RU165178U1

RU165178U1 - DEVICE FOR CASTING PRODUCTS FROM METALS AND ALLOYS

Info

Publication number: RU165178U1
Application number: RU2015112761/02U
Authority: RU
Inventors: Альберт Харисович Гильмутдинов; Андрей Игоревич Горунов
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2016-10-10

Abstract

1. Устройство для отливки изделий из металлов и сплавов, содержащее компрессор для создания давления в рабочей камере, вакуумный насос для создания вакуума в рабочей камере и расположенные в рабочей камере тигель, первый нагревательный блок для нагревания материала при его плавлении в тигле, литьевую форму для формирования отливаемого изделия, второй нагревательный блок для нагревания литьевой формы при заливке расплавленного материала и ультразвуковой генератор, отличающееся тем, что в литьевую форму помещен фильтрующий элемент.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый нагревательный блок выполнен в виде индуктора, в который помещен тигель, причем индуктор снабжен высокочастотным генератором.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что второй нагревательный блок выполнен в виде дополнительного индуктора с высокочастотным генератором и регулирующим устройством для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора от нижнего к верхнему с интервалом не менее 0,8 с, причем литьевая форма для формирования отливаемого изделия помещена в дополнительный индуктор.1. Device for casting products from metals and alloys, containing a compressor to create pressure in the working chamber, a vacuum pump to create a vacuum in the working chamber and a crucible located in the working chamber, a first heating unit for heating the material when it is melted in the crucible, an injection mold forming a molded product, a second heating unit for heating the injection mold when pouring molten material and an ultrasonic generator, characterized in that a filter element is placed in the injection mold. 2. The device according to claim 1, characterized in that the first heating unit is made in the form of an inductor in which the crucible is placed, and the inductor is equipped with a high-frequency generator. The device according to claim 1, characterized in that the second heating unit is made in the form of an additional inductor with a high-frequency generator and a regulating device for sequentially disconnecting the windings of the windings of the additional inductor from the lower to the upper with an interval of at least 0.8 s, and an injection mold for forming a cast products are placed in an additional inductor.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может использоваться для литья изделий из плавящихся материалов, таких как металлы, металлические и неметаллические сплавы, пластики, шлаки и др.The utility model relates to mechanical engineering and can be used for casting products from consumable materials, such as metals, metal and non-metal alloys, plastics, slags, etc.

Известно устройство для рафинирования алюминия и его сплавов, включающее расположенный на сливном желобе тигель, разделенный на две камеры, не доходящей до дна перегородкой, и снабженное газораспределительным устройством и фильтром, отличающееся тем, что газораспределительное устройство размещено в первой камере и погружено на глубину 0,8-0,9 высоты камеры, а в качество фильтра использован пенокерамический фильтр, при этом он установлен во второй камере на расстоянии от дна 0,6-0,75 высоты второй камеры (см. заявка на изобретение РФ №94043759/02 опубликованная 27.02.1997 г.).A device for refining aluminum and its alloys is known, including a crucible located on the drain trough, divided into two chambers, not sealed by a partition, and equipped with a gas distribution device and filter, characterized in that the gas distribution device is placed in the first chamber and immersed to a depth of 0, 8-0.9 chamber heights, and a foam-ceramic filter was used as the filter, while it is installed in the second chamber at a distance from the bottom of 0.6-0.75 of the height of the second chamber (see application for invention of the Russian Federation No. 94043759/02 op published on February 27, 1997).

Известно устройство для отливки изделий из металла, выбранные в качестве прототипа для предлагаемого устройства для отливки изделий из металлов (см. патент на изобретение РФ №2299783 опубликованный 27.05.2007 г.). Устройство для отливки изделий из металла, содержит компрессор для создания давления в рабочей камере, вакуумный насос для создания вакуума в рабочей камере и расположенные в рабочей камере тигель, помещенный в индуктор с высокочастотным генератором, и литьевую форму для формирования отливаемого изделия, помещенную в дополнительный индуктор с высокочастотным генератором, а также содержит ультразвуковой генератор, а дополнительный индуктор снабжен регулирующим устройством для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора от нижнего к верхнему с интервалом не менее 0,8 с.A device for casting metal products is known, selected as a prototype for the proposed device for casting metal products (see patent for the invention of the Russian Federation No. 2299783 published 05/27/2007). A device for casting metal products contains a compressor for creating pressure in the working chamber, a vacuum pump for creating a vacuum in the working chamber and a crucible located in the working chamber, placed in an inductor with a high-frequency generator, and an injection mold for forming a molded product placed in an additional inductor with a high-frequency generator, and also contains an ultrasonic generator, and the additional inductor is equipped with a regulating device for sequentially disconnecting the winding turns th inductor from the bottom to the top at intervals of not less than 0.8 s.

