PL92419B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odlewania metali niezelaznych w maszynach cisnieniowych z zimina komora oraz urzadzenie napelniajace maszyn cisnieniowych z ziimna komora do odlewa¬ nia metali niezelaznych, zwlaszcza ailumiiniuim, cynku^ miedzi i magnezu.

Wypelnianie wnejki fonmy cisnieniowej znanymi sposobami dokonuje sie przez nacisk tloka pra¬ sujacego na ciekly metal w komorze cisnieniowej, przy cisnieniu rzedu kilkuset atmosfer. Wypelnia¬ nie wineki formy jest zawsze bardzo szybkie"i jego zakonczeniu towarzysza dwa zjawiska zaklócajace.

Pierwsze to zjawisko' uderzenia cieczy tlocznej, wynikajace z raptownego zatrzymania tloka pra¬ sujacego i zespolu urzadzen z. nim zwiazanych, wywolane niescisliwoscia cieklego metalu.

Pociaga orno za soba koniecznosc zadzialania na urzadizenie zamykajace forme sila wieksza, anizeli sila potrzebna do wtloczenia metalu wynikajaca z obliczen. Towarzyszy jej wiforalcyjne obciazenie tloka.

Drugim zjiawiskiem jest jednolity napór tloka prasujacego na nadmiar cieklego metalu w komorze, uformowanego w ksztalcie krazka na przodzie glówki tloka., gdy obwód tego krazka krzepnie, l/ufo przechodzi ze stanu cieklego w stan plastyczny. Opór stawiany w miare postepu tloka staje sie taki, ze nastepuje jegO' zatrzymanie juz wówczas, gdy wnetrze tego> krazka jest jeszcze ciekle. ?c W miare ochladzania, wnejtrze odlewów kurczy sie i powstaja rzadzizny bez mozliwosci ich uzupelnienia cieklym metalem, który jest jeszcze do dyspozycji w nieskrzepnietym wneftrzu krazka.

W celu przeciwdziallainia tym niedogodnosciom proponowano szereg róznych rozwiazan miedzy innymi system dwutlok'Owy urzadzenia napelnia¬ jacego. Urzadzenie to jest wyposazone w dwa tloki wspólosiowe, z których tlok pomocniczy umiesz¬ czony w osi tloka glównego-, wlacza^ sie do akcji pod koniec wtlaczania metalu aby oddzialywac na nadmiar metalu jeszcze cieklego lub chociazby plastycznego w komorze cisnieniowej utworzone¬ go w formie krazka.

Urzadzenie takie znaine jest z francuskiego opisu wynalazku nr 1.397.882 opatentowanego na rzecz firmy General Motare i znane jest pod nazwa proces technologiczny ACURAD. Sposób ten komplikuje ogromnie system sterowania hydrau¬ licznego1, wymaga doskonalej synchronizacji ruchów obu tloków i wywoluje podwójne uderze¬ nie cieczy tlocznej, co w rezultacie wystawia maszyne na ciezka próbe.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu odlewania cisnieniowego i opracowanie urzadzenia napelniajacego nie posiadajacych opisanych wad i nie wymagajacych podwójnego sterowania hydraulicznego.

