PL168033B1 - Forma do odlewania metalu pod niskim cisnieniem PL - Google Patents

Abstract

1. Forma do odlewania metalu pod ni-- skim cisnieniem zawierajaca studzienke od- lewnicza oraz co najmniej dwa poziomy, na kazdym z których jest co najmniej jedna wne- ka zasilana poprzez wlewy dolaczone do stu- dzienki odlewniczej poprzez co najmniej jeden kanal posredni, znamienna tym, ze suma pól powierzchni przekrojów wlotów kanalów posrednich (30A, 30B) kazdego po- ziomu jest znacznie mniejsza od pola powie- rzchni przekroju studzienki odlewniczej (28). FIG. 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest forma do wielopoziomowego odlewania metalu pod niskim ciśnieniem.

Wynalazek dotyczy formy z piasku, zasilanej przez studzienkę odlewniczą oraz, na każdym poziomie, przez co najmniej jeden kanał pośredni odchodzący od tej studzienki oraz wlewy, które łączą ten kanał z wnęką lub z każdą z wnęk. Odlewanie w formach pod niskim ciśnieniem, znanych z francuskich opisów patentowych nr nr 2.295.808, 2.367.566 oraz 2.556.996, zapewnia szczególnie korzystne efekty w porównaniu z odlewaniem grawitacyjnym przy wykonywaniu elementów metalowych o cienkich ściankach 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 wszystkich zakamarków wnęk.

Na każdym poziomie formy, pojedynczy kanał pośredni o dużym przekroju lub dwa, położone średnicowo naprzeciwko siebie, kanały pośrednie łączą studzienkę odlewniczą z zespołem wlewów tego poziomu.

Dotychczasowe formy wykazują liczne wady związane z dużym przekrojem kanału lub kanałów i tak; w strumieniu metalu tworzy się silne zawirowanie co ułatwia erozję piasku i okludowanie pęcherzyków powietrza prowadzące do obniżenia jakości otrzymywanych części.

Nie można spowodować szybkiego podniesienia metalu aż do szczytu studzienki odlewniczej, a napełnianie przebiega w rzeczywistości poziomami, co nie pozwala na wykorzystanie wszystkich zalet odlewania pod niskim ciśnieniem.

Z chwilą obniżenia ciśnienia, po zakrzepnięciu wlewów, które tworzą zatyczki (patrz wspomniany FR-A 2 295 808), metal znajdujący się w kanale pośrednim a przedstawiający względnie dużą objętość i który jest znacząco ochłodzony, powraca do kieszeni odlewniczej. Podczas następnego odlewania, ten metal który jest mniej ciepły wpływa jako pierwszy do studzienki odlewniczej, co pogarsza jakość niektórych odlanych części. Z tego samego powodu, przy każdym odlewaniu konieczne jest przemieszczanie nadmiaru metalu.

Celem wynalazku jest usunięcie wyżej wymienionych niedogodności.

Przedmiotem wynalazku jest forma do wielopoziomowego odlewania metalu pod niskim ciśnieniem. Forma ta, zawiera studzienkę odlewniczą oraz co najmniej dwa poziomy, na każdym

168 033 z których przewidziano co najmniej jedną wnękę zasilaną poprzez wlewy połączone ze studzienką odlewniczą poprzez co najmniej jeden kanał pośredni, według wynalazku charakteryzuje się tym, że suma pól powierzchni przekrojów wejściowych kanałów pośrednich każdego poziomu jest znacząco mniejsza od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej.

W formie według wynalazku suma pól powierzchni przekrojów wlewów zasilanych z tego samego kanału jest co najmniej równa polu powierzchni przekroju wlotu tego kanału. ·

Każda wnękajest zasilana przez co najmniej dwa kanały pośrednie przebiegające po jednej i po drugiej stronie studzienki odlewniczej.

Suma pól powierzchni przekrojów wlotów kanałów pośrednich każdego poziomu jest o 10% mniejsza od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie pionowy przekrój przez urządzenie odlewnicze, fig. 2 - przekrój formy według wynalazku wykonany wzdłuż linii II-II na fig. 3, a fig. 3 - przekrój formy wykonany wzdłuż linii III-III na fig. 2.

Urządzenie pokazane na fig. 1 zawiera komorę 1 mieszczącą rezerwę roztopionego metalu 2, korpus 3 wspierający formę oraz formę piaskową 4. Urządzenie jest używane do odlewania pod niskim ciśnieniem w formie 4 żeliwa (żeliwa szarego lub sferoidalnego), stali lub superstopu. Z punktu widzenia wewnętrznej konfiguracji formy, urządzenie to jest identyczne pod względem konstrukcyjnym do urządzenia znanego z francuskiego opisu patentowego nr 2 295 808.