Недостатком известного устройства, выбранного в качестве прототипа, является то, что разливку металла осуществляют без предварительной фильтрации, что не обеспечивает чистоты кристаллизующегося материала по примесям и тугоплавким неметаллическим включениям.A disadvantage of the known device selected as a prototype is that the metal is cast without preliminary filtration, which does not ensure the purity of the crystallizable material by impurities and refractory non-metallic inclusions.

Технический результат предлагаемого устройства для отливки изделий из металлов и сплавов заключается в обеспечении чистоты кристаллизующегося материала по примесям и тугоплавким неметаллическим включениям при отливке изделий из материала.The technical result of the proposed device for casting products from metals and alloys is to ensure the purity of the crystallizable material by impurities and refractory non-metallic inclusions when casting products from material.

Технический результат в устройстве для отливки изделий из металлов и сплавов, содержащем компрессор для создания давления в рабочей камере, вакуумный насос для создания вакуума в рабочей камере и расположенные в рабочей камере тигель, первый нагревательный блок для нагревания материала при его плавлении в тигле, литьевую форму для формирования отливаемого изделия, второй нагревательный блок для нагревания литьевой формы при заливке расплавленного материала, ультразвуковой генератор, достигается тем, что в литьевую форму помещен фильтрующий элементThe technical result in a device for casting products from metals and alloys, containing a compressor to create pressure in the working chamber, a vacuum pump to create a vacuum in the working chamber and a crucible located in the working chamber, the first heating unit for heating the material when it is melted in the crucible, an injection mold for forming a molded product, a second heating unit for heating the injection mold when pouring molten material, an ultrasonic generator, is achieved by the fact that a filter is placed in the injection mold cutting element

В устройстве для отливки изделий из металлов и сплавов первый нагревательный блок может быть выполнен в виде индуктора, в который помещен тигель, причем индуктор снабжен высокочастотным генератором.In the device for casting products from metals and alloys, the first heating unit can be made in the form of an inductor in which the crucible is placed, and the inductor is equipped with a high-frequency generator.

В устройстве для отливки изделий из металлов и сплавов второй нагревательный блок может быть выполнен в виде дополнительного индуктора с высокочастотным генератором, снабженного регулирующим устройством для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора от нижнего к верхнему с интервалом не менее 0,8 с., причем литьевая форма для формирования отливаемого изделия помещена в дополнительный индуктор.In the device for casting products from metals and alloys, the second heating unit can be made in the form of an additional inductor with a high-frequency generator, equipped with a control device for sequentially disconnecting the turns of the windings of the additional inductor from lower to upper with an interval of at least 0.8 s., And the injection mold to form the molded product is placed in an additional inductor.

На чертеже представлено предлагаемое устройство отливки изделий из металлов и сплавов. В нижней части чертежа изображен лифт, с литьевой формой и ультразвуковым генератором перемещенные из пространства рабочей камеры.The drawing shows the proposed device for casting products from metals and alloys. At the bottom of the drawing, an elevator is shown, with an injection mold and an ultrasonic generator, displaced from the space of the working chamber.

На чертеже приведен пример конкретной реализации первого нагревательного блока выполненного в виде индуктора, в который помещен тигель, причем индуктор снабжен высокочастотным генератором, а так же пример конкретной реализации второго нагревательного блока выполненного в виде дополнительного индуктора с высокочастотным генератором, снабженного регулирующим устройством для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора от нижнего к верхнему с интервалом не менее 0,8 с, причем литьевая форма для формирования отливаемого изделия помещена в дополнительный индуктор.The drawing shows an example of a specific implementation of the first heating unit made in the form of an inductor in which the crucible is placed, and the inductor is equipped with a high-frequency generator, as well as an example of a specific implementation of the second heating unit made in the form of an additional inductor with a high-frequency generator, equipped with a control device for sequentially turning off the turns windings of the additional inductor from the lower to the upper with an interval of at least 0.8 s, and the injection mold to form about the product being poured is placed in an additional inductor.