Sposób odlewania metali niezelaznych w ma¬ szynach cisnieniowych z ztimna komora wedlug 92 41992 419 wynalzku, polega na tym» ze po wtloczeniu metalu z komory cisnieniowej do wneki formy przez tlok prasujacy, na nadmiar metalu utworzo¬ nego w ksztalcie krazka, scisnietego miedzy odlewem, sciankami komory cisnieniowej i tlokiem prasujacym doprowadza sie gaiz obojetny pold wy¬ sokim cisnieniem, najpierw kanalami w tlokach do komory gazowej o zmiennej objetosci utwo¬ rzonej miedzy wewnejtrznymi powierzchniami scianki cylindrycznej i scianki czolowej tloka pra¬ sujacego, a pcwierachnia czolowa tloka docisko¬ wego, a nastepnie z chwila zatrzymania sie tloka prasujacego, który w dalszym ciagu wywiera na¬ cisk na metal, zostaje zanurzona iglica w srodko¬ wej czesci ^ nieskrzepnietego jeszcze metalu, wepchnieta ^rzez tlok dociskowy w koncowej fazie jegopOffla^TnefeMem zostaja otwarte kanaly gaz<*Aty+ityA^o*^l[L pod wysokim cisnieniem przellywa' z komory kazowej przez otwory w denfcji tlft^^Mas^ulacegi, zlobki w nakladce tloka pras*33St3SLl-#"c5W*ii w iglicy i rozpreza sie wywuiflJEt uUldlMltó—'gisiilafjaice odlew to znaczy nieskrzepniety metal w krazku nadmiaru metalu, majacy charakter nadiewu, zostaje wepchniety w powstale rzadzizny krzepnajcego odlewu. Gaz obojetny doprowadza sie do komory gazowej pod cisnieniem 50—600 atm, korzystnie 100—150 atm.

Urzadzenie napelniajace maszyny cisnieniowej z zimna komora do odlewania metali i stopów niezelaiznych wedlug wynalazku ma tlok docisko¬ wy, wywierajacy sile potrzebna do wtlaczania metalu do wineki formy cisnieniowej. Tlok ten nie ma bezposredniego styku z metalem, tylko jest prowadzony swobodnie wspólosiowo we wnetrzu tloka prasujacego, przenoszacego sile nacisku potrzebna do wtlaczania i zageszczania metalu znajdujacego sie w komorze cisnieniowej, przy czym miedzy wewnetrznymi powierzchniami cylindrycznej scianki i scianki czolowej tloka prasujacego ,a powierzchnia czolowa tloka do¬ ciskowego utworzona jest komora gazowa o zmiennej objetosci, w której znajduje sie gaz obojetny pod wysokim cisnieniem, doprowadzany do niej kanalami rozrzadowymi" w obu tlokach i który przez otwory w denku tloka prasujacego, zlobki: w nakladce tloka prasujacego oraz rowki w iglicy, która umieszczona jest wspólosiowo, suwllwe w nakladce tloka prasujacegov denku tloka prasujacego i tloku dociskowym, po prze¬ sunieciu tloka dociskowego i wypchnieciu iglicy przedostaja sie do komory cisnieniowej.

Sposób i urzadzenie wedlug wynalazku pozwa¬ laja w szczególnosci na: wykorzystywanie maszyn cisnieniowych do maksimum ich teoretycznej wy¬ dajnosci, a to z uwagi na wytlumianie zjawiska uderzenia metalu; zmniejszenie ilosci uszkodzen form cisnieniowych, a wiec przedluzenie ich zywotnosci; zapewnienie lepszej zwartosci odlewów i eliminacje wszelkich irzadzizn wewnatrz odlewa¬ nych przedmiotów; zmniejszenie tendencja do tworzenia zalewek w miejscu podzialu formy; zmniejszenie zuzycia przedniej czesci tloka do¬ ciskowego, na skutek wytlumiajacego dzialania poduszki gazowej i utworzonego ekranu termicz¬ nego miedzy nadmiarem metalu stloczonym na krazek a tlokiem.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zespól » urzadzenia napelniajacego, ulepszonego zgodnie z wynalazkiem, fig. 2 do 6 przedstawiaja kolejne stadia pracy glównego tloka prasujacego oraz: iglice wspólosiowa, podczas calkowitego cyklu wypelnienda wneki formy metalem. io Na fig. 1 forma cisnieniowa (nie pokazana na rysunku) jest. przewidziana z lewej strony. Czesci skladowe urzadzenia napelniajacego znajduja sie w stadium poczatkowym. ' Komora cisnieniowa 3 polaczona z nie ookazana * is forma cisnieniowa ma otwór zalewowy 2, przezna¬ czony do wlewania cieklego metalu 1. Na tloku prasujacym 5 urzadzenia napelniajacego zamoco¬ wana jest nakladka 4, wymienialna w przypadku zuzycia sie, polaczona sztywno z tlokiem pra- sujacym 5, w którym jest osadzony swobodnie tlok dociskowy 6, który zamyka utworzona wewnatrz tloka prasujacego komore gazowa 7 o zmiennej objetosci, zaleznej od polozenia tloka dociskowego 6 wzgledem tloka prasuj acego 5.

