PL232061B1 - Kolektor chłodzący materiał odlewany w formach odlewniczych - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest kolektor chłodzący materiał odlewany w formach odlewniczych, zawierający przynajmniej jedną komorę (2), którego przynajmniej jedną ścianę stanowi płyta perforowana (3).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kolektor chłodzący materiał odlewany w formach odlewniczych umożliwiający sterowanie procesem krzepnięcia oraz chłodzenia odlewów i masy formierskiej, służący do wykorzystania na stanowisku zalewania na płycie podformowej w linii technologicznej.

Wynalazek znajduje zastosowanie zwłaszcza przy wykonywaniu odlewów w formach piaskowych. Urządzenie według wynalazku służy do uzyskiwania kierunkowego krzepnięcia w odlewach ze stopów odlewniczych, w tym zwłaszcza w odlewach ze stopów aluminium, miedzi i żelaza. Rozwiązanie znajduje szerokie zastosowanie, w tym również do wykonywania odlewów o kształtach nietechnologicznych.

Wykonywanie odlewów w formach odlewniczych polega na wprowadzeniu do formy odlewniczej płynnego metalu, gdzie metal ten krzepnie oddając ciepło do formy. Podczas tego krzepnięcia przebiegają złożone procesy chemiczne i fizyczne. Rozłożony przestrzennie i czasowo proces krzepnięcia materiału odlewanego wpływa decydująco na tworzącą się strukturę otrzymanego odlewu i jego właściwości mechaniczne. Istotną rolę w trakcie krzepnięcia odlewu w formie w zakresie jego właściwości mechanicznych, w tym na naprężenia własne odlewu, odgrywa przestrzenny i czasowy przebieg chłodzenia odlewanego materiału. Po zalaniu formy płynnym metalem, materiał odlewany w krótkim czasie nagrzewa formę. W miarę wydłużania się czasu przebywania odlewu w formie maleje szybkość ochładzania się odlewu. Czas chłodzenia materiału odlewanego jest stosunkowo długi w porównaniu do czasu jego krzepnięcia. W przypadku odlewów o znacznych objętościach często czas schłodzenia odlewu do temperatury umożliwiającej rozpoczęcie procesu wybijania odlewu wynosi kilka dni, a nawet kilka tygodni.

W znanym stanie techniki do materiałów przyspieszających odprowadzanie ciepła z odlewu należą ochładzalniki rozmieszczone w formie piaskowej. Stosowane ochładzalniki są wykonane zazwyczaj z materiałów o znacznej akumulacji ciepła, najczęściej z żeliwa lub z tego samego materiału co odlew. Ochładzalniki są rozmieszczane w formie na zewnątrz odlewu i w jego wnętrzu. Ochładzalniki zewnętrzne umieszczane są w formach tak, aby przylegając do powierzchni odlewu nie stapiały się z odlewem. Ochładzalniki wewnętrzne umieszcza się bezpośrednio we wnęce formy. Stanowią one po zalaniu formy ciekłym metalem wewnętrzną część odlewu. Wielkość każdego ochładzalnika dobierana jest z uwzględnieniem grubości odlewu i wielkości węzłów cieplnych. Jednakże zakres stosowania ochładzalników sprowadza się do ograniczenia węzłów cieplnych i dość często do rozdzielenia stref zasilania odlewu.

Z polskiego opisu patentowego nr 186378 znany jest sposób odlewania odlewów metalowych, w którym do odprowadzenia ciepła z odlewu stosowana jest chłodnica denna stanowiąca niezależny układ rurowy do lokalnego lub dennego odprowadzania ciepła z odlewu. W rozwiązaniu tym odbieranie ciepła lokalnego lub dennego z odlewu następuje w wyniku przepływu przez układ rurowy sprężonego powietrza. Niezależne lokalne układy rurowe oraz denny układ rurowy stanowią układ chłodzenia odlewu realizowany w kilku wyznaczonych strefach przestrzennych formy i regulowany w każdej strefie niezależnie od siebie.

Z kolei z polskiego opisu patentowego nr 219714 znana jest płyta chłodząca o płaskim kształcie sterująca procesem krzepnięcia oraz chłodzenia odlewów, korzystnie montowana na stanowisku odlewania. Płyta chłodząca według tego rozwiązania posiada odpowiednio dobraną konstrukcję oraz dowolny kształt podstawy dobierany w zależności od wielkości i kształtu odlewu. Pomiędzy płytą chłodzącą a formą odlewniczą zabudowana jest dodatkowo komora przepływu medium chłodzącego, w której następuje dodatkowe chłodzenie spodniej powierzchni płyty chłodzącej. Wnętrze metalowego korpusu płyty chłodzącej posiada wydrążone niezależne kanały. Kanały posiadają odpowiednio dobrane otwory przelotowe dla medium chłodzącego, do których montowane są dysze o różnej konstrukcji. Instalowane w otworach dysze posiadają końcówki umożliwiające skierowanie wydmuchiwanego medium pionowo w górę i/lub w kierunku prostopadłym do dyszy i/lub są ustawiane pod żądanym kątem w stosunku do ścian odlewu. Zabudowane w otworach płyty chłodzącej dysze posiadają różną wysokość uzależnioną od wysokości samego odlewu oraz posadowienia formy odlewniczej na płycie chłodzącej.