Komora 1 posiada górną pokrywę 5 szczelnie zamocowaną na swoich ścianach bocznych i zaryglowaną przez odpowiednie środki (nie pokazane). Dysza odlewnicza 6 przechodzi przez otwór 7 wykonany w pokrywie 5. Dysza 6 posiada dolną część rurową 8, której zewnętrzna średnica odpowiada średnicy otworu 7 oraz górną część 9 w kształcie zasadniczo ściętego stożka, która szczelnie opiera się o obrzeże otworu 7 swoją dużą płaską podstawą 10. Uszczelka 11 utworzona przez sznur azbestowy jest umieszczona w rowku wykonanym w podstawie 10 dyszy. Przez dyszę 6 przechodzi przelot lub rura doprowadzająca 12 z materiału żaroodpornego, która zanurza się w żeliwo i sięga w pobliże dna komory 1; górna część przelotu 12 kończy się w środku dyszy 6 na poziomie jej górnej płaskiej powierzchni.

Komora 1 jest połączona ze źródłem 13 gazu pod ciśnieniem poprzez przelot 14, przy czym połączenie komory 1 ze źródłem ciśnienia 13 lub z atmosferą jest dokonywane przez odpowiednie urządzenie 15 znajdujące się na zewnątrz komory 1. Manometr 16 umożliwia podczas odlewania nadzorowanie ciśnienia panującego wewnątrz komory 1.

Korpus 3 zawiera dwa słupy 17, które na swoich podstawach są wyposażone w koła 18 umieszczone na dwóch szynach 19.

Górne zakończenia słupów 17 są połączone stropem 20, na którym znajduje się siłownik 21 skierowany do dołu, do którego tłoczyska 22 na dolnym zakończeniu jest przymocowana przegubowo płyta wsporcza 23.

Na każdym ze słupów 17 jest umieszczony także kołnierzyk 24, o który opiera się sprężyna śrubowa 25. Pozioma płyta wsporcza 26 może się ślizgać pionowo wzdłuż tej części słupów 17, która znajduje się ponad kołnierzykami 24; płyta 26 opiera się w sposób stały o górne zakończenia sprężyn 25, które ją wypychają ku górze. Gdy do płyty 26 nie jest przykładana jakakolwiek siła skierowana do dołu, wówczas płyta ta znajduje się ponad górną powierzchnią dyszy 6. W płycie 26 jest wykonany kołowy otwór 17 o średnicy wystarczającej do przepuszczenia dyszy 6.

Forma 4 jest masywną ślepą formą wielopoziomową, na przykład trójpoziomową, tak jak to pokazano na fig. 2. Posiada ona pionową studzienkę odlewniczą 28 o kołowym przekroju w przybliżeniu równym przekrojowi rury doprowadzającej 12. Studzienka posiada otwartą podstawę, która tworzy gniazdo 29 w kształcie rozszerzonego ściętego stożka dopasowanego do kształtu dyszy 6. Sięga ona na pewną odległość od górnej krańcowej powierzchni formy.

Wszystkie trzy poziomy są identyczne, a strukturę poziomu pokazano na fig. 3. Ze studzienki odlewniczej 28 odchodzą poziomo dwa kanały 30A i 30B, które przebiegają we wzajemnych przedłużeniach po jednej i po drugiej stronie studzienki 28. Poziom zawiera ponadto dwie identyczne wydłużone wnęki 31. Każda z wnęk, które rozciągają się po jednej i po drugiej stronie studzienki 28 jest zasilana przez trzy wlewy. W pokazanym przykładzie, dla każdej wnęki przewidziano jeden wlew 32A na jednej stronie studzienki oraz dwa wlewy 32B na drugiej

168 033 stronie. Trzy wlewy 32A łączą wnęki z kanałem 30A, a trzy wlewy 32B łączą je z kanałem 30B. W ten sposób, każdy kanał 30A lub 30B łączy studzienkę odlewniczą ze wszystkimi wlewami umieszczonymi po tej samej stronie studzienki 28 i w ten sposób współuczestniczy w zasilaniu dwóch wnęk poziomu.

Kanały 30A i 30B posiadają względnie mały przekrój. Suma pól powierzchni przekrojów kanałów pośrednich 30A, 30B jednego poziomu jest wyraźnie mniejsza od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej 28, na przykład mniejsza o 10% tegoż pola. Jeżeli kanały posiadają przekroje o zmieniającej się wielkości, to wówczas warunek ten spełnia przekrój ich wlotu.

Oprócz tego, suma pól powierzchni przekrojów wlewów zasilanych przez ten sam kanał jest co najmniej równa polu powierzchni przekroju tego kanału lub wlotu tego kanału.