Nakladka 4 o»raz tlok dociskowy 6 maja we wspól¬ nej osi otwór cylindryczny o tej samej srednicy, w którym przesuwaja sie iglica 8 i jej prowadnica 9, a w osi scianki czolowej tloka prasujacego otwór o mniejszej srednicy, przez który prze- chodzi czesc iglicy 8 o mniejszej srednicy niz jej czesc czolowa.

Czesc czolowa iglicy 8 ma mniej wiecej na po¬ lowie swej dlugosci wzdluzne rowki 10, dajace mozliwosc polaczenia poprzez zlobki 11, umieszczo- ne na styku otworów 12, do komory gazowej 7 o zmiennej objetosci.

Komora gazowa 7 ma równiez polaczenie po¬ przez wglebienie 20 i kanal 13 z otworem wloto¬ wym 14, przez który wprowadza sie gaz pod *> cisnieniem. Poza koncówka prowadnicy 9- iglicy 8, znajduje sie przestrzen 15, umozliwiaj aca- prze¬ suwanie sie prowadnicy 9 i polaczona jest poprzez przewód 16 z wylotem 17, prowadzacym do atmo¬ sfery. 45 Urzadzenie wedlug wynalazku dziala w na¬ stepujacy sposób: forma odlewnicza jest zamknieta, metal lub stop ciekly 1 zostaje wprowadzony przez otwór zalewowy 2 do komory cisnieniowej 3, badz to recznie, badz mechanicznie poprzez "system za- 50 silania znanego typu w ilosci takiej, aby poziom cieklego metalu po wlaniu byl wyraznie powyzej ^ osi tloka i aby ilosc ta pod koniec wypelniania wneki formy zapewnila krazkowi powstajacemu ze sciskanego nadaniami metalu w komorze 3 wy- 55 starczajaca grubosc dla odegrania roli nadlewku, pozostarjacego w stanie cieklym dluzej niz odlew w formie i uzupelniaj acego rzadzizny wy¬ nikajace ze skurczu metalu w formie.

Poprzez otwór wlotowy gazu 14 najkorzystniej *° jest wtlaczac azot (lub inny gaz) obojetny pod cisnieniem rzedu 100 atmosfer. Przechodzacy przez kanal 13 i wglebienie 20, azot pod' cisnieniem od¬ dzialuje na komore 7, powodujac cofanie sie tloka dociskowego 6, az do oparcia sie go o wieniec m oporowy 18. Zespól zlozony z iglicy 8 i jej -pro-5 92 419 6 wodnicy 9 zostaje odepchniety i cofa sie wewtnajhrz przestrzeni 15 az do mameaitu, w którym odtsadze- nie 19 oprze sie o plaszczyzne czolowa pnzed tlokiem prasujacym 5.

Rowki wzidluzne 10 czesci czolowej iglicy 8 sa krótsze, niz grubosc nakladki 4 na tloku 5, zatem, mimo przesuniecia sie iglicy 8 i jej prowadnicy 9, szczelnosc jest nadal zachowana i gazi sprezony nie moze pirzenikac i dosiegnac cieklego metalu 1.

Fig. 2 przedstawia druga faze procesu odlewa¬ nia. Tlok dociskowy 6, pod dzialaniem cisnienia, wywolanego za pomoca urzadzen hydraulicznych, pneumatycznych czy mechanicznych nie pokaza¬ nych na rysunku, przesunal sie w kierunku ko¬ mory cisnieniowej 3 z cieklym metalem, minal otwór zalewowy 2 i wtloczyl metal ciekly 1 do fonmy nie pokazanej na rysunku.

