového zařízení pevně usadí manipulační prvek z jiného materiálu, jehož styková plo15 cha (2) vystupující na povrch jádra (I) je vzduchově neprodyšná.
6. 7. Způsob úpravy slévárenského jádra podle nároku 6, vyznačující se tím, že prvek z jiného materiálu se provede jako kuželová vložka (3) z oceli nebo z plastu nebo z keramiky.

   20 8. Způsob úpravy slévárenského jádra podle nároku 6, vyznačující se tím, že prvek z jiného materiálu se provede jako do jádra (1) zapuštěná plechová destička (4).