RU139477U1

RU139477U1 - DEVICE FOR MANUFACTURE OF POROUS IMPREGNATION CASTINGS

Info

Publication number: RU139477U1
Application number: RU2013152126/02U
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Кукса; Николай Алексеевич Кидалов
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-04-20

Abstract

1. Устройство для изготовления пористых отливок пропиткой, содержащее корпус, порообразующий наполнитель и металлическую шихту, отличающееся тем, что корпус разделен металлической сетчатой заслонкой на нижнюю и верхнюю части, при этом нижняя часть состоит из установленных в поддоне, имеющем форму стакана, двух симметричных, спаренных между собой половин с газоотводными каналами, выполненными в плоскости сопряжения, и засыпки порообразующего наполнителя, а верхняя часть выполнена в виде надставки-тигля с нависающим буртом и съемной крышкой с газоотводными отверстиями с расположенной в нем на металлическокой сетчатой заслонке порцией металлической шихты.2. Устройство для изготовления пористых отливок пропиткой по п. 1, отличающееся тем, что засыпка порообразующего наполнителя выполнена из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой.3. Устройство для изготовления пористых отливок пропиткой по п. 1, отличающееся тем, что засыпка порообразующего наполнителя выполнена из металлических или керамических полых оболочек.1. A device for the manufacture of porous castings by impregnation, comprising a housing, a pore-forming filler and a metal charge, characterized in that the housing is divided by a metal mesh damper into the lower and upper parts, while the lower part consists of two symmetrical mounted in a pan having the shape of a glass paired halves with gas channels made in the mating plane, and backfill pore-forming filler, and the upper part is made in the form of a crucible extension with overhanging collar and removable roofs with gas vents with a portion of the metal charge located on it on a metal mesh damper. 2. A device for the manufacture of porous castings by impregnation according to claim 1, characterized in that the filling of the pore-forming filler is made of polystyrene foam granules with a reinforcing shell. 3. A device for the manufacture of porous castings by impregnation according to claim 1, characterized in that the filling of the pore-forming filler is made of metal or ceramic hollow shells.

Description

Полезная модель относится к литейно-металлургическому производству, в частности, к изготовлению пористых заготовок из разных металлов и сплавов, используемых для изготовления деталей в машиностроении и других отраслях промышленности.The utility model relates to foundry and metallurgical production, in particular, to the manufacture of porous billets from various metals and alloys used for the manufacture of parts in mechanical engineering and other industries.

Известна литейная металлическая форма с выпором и с нижним подводом металла, которую заполняют гранулами из водорастворимой соли, а затем пространство между гранулами заливают расплавленным алюминиевым металлом или сплавом и др.Known foundry metal mold with a head and with a lower supply of metal, which is filled with granules of water-soluble salt, and then the space between the granules is filled with molten aluminum metal or alloy, etc.