Wadą znanego z opisu patentowego nr 186378 układu chłodzenia poprzez niezależne lokalne układy rurowe jest niezadawalająca prędkość procesu chłodzenia oraz skomplikowana konstrukcja montażu lokalnych układów rurowych. Te znane ze stanu techniki urządzenia i materiały nie niwelują naprężenia własnego wewnątrz odlewu występującego w trakcie krzepnięcia i następnie w trakcie chło

PL 232 061 B1 dzenia odlewu. Z kolei płyta chłodząca znana z polskiego opisu patentowego nr 219714, chociaż przezwycięża wady wcześniejszych rozwiązań i pozwala na przyspieszenie procesu krzepnięcia i chłodzenia odlewu zarówno w formach piaskowych, jak i ceramicznych, jest skomplikowana w montażu. Szczególnie skomplikowana jest jej instalacja na płytach podformowych w liniach technologicznych.

Zagadnieniem technicznym wymagającym rozwiązania jest opracowanie nowego urządzenia chłodzącego pozwalającego zarówno na przyspieszenie procesu krzepnięcia i chłodzenia odlewu, przeznaczonego do zainstalowania bezpośrednio na płycie podformowej w linii technologicznej, a zarazem nie wymagającego dokonywania zmian w konstrukcji samej linii, a dodatkowo szybkiego w montażu i prostego w obsłudze.

Przedmiotem wynalazku jest kolektor chłodzący materiał odlewany w formach odlewniczych, zawierający przynajmniej jedną komorę i którego przynajmniej jedną ścianę stanowi płyta perforowana.

Korzystnie kolektor chłodzący zawiera dwie komory przedzielone przegrodą.

Korzystnie kolektor chłodzący zaopatrzony jest w kostkę rozdzielacza medium chłodzącego zaopatrzoną w przynajmniej jedną złączkę.

Korzystnie kolektor chłodzący zaopatrzony jest w przewód doprowadzający medium chłodzące do komory.

Korzystnie kolektor chłodzący ma kształt graniastosłupa, korzystnie prostopadłościanu.

Korzystnie kolektor chłodzący umieszczony jest na płycie podformowej w wybraniu technologicznym formy odlewniczej.

Zaletą kolektora chłodzącego według wynalazku jest możliwość jego zastosowania w liniach technologicznych z jednoczesnym zachowaniem przyspieszenia procesu krzepnięcia i chłodzenia odlewu. Otrzymane odlewy poprzez przyspieszenie procesu krzepnięcia z możliwością jego sterowania posiadają wysoką jakość, praktycznie nie występują w tych odlewach wady odlewnicze. W przypadku konieczności zastosowania technologii kierunkowego krzepnięcia odlewów urządzenie według wynalazku wykorzystywane jest bezpośrednio na płycie podformowej, na której już znajduje się forma odlewnicza zaopatrzona w wybrania technologiczne o kształcie odpowiadającym kształtowi kolektora. Zastosowanie urządzenia nie wymaga zmiany konstrukcji samej linii technologicznej, ani nie wymaga zmiany położenia transportowanej formy. Urządzenie może być łatwo usunięte po zakończeniu procesu krzepnięcia i chłodzenia, a następnie umieszczone w wybraniu technologicznym kolejnej formy. Co więcej, urządzenie nie wymaga zaopatrywania formy odlewniczej w dodatkową dolną płytę chłodzącą.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania został pokazany na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia kolektor chłodzący jednokomorowy w widoku izometrycznym;

Fig. 2 przedstawia kolektor chłodzący jednokomorowy w widoku ogólnym z góry;

Fig. 3 przedstawia przekrój przez kolektor jednokomorowy wzdłuż linii A-A na Fig. 2;

Fig. 4 przedstawia przekrój przez kolektor wzdłuż linii B-B na Fig. 3;

Fig. 5 przedstawia szczegół C uwidoczniony na Fig. 3 z zaznaczoną przykładową ścieżką doprowadzania medium chłodzącego do komory kolektora;

Fig. 6 przedstawia kolektor dwukomorowy w widoku izometrycznym;

Fig. 7 przedstawia kolektor dwukomorowy w widoku ogólnym z góry;

Fig. 8 przedstawia przekrój przez kolektor dwukomorowy wzdłuż linii A-A na Fig.7;

Fig. 9 przedstawia przekrój przez kolektor dwukomorowy wzdłuż linii B-B na Fig.8;

Fig. 10 przedstawia przekrój przez kolektor dwukomorowy wzdłuż linii D-D na Fig.7;

Fig. 11 przedstawia szczegół E uwidoczniony na Fig. 10;

Fig. 12 przedstawia formę odlewniczą z uwidocznionymi dwoma kolektorami umieszczonymi w odpowiednio ukształtowanych wybrankach technologicznych.

