PL167599B1 - Forma do odlewania metalu pod niskim cisnieniem PL - Google Patents

Abstract

1. Forma do odlewania metalu pod niskim cisnieniem zawierajaca studzienke odlew- nicza oraz co najmniej jeden poziom, na któ- rym znajduje sie szereg wnek, które sa zasilane poprzez wlewy dolaczone do studzienki odlew- niczej przez co najmniej jeden kanal posredni, przy czym wszystkie wlewy zasilane przez ten sam kanal uchodza do tej samej wneki, zna- mienna tym, ze kazda wneka (31) jest pola- czona przez dwa kanaly (30A,30B) usytuowane po jednej i po drugiej stronie studzienki odlewniczej (28). FIG. 3 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest forma do odlewania metalu pod niskim ciśnieniem, w szczególności forma zaopatrzona w szereg wnęk usytuowanych na co najmniej jednym poziomie.

Odlewanie w formach pod niskim ciśnieniem, znanych z francuskich opisów patentowych nr nr 2 295 808, 2367566 oraz 2556996, zapewnia szczególnie korzystne efekty w porównaniu z odlewaniem grawitacyjnym przy wykonywaniu elementów metalowych o cienkich ścianach i/lub złożonym kształcie i/lub dużych gabarytach. W rzeczywistości ciśnienie wywierane przez metal, wynikające z doprowadzenia gazu do szczelnej komory mieszczącej roztopiony metal, może być tak sterowane, by doprowadzić metal do całej wnęki.

W znanej tego typu formie, na każdym poziomie formy, pojedynczy kanał pośredni, lub dwa umieszczone średnicowo naprzeciwko siebie kanały pośrednie łączą studzienkę odlewniczą z zestawem wlewów danego poziomu.

Ma to tę zasadniczą wadę, że gdy odlewane części mają złożony, wydłużony kształt i są rozmieszczane w kolumnach na każdym poziomie formy, wówczas wlewy nie są rozmieszczone symetrycznie w stosunku do zasilającego je kanału pośredniego, a liczba wlewów dla danego kanału może się zmieniać od jednej wnęki do drugiej, znajdującej się na tym samym poziomie. Zasilanie dwóch wnęk nie jest więc zrównoważone.

Ponadto, pojedynczy kanał posiada znaczne pole przekroju, co ułatwia tworzenie zawirowań w strumieniu metalu, a w konsekwencji erozję piasku oraz okluzję pęcherzyków powietrza, skutkiem czego pogarsza się jakość otrzymywanych elementów. Dodatkowo, kanał taki dla swego napełnienia wymaga zużycia dużej ilości metalu.

W przypadku formy wielopoziomowej, ze względu na duży przekrój kanału pośredniego nie można spowodować szybkiego wznoszenia się metalu do szczytu studzienki odlewniczej i w rzeczywistości napełnianie przebiega poziomami, co nie pozwala na wykorzystanie wszystkich zalet odlewania pod niskim ciśnieniem.

Z chwilą zmniejszenia ciśnienia, po zakrzepnięciu metalu we wlewach, stanowiących swego rodzaju zatyczki, jak to opisano we francuskim opisie patentowym nr 2 295 808, metal znajdujący się w kanale pośrednim, mający względnie dużą objętość, który został znacznie ochłodzony, powraca do komory odlewniczej. Przy następnym odlewaniu do studzienki odlewniczej dopływa na początku metal chłodniejszy, co pogarsza niekiedy jakość odlewanych elementów. Z tego też powodu, przy każdym odlewaniu jest konieczne przemieszczanie nadmiaru metalu.

Zadaniem wynalazku jest stworzenie formy piaskowej do odlewania metalu pod niskim ciśnieniem.

161 599

Według wynalazku zadanie to rozwiązano przez to, że forma piaskowa do odlewania metalu pod niskim ciśnieniem zawiera studzienkę odlewniczą oraz co najmniej jeden poziom, na którym znajduje się szereg wnęk, które są zasilane poprzez wlewy dołączone do studzienki odlewniczej przez co najmniej jeden kanał pośredni, przy czym wszystkie wlewy zasilane przez ten sam kanał uchodzą do tej samej wnęki, charakteryzuje się tym, że każda wnęka jest połączona przez dwa kanały usytuowane po jednej i po drugiej stronie studzienki odlewniczej.

Korzystnym jest, gdy suma pól wejściowych przekrojów kanałów jednego poziomu jest znacznie mniejsza od pola przekroju studzienki odlewniczej, a forma jest formą wielopoziomową.

Przedmiot wynalazku zostanie szczegółowo opisany na przykładach wykonania, uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie do odlewania w formie piaskowej, w przekroju pionowym, fig. 2 - formę piaskową, również w przekroju pionowym wzdłuż linii II-II zaznaczonej na fig. 3, zaś fig. 3 przedstawia tę samą formę w przekroju poziomym wzdłuż linii III-III zaznaczonej na fig. 2.