Nadwyzka metalu poczyna krzepnac na zimnych sciankach komory cisnieniowej 3, co blokuje prze¬ suwanie sie nakladki 4 i zlaczonego z nia tloka prasujacego 5. Natomiast z uwagi na scisliwosc gazu w komorze 7 i ze wzgledu na to, ze cisnie¬ nie wywierane na tlok dociskowy 6 jest wielokrot¬ nie wiejksize od cisnienia, które panowalo poczatko¬ wo w kamorze 7,- tlok dociskowy 6 kontynuuje swe posuwanie sie do przodu, zmniejszajac objejtosc komory 7, gdzie cisnienie gazu sie powieksza. To cisnienie gazu w komorze 7 pelni role amortyzatora i powstrzymuje nader skutecznie uderzenie cieczy tlocznej w systemie sterowania napedu tloka do¬ ciskowego 6.

Tlok dociskowy 6, po przekroczeniu podczas przesuwania sie wglebienia 20, zapewnia szczel¬ nosc komory cisnieniowej 7.

Fig. 3 przedstawia trzecia faze procesu odlewa¬ nia. Cisnienie dzialajaice na: tlok dociskowy 6 w dalszym ciagu wzrasta, koncówka prowadnicy iglicy 8 opiera sie o dno wglejbienia 20 walcowego, osiowo wykonanego w tloku dociskowym 6.

Fig. 4 praedstiawia czwarta faze procesu odlewa¬ nia. Nacisk na tlok dociskowy 6 nadal wzrasta, iglica 8 zostaje wysunieta do przodu tak, ze jej glówka przenika do wneftnza krazka utworzonego z cieklego metalu, w miejscu gdzie metal jest jeszcze nadal ciekly.

W momencie gdy czesc waflicowa glówki iglicy 8 wychyli sie na tyle z nakladki 4, ze rowki 10 wejda do wnetrza komory cisnieniowej 3, gaz sprezony w komorze 7 do cisnienia kilkuset atmosfer wchodzi do komory cisnieniowej 3 i roz¬ prezajac sie wywoluje efekt nadlewania wyrów¬ nujacego rzadzizny skurczowe metalu i to tym bardziej skutecznie, ze, podwyzszona temepratura krazka z metalu zwieksza jeszcze dodatkowo cisnienie gazu- Nadlewanie dokonuje sie Wiec posrednio jakby przez tlok gazowy co obejmuje swym dzialaniem cale nieregularne powierzchnie pecherzy skurczowych.

Fig. 5 przedstawia piata faze procesu odlewania.

Krazek metalu zaAdrzepl, a pecherze odlewnicze skurczowe sa zlokalizowane w strefie stykowej z glówka igJicy 8, bez zadnych ujemnych skutków dla jakosci odlewanego przedmiotu, przy czym krazek metalu lamie sie i przetapia na nowo.

Fig. 6 przedstawia szósta faze procesu odlewa- nia> to jest cofanie tloków do polozenia wyjscio¬ wego. Tlok dociskowy 6 zostaje wycofany przez urzadzenie sterujace maszyny odlewniczej. W za¬ sadzie tlok prasujacy 5 oraiz iglica 8 powinny powrócic samoczynnie do swego punktu wyjscia, jednak, gdy nie ma juz/ cisnienia /resztkowego w komorze 7, powrót iglicy 8 do polozenia zamknie¬ cia wylotu moze nie nastapic.

Dzieki dzialaniu wienca oporowego 18, tlok pra-> sujacy 5 opiera sie jeszcze przed zakonczeniem suwu cofania tloka dociskowego 6. W ten sposób komora 7 uzyskuje polaczenie przez kanal 1& i wglebienie 20 z otworem wlotowym 14 gazu, czyli zródlem doplywu gazu obojetnego bedacego pod cisnieniem rzedu 100 a/fcmosfer. Gdy gaz wplynie do komory 7, nastapi tam wzrost cisnie¬ nia i oddzielenie tloka dociskowego' 6 od tloka prasujacego 5, wynikajace z powiejkszenia sie objetosci- komory 7 oraz wycofanie prowadnicy 9 iglicy 8 w kierunku na prawo'.

Swobodny wylot dó atmosfery z przestrzeni 15 poprzez przewód 16 i wylot 17 likwiduje poduszke powietrzna, która moglaby utrudniac ruch po¬ wrotny iglicy 8. Caly uklad jest wiec ponownie gotowy do rozpoczecia kolejnego cyklu odlewania.