Kolektor chłodzący według wynalazku, jak przedstawiono w przykładach wykonania na załączonych rysunkach, zawiera przynajmniej jedną komorę 2, do której doprowadzany jest czynnik chłodzący i którego przynajmniej jedną ścianę stanowi płyta perforowana 3.

W pierwszym przykładzie wykonania kolektor według wynalazku, jak przedstawiono na rysunku Fig. 1-5 zawiera jedną komorę 2, do której - za pomocą nieuwidocznionego przewodu, przyłączonego za pomocą złączki 5 i poprzez kostkę rozdzielacza medium chłodzącego 4 - doprowadzany jest czynnik chłodzący, np. powietrze. Kolektor 1 ma kształt zbliżony do prostopadłościanu, którego górną ścianę stanowi płyta perforowana 3. Płyta perforowana 3 korzystnie wykonana z blachy perforowanej o dobranej do potrzeb procesu chłodzenia wielkości oczek i odpowiedniej wielkości podziałki, tj. odległości pomiędzy środkami sąsiednich oczek, pozwalającej rozprowadzić medium chłodzące dostarczane do ko

PL 232 061 B1 mory 2 w zadanym kierunku. Kolektor 1 umieszczany jest na płycie podformowej 8 w wybraniu technologicznym 9 formy odlewniczej 10 (jak przedstawiono na Fig. 12) i służy do sterowania procesem krzepnięcia i chłodzenia odlewu umieszczonego we wnęce tej formie.

W innym przykładzie wykonania, jak przedstawiono na rysunku Fig. 6-11, kolektor według wynalazku, zaopatrzony jest w dwie komory 2 oraz dwie złączki 5. Jedna złączka 5 pozwala na doprowadzenie czynnika chłodzącego (za pomocą nieuwidocznionego przewodu przyłączonego do tej złączki i poprzez kostkę rozdzielacza medium chłodzącego 4) do pierwszej komory 2 kolektora 1, natomiast za pomocą drugiej złączki 5 oraz przewodu 7 czynnik ten doprowadzany jest do drugiej komory 2 kolektora 1. Komory 2 rozdzielone są za pomocą przegrody 6. Budowa kolektora według tego przykładu wykonania pozwala na dopływ czynnika chłodzącego do zadanej komory 2 i chłodzenie zadanej strefy. T aka konstrukcja kolektora dodatkowo umożliwia przepływ czynnika chłodzącego do poszczególnych komór 2 z różną intensywnością chłodzenia. Podobnie jak w pierwszym przykładzie wykonania, jak przedstawiono na Fig. 12, kolektor 1 umieszczany jest na płycie podformowej 8 w wybraniu technologicznym 9 formy odlewniczej 10 i służy do sterowania procesem krzepnięcia i chłodzenia odlewu umieszczonego we wnęce tej formy.

Urządzenie według wynalazku wykorzystywane jest w procesie kierunkowego krzepnięcia. Czynnik chłodzący doprowadzany jest do przynajmniej jednej komory 2 kolektora 1 za pomocą złączek 5 poprzez kostkę rozdzielacza 4. Chłodne sprężone powietrze lub inne medium gazowe przedostaje się poprzez otwory płyty perforowanej 3, korzystnie stanowiącej górną ścianę kolektora 1, schładzając formę bezpośrednio od dołu. Aby zapewnić odpowiednią wielkość pochłaniania energii cieplnej i przyspieszyć przebieg procesu chłodzenia, stosowany jest czynnik chłodzący o ciśnieniu i temperaturze odpowiednio dobranej do danego odlewu. Czynnikiem chłodzącym może być sprężone powietrze, azot lub inne gazy mające wysoką zdolność akumulacji ciepła. Dla każdego kształtu odlewu zakładana jest odpowiednia prędkość, ciśnienie i temperatura przepływu czynnika chłodzącego.

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kolektor chłodzący materiał odlewany w formach odlewniczych, znamienny tym, że zawiera przynajmniej jedną komorę (2) oraz tym, że przynajmniej jedną ścianę kolektora (1) stanowi płyta perforowana (3).
2. 2. Kolektor chłodzący według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera dwie komory (2) przedzielone przegrodą (6).
3. 3. Kolektor chłodzący według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zaopatrzony jest w kostkę rozdzielacza medium chłodzącego (4) zaopatrzoną w przynajmniej jedną złączkę (5).
4. 4. Kolektor chłodzący według zastrz. 3, znamienny tym, że zaopatrzony jest w przewód (7) doprowadzający medium chłodzące do komory (2).
5. 5. Kolektor chłodzący według zastrz. 1-4, znamienny tym, że ma kształt graniastosłupa, korzystnie prostopadłościanu.
6. 6. Kolektor według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że umieszczony jest na płycie podformowej (8) w wybraniu technologicznym (9) formy odlewniczej (10).