Urządzenie pokazane na fig. 1 zawiera komorę 1 stanowiącą zbiornik roztopionego metalu 2, zespół napędowy 3 formy oraz formę piaskową 4. Urządzenie jest stosowane do odlewania pod niskim ciśnieniem żeliwa (szerego lub sferoidalnego) do formy 4. Urządzenie to jest zasadniczo podobne pod względem konstrukcyjnym do urządzenia znanego z francuskiego opisu patentowego nr 2 295 808.

Komora 1 zawiera górną pokrywę 5, przymocowaną szczelnie na swoich ścianach bocznych i zaryglowaną przez odpowiednie elementy (niepokazane). Dysza odlewnicza 6 przechodząca przez otwór 7 wykonany w pokrywie 5 składa się z części rurowej 8, której zewnętrzna średnica odpowiada średnicy otworu 7 oraz górną część 9 w kształcie ściętego stożka, która szczelnie opiera się o obrzeże otworu 7 swoją promieniową powierzchnią 10. Uszczelka 11 utworzona przez sznur azbestowy jest umieszczona w rowku wykonanym w promieniowej powierzchni 10 dyszy. W otworze dyszy 6 jest umieszczona rura zasilająca 12 z materiału ogniotrwałego, zanurzona w roztopionym metalu i sięgająca w pobliże dna komory 1, przy czym górna krawędź rury 12 jest usytuowana na poziomie górnej płaskiej powierzchni dyszy 6.

Komora 1 jest poprzez króciec 14 dołączona do źródła 13 gazu pod ciśnieniem, przy czym połączenie komory 1 ze źródłem 13 ciśnienia lub z atmosferą jest dokonywane przez odpowiednie urządzenie zaworowe 15, zamontowane na zewnątrz komory. Manometr 16 umożliwia podczas odlewania kontrolowanie ciśnienia panującego wewnątrz komory.

Zespół napędowy 3 jest osadzony na dwóch słupach 17, których podstawy są wyposażone w koła jezdne 18, umieszczone na dwóch szynach 19.

Górne końce słupów 17 są połączone płytą 20, połączoną z siłownikiem 21 skierowanym ku dołowi, którego tłoczysko 22 na swoim dolnym końcu ma zamocowaną przegubowo płytę dociskową 23.

Na każdym ze słupów 17 znajduje się kołnierz oporowy 24, o który opiera się sprężyna śrubowa 25. Pozioma płyta ruchoma 26 ślizga się pionowo wzdłuż tej części słupów 17, która znajduje się nad kołnierzami 24, a ponadto styka się w sposób stały z górnym zakończeniem sprężyn 25, które ją popychają ku górze. Gdy do płyty 26 nie jest przykładana jakakolwiek siła skierowana do dołu, wówczas płyta ta znajduje się ponad wylotem dyszy 6. W płycie 26 jest wykonany kołowy otwór 27 o średnicy wystarczającej do przepuszczenia dyszy 6.

Forma 4 jest formą wielopoziomową, na przykład trójpoziomową, tak jak to pokazano na fig. 2. Jest ona wykonana z piasku i posiada pionową studzienkę odlewniczą 28 o kołowym przekroju, w przybliżeniu równym przekrojowi rury zasilającej 12. Podstawa studzienki jest otwarta u dołu i stanowi ją gniazdo 29 o kształcie ściętego stożka, odpowiadającego kształtowi dyszy 6. Gniazdo ma wysokość stanowiącą mniej więcej połowę wysokości dyszy 6.

Wszystkie trzy poziomy formy są identyczne, a strukturę każdego poziomu pokazano szczegółowo na fig. 3. Ze studzienki odlewniczej 28 odchodzą poziomo cztery kanały pośrednie, z których dwa · kanały 30A są skierowane w jedną stronę, będąc wzajemnie równoległe, a dwa drugie kanały 30B są skierowane w przeciwną stronę i są rónież wzajemnie równoległe. Każdy kanał 30B stanowi przedłużenie kanału 30A. Ponadto, każdy poziom zawiera dwie wnęki o wydłużonym kształcie, identyczne i ustawione w dwóch kolumnach, to znaczy symetrycznie względem pionowej osi X-X studzienki odlewniczej. Każda wnęka znajdująca się po jednej i po drugiej stronie studzienki

167 599 odlewniczej 28 jest zasilana przez trzy wlewy. W pokazanym przykładzie dla każdej wnęki przewidziano jeden wlew 32A na jednej stronie studzienki oraz dwa wlewy 32B po drugiej stronie. Wlew 32A łączy wnękę z pierwszym kanałem 30A, a dwa wlewy 30B łączą ją z kanałem 30B usytuowanym w przedłużeniu pierwszego kanału. Każdy kanał 30A lub 30B łączy studzienkę odlewniczą tylko z jedną wnęką 31. Rozpatrując całość poziomu (fig. 3) widać, że wlewy które zasilają jedną z wnęk są rozmiezczone odpowiednio do warunków zasilania wnęki metalem i znajdują się w różnych odległościach względem osi X-X, przy czym nie muszą się znajdować naprzeciwko tych wlewów, które zasilają inną wnękę.