Uirzadzenie bedace przedmiotem wynalazku pozwala na utrzymanie wszystkich parametrów maszyn odlewniczych cisnieniowych z komora zimna, nie zmniejsza przewidzianego zalozeniami rytmu produkcji. \

Claims (3)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób odlewania metali niezelaznych w ma¬ szynach cisnieniowych z ziimma komora, znamien¬ ny tym, ze po wtloczeniu metalu z komory cisnie¬ niowej do wneki formy przez tlok prasujacy, na nadmiar metalu, utworzonego w ksztalcie krazka, scisnietego miedzy/ odlewem, sciankami komory cisnieniowej i tlokiem^ prasujacym, doprowadza sie gaz obojetny pod wysokim cisnieniem, najpierw kanalami w tlokach do komory gazowej o zmien¬ nej objetosci, uitworzonej miedzy wewnetrznymi powierzchniami scianki cylindrycznej i scianki czolowej * tloka prasujacego', a powierzchnia wolowa tloka dociskowego, a nastepnie z chwila zatrzymania sie tloka prasujacego, kt6ry w dal¬ szym ciagu wywiera nacisk na metal zostaje za¬ nurzona iglica w srodkowej czesci niesknzepnieltego jeszcze metalu, wepchnieta przez tlok dociskowy w koncowej fazie jego ruchu, przez co zostaja otwarte kanaly gazowe, a wyzwolony gaz pod wysokim cisnieniem przeplywa z komory gazowej przez otwory w "denku tloka prasujacego, zlobki w nakladce tloka prasujacego oraz rowki w iglicy A rozpreza sie wywolujac dzialanie zasilajace odlew* to znaczy nieskrzepniety metal w krazku nadmiaru metalu mafjacym charakter nadlewu zo¬ staje wepchniety w powstale rzadzizny krzepnace¬ go odlewu.

2. Sposób wedlug zastrz. 1 znamienny tym, ze gaz obojetny doprowadza sie do komory gazowej pod cisnieniem 50 do 500 atmosfer, najkorzystniej 100 do 150 atmosfer. 10 15 20 30 35 40 48 50 5892 419

3. Urzadzenie napelniajace maszyn cisnieniowych z zimna komora do odlewania metali niezelaz¬ nych skladajace sie z komory cisnieniowej i dwóch wspólosiowych tloków, znamienny tym, ze tlok dociskowy (6) nie stykajacy sie z cieklym metalem jest osadzony swobodnie wspólosiowo wewnatirz tloka prasujacego (5), przenoszacego sile nacisku potrzebna do wtlaczania i zageszczania metalu znajdujacego sie w komorze cisnieniowej (3), przy czym pomiedzy wewnetrznymi powierzchniami scianki cylindrycznej i scianki czolowej tloka pra¬ sujacego (5), a powierzchnia czolowa tloka docisko- 10 8 wego (6) otworzona jest komora gazowa (7) o zmiennej objetosci, w której znajduje sie gaz obojetny pod wysokim cisnieniem, doprowadzony do niej kanalami rozrzadowymi (13, 19) w obu tlokach i który przez otwory w denku tloka pra¬ sujacego (5), zlobki (11) w nakladce (4) tloka pra¬ sujacego (5) oraz rowki w iglicy (18), która umiesz¬ czona jest wspólosiowo suwliwie w nakladce (4) tloka prasujacego (5), denku tloka prasujacego (5) i tlokai dociskowym (6), fpo przesunieciu tloka do¬ ciskowego (6) i wypchnieciu igdicy (8) przedostaje sie do komory cisnieniowej (3). 9 10 6 ')92419 Fig.4 A ';j;j>j;;j;j)j^sjjmm W'- Fig. 5 yv/AAAA/fAA'A""-'A^JV"AAy^'AAAA% 1 '¦y^f*fA yy^y/yy/yy ^////.^'/¦¦Ayy:^riw\ / 17 Fig. 6 20 «