Предлагаемое устройство отливки изделий из металлов и сплавов, представленное на чертеже, содержит компрессор 1 для создания давления в рабочей камере 2, вакуумный насос 3 для создания вакуума в рабочей камере 2 и расположенные в рабочей камере 2 тигель 4, помещенный в индуктор 5 с высокочастотным генератором 6, и литьевую форму 7 для формирования отливаемого изделия 8, помещенную в дополнительный индуктор 9 с высокочастотным генератором 10, также размещенные в рабочей камере, а также содержит ультразвуковой генератор 11, размещенный под литьевой формой 7, а дополнительный индуктор 9 снабжен регулирующим устройством 12 для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора 9 от нижнего к верхнему с интервалом не менее 0,8 с, причем в верхнюю часть литьевой формы 7 помещен фильтрующий элемент 13. Устройство 12 содержит двигатель, направляющую раму и ролики для перемещения электрода, причем перемещающийся электрод 15 установлен в направляющей раме и приводится в движение с помощью двигателя. Частотный регулятор (частотный преобразователь, преобразователь частоты, частотник, инвертор) скорости вращения, который устанавливается на входе двигателя, позволяет изменять частоту вращения ротора, тем самым меняет скорость перемещающегося электрода 15 и устанавливает заданный временной интервал отключения витков дополнительного индуктора 9. Фильтрующий элемент 13 может быть выполнен в виде пористого фильтра, например таким, какой приведен в патенте на изобретение RU 2174894 С2, 20.10.2001, B22F 3/11, из керамической пастообразной суспензии. В верхнюю часть литьевой формы 7 может быть дополнительно установлена воронка 14 для удержания фильтрующего элемента 13 и возможности его беспрепятственного извлечения. Это устройство может быть выполнено в виде перемещающегося электрода 15. Рабочая камера 2 закрывается крышкой 16 со смотровым окном 17 и сообщается через впускной клапан 18 с компрессором 1 и через выпускной клапан 19 - с вакуумным насосом 3. В тигле 4 имеется отверстие 20. В литьевой форме 7 находится компенсатор 21, литник 22 и отливаемое изделие 8, а под ней так же в рабочей камере 3 расположен ультразвуковой генератор 11, когда он находится во включенном состоянии, а в выключенном состоянии он находится вне рабочей камеры 3. Компенсаторы 21 представляют собой каналы по которым стекает расплавленный материал, в конкретном примере их два, однако их количество и форма могут быть различными. В концевых частях компенсатора 21 имеется литник 22, который заканчивается полостями по форме повторяющими получаемое изделие 8. Ультразвуковой генератор 11 и литьевая форма 7 закреплены на лифте 23, для перемещения в дополнительный индуктор 9.The proposed device for casting products from metals and alloys, shown in the drawing, contains a compressor 1 to create pressure in the working chamber 2, a vacuum pump 3 to create a vacuum in the working chamber 2 and a crucible 4 located in the working chamber 2, placed in the inductor 5 with a high-frequency generator 6, and an injection mold 7 for forming a molded product 8, placed in an additional inductor 9 with a high-frequency generator 10, also placed in the working chamber, and also contains an ultrasonic generator 11 located under the injection th form 7, and the additional inductor 9 is equipped with a regulating device 12 for sequentially disconnecting the turns of the windings of the additional inductor 9 from the lower to the upper with an interval of at least 0.8 s, and a filter element 13 is placed in the upper part of the injection mold 7. The device 12 contains a motor, a guide frame and rollers for moving the electrode, and the moving electrode 15 is installed in the guide frame and is driven by a motor. The frequency controller (frequency converter, frequency converter, frequency converter, inverter) of the rotation speed, which is installed at the engine input, allows you to change the rotor speed, thereby changing the speed of the moving electrode 15 and sets a predetermined time interval for turning off the turns of the additional inductor 9. The filter element 13 can be made in the form of a porous filter, for example, such as that described in patent for invention RU 2174894 C2, 10.20.2001, B22F 3/11, from a ceramic paste-like suspension. In the upper part of the injection mold 7, a funnel 14 can be additionally installed to hold the filter element 13 and the possibility of its unhindered extraction. This device can be made in the form of a moving electrode 15. The working chamber 2 is closed by a cover 16 with a viewing window 17 and communicates via an inlet valve 18 with a compressor 1 and through an outlet valve 19 - with a vacuum pump 3. There is an opening 20 in the crucible 4. In form 7, there is a compensator 21, a sprue 22 and a molded product 8, and beneath it also in the working chamber 3 there is an ultrasonic generator 11 when it is in the on state and in the off state it is outside the working chamber 3. The compensators 21 represent the channels through which the molten material flows, in a specific example there are two of them, but their number and shape may be different. In the end parts of the compensator 21 there is a gate 22, which ends with cavities in shape repeating the resulting product 8. The ultrasonic generator 11 and the injection mold 7 are mounted on the elevator 23, to move to an additional inductor 9.