Основным недостатком формы является невозможность изготовления пористых отливок пропиткой (фильтрацией) расплавом легкоплавких тяжелых металлов (Zn, Pb, Sn) и их сплавов и др., так как гранулы водорастворимых солей будут всплывать и вместе с расплавом уходить в выпор (Исследование процессов формирования пеноалюминия фильтрацией через водорастворимые соли // Технология легких сплавов, 2011, №4; с. 74-78, с. 75! - рис. 1. Тепловые условия формирования пеноалюминия фильтрацией через водорастворимые соли // Литейщик России, 2011, №6; с. 43-45, с. 44! - рис. 1 и рис. 2).The main drawback of the mold is the impossibility of producing porous castings by impregnation (filtration) with a melt of low-melting heavy metals (Zn, Pb, Sn) and their alloys, etc., since the granules of water-soluble salts will float and go with the melt in vapor (Filtration of foam aluminum formation by filtration through water-soluble salts // Technology of light alloys, 2011, No. 4; pp. 74-78, p. 75! - Fig. 1. Thermal conditions for the formation of foam by filtration through water-soluble salts // Liteyshchik Russia, 2011, No. 6; p. 43 -45, p. 44! - Fig. 1 and Fig. 2).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является кокиль (металлическая форма) для изготовления пористых отливок из алюминия и его сплавов вакуумной пропиткой водорастворимых наполнителей, содержащий корпус, днище, наполнитель и вакуум-провод (Пористый литой алюминий // Литейное производство, 1997, №8-9; с. 56-57, рис. 1. Получение пропиткой пористых отливок из алюминиевых сплавов // Литейное производство, 2010, №5; с. 14-15, рис. 5 - прототип.).Closest to the proposed technical essence is a chill mold (metal mold) for the manufacture of porous castings of aluminum and its alloys by vacuum impregnation of water-soluble fillers, containing a housing, a bottom, a filler and a vacuum wire (Porous cast aluminum // Foundry, 1997, No. 8 -9; pp. 56-57, Fig. 1. Obtaining by impregnation of porous castings from aluminum alloys // Foundry, 2010, No. 5; pp. 14-15, Fig. 5 - prototype.).

Недостатками данного кокиля (металлической формы) при использовании его для изготовления пористых отливок из металлов и сплавов, в том числе из легкоплавких тяжелых металлов (Zn, Pb, Sn и др.) и их сплавов, как отмечают сами авторы, является всплывание частиц (гранул) наполнителя при пропитке, необходимость устанавливать стекловолоконные фильтры на каркасе, препятствующие всплыванию, или "спекать каркас наполнителя из водорастворимых солей щелочных металлов и укладывать его в форму", а затем производить пропитку, что требует дополнительных материальных затрат (Сплавы для изготовления пористых отливок пропиткой водорастворимого наполнителя // Литейное производство, 2013, №8; с. 2-5, с. 3!).The disadvantages of this chill mold (metal mold) when used for the manufacture of porous castings from metals and alloys, including low-melting heavy metals (Zn, Pb, Sn, etc.) and their alloys, as the authors themselves note, is the emergence of particles (granules ) filler when impregnated, the need to install fiberglass filters on the frame, preventing flooding, or "sinter the frame of the filler from water-soluble salts of alkali metals and put it in the form", and then impregnate, which requires additional ma costs (Alloys for the manufacture of porous castings by impregnation of a water-soluble filler // Foundry, 2013, No. 8; p. 2-5, p. 3!).

Техническим результатом заявляемого устройства является создание нового типа устройства для изготовления пористых отливок из металлов и сплавов пропиткой (фильтрацией), в том числе из легкоплавких тяжелых металлов (цинка - t_пл=419°C, ρ=7,14 г/см³; свинца - t_пл=327°C, ρ=11,34 г/см³; олова - t_пл=232°C, ρ=7,28 г/см³) и их сплавов, обеспечивающего надежную работу без всплывания порообразующего наполнителя, позволяющего осуществлять в нем одновременно плавление шихты, формование, пропитку и затвердевание получаемой пористой отливки.The technical result of the claimed device is to create a new type of device for the manufacture of porous castings from metals and alloys by impregnation (filtration), including from low-melting heavy metals (zinc - t _PL = 419 ° C, ρ = 7.14 g / cm ³ ; lead - t _pl = 327 ° C, ρ = 11.34 g / cm ³ ; tin - t _pl = 232 ° C, ρ = 7.28 g / cm ³ ) and their alloys, which ensures reliable operation without floating pore-forming filler, allowing to carry out in it simultaneously melting the mixture, molding, impregnating and solidifying the resulting porous casting.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для изготовления пористых отливок пропиткой, содержащем корпус, порообразующий наполнитель и металлическую шихту, корпус разделен металлической сетчатой заслонкой на нижнюю и верхнюю части, при этом нижняя часть состоит из двух симметричных, спаренных между собой половин с газоотводными каналами, выполненными в плоскости сопряжения, установленных в поддоне, имеющем форму стакана, и засыпки порообразующего наполнителя, а верхняя часть выполнена в виде надставки-тигля с нависающим буртом и съемной крышкой с газоотводными отверстиями с расположенной в нем на металлической сетчатой заслонке порцией металлической шихты.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for the manufacture of porous castings by impregnation, comprising a body, a pore-forming filler and a metal charge, the body is divided by a metal mesh shutter into the lower and upper parts, while the lower part consists of two symmetrical, paired with each other gas discharge channels made in the interface plane installed in a pan having the shape of a glass and filling the pore-forming filler, and the upper part is made in the form of a crucible extension with avisan collar and a removable lid with a gas escape hole disposed therein a metal mesh metal charge flap portion.