Urządzenie działa w sposób następujący: ze względu na oddalenie korpusu 3 od komory 1, na dnie gniazda 29 formy 4 jest umieszczone odpowiednie żaroodporne złącze uszczelniające 33. Forma 4, która w każdej ze swoich wnęk zawiera nie pokazany rdzeń jest umieszczana na płycie 26 i centrowana na otwór 27 wykonany w tejże płycie, po czym korpus 3 jest doprowadzany w taki sposób po szynach 19 nad komorą 1 roztopionego żeliwa, że dysza 6 znajduje się w zasięgu gniazda 29 formy. Siłownik 21 rozszerzając się powoduje opuszczenie, za pośrednictwem płyty 23, formy 4 i wspornika 26 aż do zetknięcia ze sprężynami 25. Operacja ta powoduje ściśnięcie złącza 33 pomiędzy dnem gniazda 29 a dyszą 6 i zapewnia szczelne połączenie studzienki odlewniczej z rurą doprowadzającą.

Następnie w wyniku działania urządzenia 15, komora 1 zostaje dołączona do źródła ciśnienia 13. Ciśnienie działające na swobodną powierzchnię żeliwa powoduje jego wzniesienie w rurze 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 okresie tym, studzienka 28 spełnia rolę rezerwy lub nadstawki wlewowej dostarczając do wnęk dodatkowe roztopione żeliwo przeznaczone do kompensowania skurczy. Następnie wlewy i kanały pośrednie ulegają zakrzepnięciu, ciśnienie gazu zostaje doprowadzone do ciśnienia atmosferycznego w komorze 1 w wyniku działania urządzenia 15, a roztopione żeliwo, które znajduje się w studzience 28 i w rurze 12 powraca do komory 1, opróżniając te dwa przeloty.

Działanie siłownika 21 zostaje wstrzymane, zespół forma-wspornik 26 pod wpływem sprężyn 25 zostaje odsunięty od dyszy 6, a całość korpusu 3 zostaje po szynach 19 oddalona poziomo od komory 1.

Dzięki wyżej wspomnianemu zwymiarowaniu kanałów 30A i 30B oraz dzięki temu, że przelot 14 zapewnia odpowiedni dopływ gazu, roztopiony metal szybko wznosi się w studzience 28, w kanałach każdego poziomu ustala się ciśnienie metalostatyczne, a dwie wnęki każdego poziomu zostają zasilone poprzez odpowiednią parę kanałów 30A i 30B. Pozwala to na jednoczesne napełnianie wszystkich wnęk, niezależnie od ich kształtu. Ponadto, wąskość kanałów pośrednich ogranicza wydatek płynącego tam metalu, co z jednej strony prowadzi do lepiej kontrolowanego, spokojniejszego i bardziej odtwarzalnego napełniania każdej z wnęk różnych poziomów, a z drugiej strony do minimalnego przemieszczania metalu przy każdym odlewaniu. Jest to dodatkowo ułatwione w wyniku przytrzymania roztopionego metalu przy jego wyjściu we wloty, a co wynika z wyżej wspomnianego ich zwymiarowania. W rezultacie uzyskuje się poprawę jakości odlewanych części.

W innym wariancie, przytrzymywanie metalu może być ułatwione wskutek tego, że przekrój kanałów pośrednich zwiększa się od ich wejścia do wyjścia.

Należy jeszcze zwrócić uwagę, że użycie kanałów pośrednich jako zatyczek zapobiega jakiemukolwiek powrotowi do kieszeni metalu znacząco 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.

168 033

FIG.3

168 033

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,50 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Forma do odlewania metalu pod niskim ciśnieniem zawierająca studzienkę odlewniczą oraz co najmniej dwa poziomy, na każdym z których jest co najmniej jedna wnęka zasilana poprzez wlewy dołączone do studzienki odlewniczej poprzez co najmniej jeden kanał pośredni, znamienna tym, że suma pól powierzchni przekrojów wlotów kanałów pośrednich (30A, 30B) każdego poziomu jest znacznie mniejsza od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej (28).
2. 2. Forma według zastrz. 1, znamienna tym, że suma pól powierzchni przekrojów wlewów (32A, 32B) zasilanych przez ten sam kanał (30A, 30B) jest co najmniej równa polu powierzchni przekroju wlotu tego kanału. ·
3. 3. Forma według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że każda wnęka (31) jest zasilana przez co najmniej dwa kanały pośrednie (30A, 30B) przebiegające po jednej i po drugiej stronie studzienki odlewniczej (28).
4. 4. Forma według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że suma pól powierzchni przekrojów wlotów kanałów pośrednich (30A, 30B) każdego poziomu jest mniejsza o 110% od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej (28).