Под тиглем 4 расположена литьевая форма 7, а под ней расположен ультразвуковой генератор 11. В примере конкретной реализации высокочастотный генератор 6 и высокочастотный генератор 10 располагаются снаружи рабочей камеры 2. В примере конкретной реализации, форма выплавляемых изделий - в виде полуколец. В качестве шихтового материала для плавки могут быть выбраны плавящиеся материалы, металлы, металлические и неметаллические сплавы, шлаки и др. В соответствии с этим воронка 14 может быть выполнена из тугоплавкого керамического материала. Компрессор 1 для создания давления в рабочей камере 2 и вакуумный насос 3 расположены вне рабочей камеры 2. Компрессор 1 посредством патрубков соединен с рабочей камерой 2. Рабочая камера 2 может быть выполнена из тугоплавкого, прочного материала.An injection mold 7 is located under the crucible 4, and an ultrasonic generator 11 is located under it. In an example of a specific implementation, a high-frequency generator 6 and a high-frequency generator 10 are located outside the working chamber 2. In an example of a specific implementation, the shape of the articles to be melted is in the form of half rings. As the charge material for melting, melting materials, metals, metal and nonmetallic alloys, slags, etc. can be selected. Accordingly, the funnel 14 can be made of refractory ceramic material. The compressor 1 for creating pressure in the working chamber 2 and the vacuum pump 3 are located outside the working chamber 2. The compressor 1 by means of nozzles is connected to the working chamber 2. The working chamber 2 can be made of refractory, durable material.

Устройство для последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора 9 может быть выполнено в виде перемещающегося электрода 15. Перемещение электрода 15 может осуществляться по роликам, с помощью двигателя, с линейной скоростью, чтобы интервал отключения витков дополнительного индуктора 9 не превышал 0,8 с. Электрод 15 может быть выполнен в виде ферромагнитного сердечника. Индуктор 5 и дополнительный индуктор 9 могут быть изготовлены из медной трубки специального профиля, например круглого сечения. Литьевая форма 7 может быть выполнена в виде цилиндра, из песчано-глинистой смеси.A device for sequentially disconnecting the turns of the winding of the additional inductor 9 can be made in the form of a moving electrode 15. The movement of the electrode 15 can be carried out on rollers, using a motor, at a linear speed, so that the interval for switching off the turns of the additional inductor 9 does not exceed 0.8 s. The electrode 15 may be made in the form of a ferromagnetic core. The inductor 5 and the additional inductor 9 can be made of a copper tube of a special profile, for example, circular cross-section. Injection mold 7 can be made in the form of a cylinder from a sand-clay mixture.

Рассмотрим работу устройства для отливки изделий из металлов и сплавов.Consider the operation of the device for casting products from metals and alloys.