При этом засыпка порообразующего наполнителя выполнена из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой.In this case, the filling of the pore-forming filler is made of polystyrene granules with a reinforcing shell.

А также засыпка порообразующего наполнителя выполнена из металлических или керамических полых оболочек.As well as filling the pore-forming filler is made of metal or ceramic hollow shells.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство (продольный четвертичный разрез); на фиг. 2 - гранулы пенополистирола с упрочняющей оболочкой (в разрезе); на фиг. 3 - полые металлические или керамические оболочки (в разрезе).The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a device (longitudinal Quaternary section); in FIG. 2 - polystyrene granules with a reinforcing shell (in the context); in FIG. 3 - hollow metal or ceramic shells (in section).

Устройство для изготовления пористых отливок пропиткой (фильтрацией) содержит корпус, состоящий из двух частей: нижней 1 и верхней 2, разделенных металлической сетчатой заслонкой 3. Нижняя часть 1 состоит из двух симметричных, спаренных между собой половин 4 и 5 с газоотводными каналами 6, выполненными в плоскости сопряжения (разъема), установленных в поддоне 7, имеющем форму стакана. В полости, образованной симметричными половинами 4 и 5 расположена засыпка 8 порообразующего наполнителя. Верхняя часть 2, состоящая из надставки-тигля 9 с нависающим буртом, съемной крышкой 10 с газоотводными отверстиями 11 и расположенной в нем на металлической сетчатой заслонке порцией металлической шихты 12 (дозированной по весу), установлена на нижней части 1. Для прочности соединения спаренные половины закреплены в поддоне 7 с помощью штифтов 13. Засыпка 8 порообразующего наполнителя выполнена из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой 14 или же из металлических или керамических полых оболочек 15.A device for the manufacture of porous castings by impregnation (filtration) contains a housing consisting of two parts: the lower 1 and upper 2, separated by a metal mesh shutter 3. The lower part 1 consists of two symmetrical, paired with each other halves 4 and 5 with gas channels 6, made in the interface plane (connector) installed in the pan 7 having the shape of a glass. In the cavity formed by the symmetrical halves 4 and 5, a backfill 8 of the pore-forming filler is located. The upper part 2, consisting of a crucible extension 9 with an overhanging collar, a removable cover 10 with gas vents 11 and a portion of the metal charge 12 (dosed by weight) located on it on a metal mesh shutter, is mounted on the lower part 1. For the strength of the connection, the paired halves fixed in the pallet 7 using pins 13. The filling 8 of the pore-forming filler is made of polystyrene granules with a reinforcing shell 14 or metal or ceramic hollow shells 15.