Każdy kanał 30A i 30B posiadają przekrój względnie mały, ponieważ każdy z nich zasila tylko niewielką liczbę wnęk. Mówiąc dokładniej, suma pól powierzchni przekrojów kanałów pośrednich 30A, 30B jednego poziomu jest wyraźnie mniejsza od powierzchni przekroju studzienki odlewniczej 28, na przykład mniejsza o 10%. Jeżeli kanały posiadają przekroje o zmieniającej się wielkości, wówcza warunek ten spełnia przekrój ich wlotu.

Działanie urządzenia jest następujące. Ponieważ korpus 3 jest oddalony od komory 1, to na dnie gniazda 29 formy 4 zostaje umieszczone odpowiednie ogniotrwałe złącze uszczelniające 33. Forma 4, która w każdej wnęce posiada niepokazany rdzeń, jest umieszczana na płycie 26 i centrowana na otworze 27 tejże płyty, po czym zespół napędowy 3 jest naprowadzany w taki sposób po szynach 19 nad komorę 1 z roztopionym żeliwem, aby dysza 6 znalazła się w zasięgu gniazda 29 formy. Następnie zostaje uruchomiony siłownik 21, aby za pośrednictwem płyty dociskowej 23 opuścić formę 4 i jej płytę 26 do zetknięcia ze sprężynami 25. Czynność ta powoduje zaciśnięcie złącza 33 pomiędzy dnem gniazda 29 a dyszą 6 i zapewnia szczelne połączenie studzienki odlewniczej z rurą zasilającą.

Wstępnie, w wyniku otwarcia urządzenia zaworowego 15, komora 1 zostaje dołączona do źródła ciśnienia. Ciśnienie działając na swobodną powierzchnię żeliwa powoduje jego wznoszenie w rurze zasilającej 12. Żeliwo wypełnia studzienkę 28 formy, kanały 30A i 30B oraz wnęki 31. Ciśnienie jest utrzymywane przez czas określony w zależności od wymiarów i kształtów wytwarzanych części. W tym okresie, studzienka 28 odgrywa funkcję zasobnika dostarczającego do wnęk dodatkowe roztopione żeliwo, przeznaczone do kompleksowania skurczy. Następnie wlewy i kanały pośrednie krzepną, ciśnienie zostaje sprowadzone do ciśnienia atmosferycznego w komorze 1 w wyniku działania urządzenia zaworowego 15, a roztopione żeliwo znajdujące się w studzience 28 i w rurze zasilającej 12 powraca do kieszeni 1, opróżniając te dwa przeloty.

Działanie siłownika 21 zostaje wstrzymane, a pod wpływem działania sprężyn 25, zespół forma-płyta 26 zostaje odsunięty od dyszy 6, natomiast zespół napędowy 3 zostaje po szynach 19 przemieszczony poziomo względem komory 1.

Dzięki dobranym przekrojem kanałów 30A, 30B i w wyniku zapewnienia przez króciec 14 odpowiedniego przepływu gazu, roztopiony metal szybko wznosi się w studzience 28 zapewniając wysokość słupa metalu, wystarczającą do indywidualnego zasilania każdej wnęki poprzez parę przyporządkowych jej kanałów 30A, 30B. Umożliwia to uzyskanie zrównoważonego i jednoczesnego napełnienia wszystkich wnęk, niezależnie od ich kształtu i od poziomu, na którym się znajdują. Ponadto, stosunkowo mały przekrój kanałów pośrednich ogranicza wydatek wpływającego do nich metalu, co prowadzi do przemieszczania metalu z optymalną prędkością przy każdym odlewaniu, a w efekcie do ściślej kontrolowanego i spokojniejszego napełniania wnęk. W ostatecznym wyniku zapewnia to poprawienie jakości odlanych elementów.

Należy jeszcze zwrócić uwagę, że kanały pośrednie, pełniące funkcję dławików przepływu, zapobiegają jakiemukolwiek powrotowi do komory 1 metalu znacznie ochłodzonego, bez zmniejszania wydajności metalu. Jest to bardzo korzystne dla powtarzalności warunków odlewania. Ponadto, zawarty w studzience odlewniczej lekko ochłodzony metal, przy następnym odlewaniu jest rozprowadzany po wszystkich wnękach formy, a bilans cieplny jest wyjątkowo korzystny.

FIG.3

32B 28 32A

FIGJ

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Forma do odlewania metalu pod niskim ciśnieniem zawierająca studzienkę odlewniczą oraz co najmniej jeden poziom, na którym znajduje się szereg wnęk, które są zasilane poprzez wlewy dołączone do studzienki odlewniczej przez co najmniej jeden kanał pośredni, przy czym wszystkie wlewy zasilane przez ten sam kanał uchodzą do tej samej wnęki, znamienna tym, że każda wnęka (31) jest połączona przez dwa kanały (30A,30B) usytuowane po jednej i po drugiej stronie studzienki odlewniczej (28).
2. 2. Forma według zastrz. 1, znamienna tym, że suma pól wejściowych przekrojów kanałów (30A, 30B) jednego poziomu jest znacznie mniejsza od pola przekroju studzienki odlewniczej (28).
3. 3. Forma według zastrz. 1, znamienna tym, że jest formą wielopoziomową.