Литьевую форму 7 вместе с ультразвуковым генератором 11 помещают с помощью лифта 23 в дополнительный индуктор 9, расположенный в рабочей камере 2. После загрузки материала в тигель 4 рабочую камеру 2 герметично закрывают крышкой 16, и вакуумный насос 3 через открывшийся впускной клапан 18 создает вакуум в рабочей камере 2. После этого подают электропитание на индуктор 5, на дополнительный индуктор 9 и на ультразвуковой генератор 11. Индукторы 5 и 9 получают питание от высокочастотных генераторов 6 и 10 соответственно. Материал в тигле 4 плавится и через отверстие 20 вытекает через фильтрующий элемент 13 в воронке 14 в литьевую форму 7. На чертеже изображен тигель 4, в котором размещен расплавляемый материал. Индуктор 5 настраивают на определенную мощность, так чтобы поддерживать температуру материала на 50-100 градусов выше температуры его плавления. Как только весь материал вытек, что определяют визуально через смотровое окно 17, отключают индуктор 5 и вакуумный насос 3, открывается впускной клапан 18 и компрессор 1 создает давление в рабочей камере 2. Одновременно с этим перемещающийся электрод 15 начинают перемещать и отключают последовательно от нижнего к верхнему витки обмотки дополнительного индуктора 9. После отключения последнего витка дополнительного индуктора 9 отключают ультразвуковой генератор 11. За счет последовательного отключения витков обмотки дополнительного индуктора 9 с определенным интервалом, не менее 0,8 с расплавленный материал в литьевой форме 7 переходит в твердое состояние тоже последовательно - отливаемое изделие 8, литник 22, компенсатор 21. Интервал времени не менее 0,8 с, это необходимый интервал для осуществления наиболее эффективного процесса кристаллизации материала и получения качественных изделий. Процесс кристаллизации материала должен происходить последовательно: сначала в той части литьевой формы 4, где формируется изделие 8, затем в литнике 22 и в последнюю очередь в компенсаторе 21. Совокупность действий - заливка материала через фильтрующий элемент 13, последовательная кристаллизация, создание вакуума, а затем давления и применение ультразвуковых колебаний - обеспечивают максимальное заполнение еще жидким материалом образующегося свободного пространства по мере уменьшения объема при кристаллизации материала в литьевой форме 7, а так же чистоты материала по примесям и неметаллическим включениям. Параметры тонких и сложных по форме изделий определяются при этом только качеством паковочной массы. По сравнению с прототипом обеспечивается технический результат предлагаемого устройства для отливки изделий из металлов и сплавов - это чистота кристаллизующегося материала по примесям и тугоплавким неметаллическим включениям при отливки изделий из материала, за счет заливки расплавленного материала в литьевую форму через фильтрующий элемент 13.The injection mold 7 together with the ultrasonic generator 11 is placed with an elevator 23 into an additional inductor 9 located in the working chamber 2. After loading the material into the crucible 4, the working chamber 2 is hermetically closed by a cover 16, and the vacuum pump 3 creates a vacuum through the opening inlet valve 18 the working chamber 2. After that, power is supplied to the inductor 5, to the additional inductor 9 and to the ultrasonic generator 11. The inductors 5 and 9 are powered by high-frequency generators 6 and 10, respectively. The material in the crucible 4 melts and through the hole 20 flows through the filter element 13 in the funnel 14 into the injection mold 7. The drawing shows the crucible 4 in which the melt material is placed. The inductor 5 is tuned to a certain power, so as to maintain the temperature of the material 50-100 degrees above its melting point. As soon as all the material has flowed out, which is determined visually through the viewing window 17, the inductor 5 and the vacuum pump 3 are turned off, the inlet valve 18 opens and the compressor 1 creates a pressure in the working chamber 2. At the same time, the moving electrode 15 is started to move and disconnected sequentially from the lower to the upper turns of the winding of the additional inductor 9. After disconnecting the last turn of the additional inductor 9, the ultrasonic generator 11 is turned off. Due to the sequential disconnection of the turns of the winding of the additional inductor 9 with a certain interval, at least 0.8 s, the molten material in the injection mold 7 goes into the solid state also sequentially - the molded product 8, sprue 22, expansion joint 21. A time interval of at least 0.8 s, this is the necessary interval for the most efficient the process of crystallization of the material and obtaining quality products. The process of crystallization of the material should occur sequentially: first in that part of the injection mold 4, where the product 8 is formed, then in the gate 22 and lastly in the expansion joint 21. The set of actions is to fill the material through the filtering element 13, successive crystallization, creating a vacuum, and then pressure and the use of ultrasonic vibrations - ensure maximum filling with the liquid material of the formed free space as the volume decreases during crystallization of the material in the mold 7, as well as the purity of the material by impurities and non-metallic inclusions. The parameters of products that are thin and complex in shape are determined only by the quality of the investment material. Compared with the prototype, the technical result of the proposed device for casting products from metals and alloys is provided - this is the purity of the crystallizable material by impurities and refractory non-metallic inclusions when casting products from the material, by pouring the molten material into the injection mold through the filter element 13.

Claims

1. Device for casting products from metals and alloys, containing a compressor to create pressure in the working chamber, a vacuum pump to create a vacuum in the working chamber and a crucible located in the working chamber, a first heating unit for heating the material when it is melted in the crucible, an injection mold forming a molded product, a second heating unit for heating the injection mold when pouring molten material and an ultrasonic generator, characterized in that a filter element is placed in the injection mold.

2. The device according to p. 1, characterized in that the first heating unit is made in the form of an inductor in which the crucible is placed, and the inductor is equipped with a high-frequency generator.

3. The device according to p. 1, characterized in that the second heating unit is made in the form of an additional inductor with a high-frequency generator and a control device for sequentially disconnecting the turns of the windings of the additional inductor from lower to upper with an interval of at least 0.8 s, and the injection mold the formation of the molded product is placed in an additional inductor.