Перед изготовлением пористых отливок производят сборку устройства. Для этого симметричные половины 4 и 5 нижней части 1 соединяют (спаривают) одна с одной с образованием газоотводных каналов 6, устанавливают в поддоне 7, имеющем форму стакана, и закрепляют штифтами 13. В полость, образованную половинами 4 и 5, засыпают порообразующий наполнитель 8. Затем на собранную нижнюю часть 1 устанавливают верхнюю часть 2: ставят на спаренные половины 4 и 5 металлическую сетчатую заслонку 3, размеры ячеек которой меньше диаметров частиц (гранул) наполнителя, на нее устанавливают надставку-тигель 9, в полость которого на металлическую сетчатую заслонку 3 загружают порцию металлической шихты 12, и накрывают крышкой 10 с газоотводными отверстиями 11. Устройство готово для изготовления пористых отливок.Before the manufacture of porous castings, the device is assembled. For this, the symmetrical halves 4 and 5 of the lower part 1 are connected (paired) one with one to form gas vents 6, installed in a pan 7 having the shape of a glass, and fixed with pins 13. Pore-forming filler 8 is poured into the cavity formed by halves 4 and 5 Then, the upper part 2 is installed on the assembled lower part 1: a metal mesh shutter 3 is placed on the paired halves 4 and 5, the cell sizes of which are smaller than the diameters of the particles (granules) of the filler, a crucible extension 9 is installed on it, into the cavity of which the metal a net mesh shutter 3 load a portion of the metal charge 12, and cover with a lid 10 with gas vents 11. The device is ready for the manufacture of porous castings.

Работа устройства при изготовлении пористых отливок пропиткой заключается в следующем. Устройство помещают в термическую печь с принудительной вытяжной вентиляцией. При температуре рабочего пространства печи равной (или выше) температуре плавления металла или сплава формируемой пористой отливки, шихта плавится и расплав каплями и струями самотеком под действием силы тяжести, проходя через ячейки сетчатой заслонки 3, обтекая гранулы порообразующего наполнителя засыпки 8, имеющие адекватную температуру, доходит донизу, накапливается и затем снизу доверху (до сетчатой заслонки 3) заполняет зазоры в засыпке 8. Всплывание гранул не происходит - препятствует металлическая сетчатая заслонка 3. Газы (воздух и др.), вытесняемые расплавом выходят через газоотводные каналы 6, а каналы заполняет расплав. Подтечки (ухода) расплава не происходит, так как выходные отверстия газоотводных каналов 6 расположены на одном уровне с металлической сетчатой заслонкой 3. По окончании плавления шихты 12 заканчивают пропитку, устройство выгружают (достают) из печи, снимают надставку-тигель 9 с крышкой 10 и металлическую сетчатую заслонку 3. Охлаждение и затвердевание пористой отливки происходит в нижней части 1 устройства. После остывания до температуры окружающей среды отливку выбивают, для чего половины 4 и 5 вынимают из поддона 7 и распаривают. От отливки отделяют приливы - залитые металлом газоотводные каналы 6 и сетчатую заслонку 3, если она оказалась приваренной к отливке.The operation of the device in the manufacture of porous castings by impregnation is as follows. The device is placed in a thermal furnace with forced exhaust ventilation. When the temperature of the working space of the furnace is equal to (or higher) the melting temperature of the metal or alloy of the formed porous casting, the mixture melts and melt drops and streams by gravity under the influence of gravity, passing through the cells of the mesh shutter 3, flowing through the granules of the pore-forming filler backfill 8, having an adequate temperature reaches the bottom, accumulates and then from top to bottom (to the mesh damper 3) it fills the gaps in the backfill 8. The granules do not float up - the metal mesh damper prevents 3. Gases (air and etc.), displaced by the melt exit through the gas outlet channels 6, and the melt fills the channels. Leakage (care) of the melt does not occur, since the outlet openings of the gas outlet channels 6 are located on the same level with the metal mesh shutter 3. Upon completion of the melting of the charge 12, the impregnation is completed, the device is unloaded (removed) from the furnace, the crucible extension 9 with cover 10 is removed and metal mesh shutter 3. Cooling and solidification of the porous casting occurs in the lower part 1 of the device. After cooling to ambient temperature, the casting is knocked out, for which half 4 and 5 are removed from the pallet 7 and steamed. The tides are separated from the casting - metal-filled gas outlet channels 6 and the mesh shutter 3, if it turned out to be welded to the casting.

Работа устройства для изготовления пористых отливок с засыпкой порообразующего наполнителя 8, выполненной из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой 14 (фиг. 2), заключается в том, что при нагреве устройства под пропитку, например, до температуры 350-420°C происходит разложение (термодеструкция) пенополистирола (плавление - 80-110°C, переход в жидкоподвижное состояние - 164°C, газификация - 350-420°C). Образующиеся газообразные продукты термодеструкции диффундируют через стенки оболочек и удаляются через газоотводные каналы 6, через ячейки сетчатой заслонки 3 и газоотводные отверстия в крышке 10, а затем через принудительную вытяжную вентиляцию из рабочего пространства печи. Оболочки становятся пустыми, сохраняют сферическую форму, формируя пористое строение отливки.The operation of the device for the manufacture of porous castings filled with pore-forming filler 8, made of polystyrene granules with a reinforcing shell 14 (Fig. 2), consists in the fact that when the device is heated for impregnation, for example, to a temperature of 350-420 ° C, decomposition occurs (thermal degradation ) polystyrene foam (melting - 80-110 ° C, transition to a liquid-mobile state - 164 ° C, gasification - 350-420 ° C). The resulting gaseous thermal degradation products diffuse through the walls of the shells and are removed through the gas outlet channels 6, through the cells of the mesh shutter 3 and gas outlet holes in the lid 10, and then through forced exhaust ventilation from the working space of the furnace. The shells become empty, retain their spherical shape, forming the porous structure of the casting.

Работа устройства для изготовления пористых отливок с засыпкой порообразующего наполнителя 8, выполненного из металлических или керамических полых оболочек 15 (фиг. 3), аналогична работе устройства с засыпкой порообразующего наполнителя 8, выполненной из гранул пенополистирола с упрочняющей оболочкой 14, хотя имеет отличие в том, что пиролиза пенополистирола не происходит, в виду проведения его заранее (предварительно).The operation of the device for the manufacture of porous castings filled with pore-forming filler 8 made of metal or ceramic hollow shells 15 (Fig. 3) is similar to the operation of the device with the filling of pore-forming filler 8 made of polystyrene beads with a reinforcing shell 14, although it differs in that that the pyrolysis of expanded polystyrene does not occur, in view of conducting it in advance (preliminary).

Предлагаемое устройство для изготовления пористых отливок пропиткой технологично, надежно в работе, его конструкция позволяет осуществить единый технологический процесс - последовательно вести в нем плавление шихты, формообразование, пропитку и затвердевание при изготовлении пористых отливок из металлов и сплавов, в том числе из легкоплавких тяжелых металлов и их сплавов без всплывания гранул порообразующего наполнителя.The proposed device for the manufacture of porous castings by impregnation is technologically, reliably in operation, its design allows for a unified technological process - to sequentially melt the mixture in it, shaping, impregnation and solidification in the manufacture of porous castings from metals and alloys, including low-melting heavy metals and their alloys without floating granules pore-forming filler.

Claims

1. A device for the manufacture of porous castings by impregnation, comprising a housing, a pore-forming filler and a metal charge, characterized in that the housing is divided by a metal mesh damper into the lower and upper parts, while the lower part consists of two symmetrical mounted in a pan having the shape of a glass paired halves with gas channels made in the mating plane, and backfill pore-forming filler, and the upper part is made in the form of a crucible extension with overhanging collar and removable roofs with gas vents with a portion of the metal charge located in it on a metal mesh shutter.

2. A device for the manufacture of porous castings by impregnation according to claim 1, characterized in that the filling of the pore-forming filler is made of polystyrene foam granules with a reinforcing shell.

3. A device for the manufacture of porous castings by impregnation according to claim 1, characterized in that the filling of the pore-forming filler is made of metal or ceramic hollow shells.