RU1827321C

RU1827321C - Method and device for centrifugal casting of jewelry articles

Info

Publication number: RU1827321C
Application number: SU904888997A
Authority: RU
Inventors: Петр Владимирович Русаков; Виталий Иванович Московка; Яков Аркадьевич Лещинер; Лев Вульфович Шуголь; Александр Иосифович Федоровский
Original assignee: Институт проблем литья АН УССР
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 1993-07-15

Abstract

Использование: в области индукционной плавки и центробежного лить благородных металлов и сплавов, в частности в ювелирном производстве и зубопротезной технике дл изготовлени отливок ювелирных изделий и стоматологических протезов. Сущность изобретени : 1) согласно способу центробежного лить ювелирных изделий преимущественно с тонкой стенкой и максимальными узлами из благородных металлов и сплавов в защитной атмосфере, включающему приведение во вращение формы центрифугированием и заполнение ее расплавом , наклон ют форму и тигель с расплавом в вертикальной плоскости на угол 3-15&deg; и, враща форму с ускорением, снижают отклонение струи металла при начальном тангенциальном ускорении, демпфиру упругой св зью, охватывающей шарнирное соединение кинематических звеньев вращени , и производ т заливку формы, вакуумиру ее во врем заполнени литникового канала расплавом. В устройство дл осуществлени способа центробежного лить , включающем центрифугу, смонтированную на станине в корпусе, закрытом кожухом, а также размещенные в корпусе индуктор с преобразователем частоты, имеющий систему охлаждени и средства подвода и вы- хлопа защитной атмосферы, причем центрифуга выполнена в виде имеющего возможность вращени на вертикальном валу рычага с траверсой, на которой закреплена литейна форма с плавильным тиглем и на другом конце - противовес, а индуктор установлен на руко тке соосно с тиглем так, что в рабочем положении Плавление охватывает тигель и подключен к преобразователю частоты, состо щему из генератора с включенной на выходе батареей конденсаторов , несуща форму с полостью вакууми- ровани и тигель с расплавом, часть поворотного рычага выполнена в виде шар- нирно подвижной в вертикальной и горизонтальной плоскост х траверсы, причем на шарнир в горизонтальной плоскости установлена упруга св зь в виде пружинного демпфера дл компенсации отклонени ее силой начального тангенциального ускорени , а полость формы выполнена из профилированных трубок, соединенных через канал вала центрифуги с вакуумсистемой. 2 с,п. ф-лы, 1 ил. 00 кэ соUsage: in the field of induction melting and centrifugal casting of precious metals and alloys, in particular in the jewelry industry and dental prosthetics for the manufacture of jewelry castings and dental prostheses. SUMMARY OF THE INVENTION: 1) according to the method of centrifugal casting of jewelry mainly with a thin wall and maximum nodes of noble metals and alloys in a protective atmosphere, including bringing the mold into rotation by centrifugation and filling it with a melt, the mold and the crucible with the melt are vertically angled 3-15? and, rotating the mold with acceleration, reduces the deflection of the metal stream at the initial tangential acceleration, damping with an elastic bond encompassing the swivel of the kinematic rotation links, and casting the mold, evacuating it while filling the gate channel with the melt. In a device for implementing a centrifugal casting method, comprising a centrifuge mounted on a bed in a housing closed by a casing, as well as an inductor with a frequency converter located in the housing, having a cooling system and means for supplying and exhausting the protective atmosphere, the centrifuge being made in the form of rotation on the vertical shaft of the lever with a traverse, on which a casting mold with a melting crucible is fixed and at the other end is a counterweight, and the inductor is mounted on the handle coaxially with the crucible so that In the working position, the melting encompasses the crucible and is connected to a frequency converter, consisting of a generator with a capacitor bank connected at the outlet, bearing a mold with a vacuum cavity and a crucible with a melt, part of the pivot arm is made in the form of articulated movable in vertical and horizontal planes x traverse, and on the hinge in the horizontal plane there is an elastic connection in the form of a spring damper to compensate for its deviation by the force of the initial tangential acceleration, and the cavity is Nene from profiled tubes connected through the channel shaft of the centrifuge to the vacuum system. 2 s, p. f-ly, 1 ill. 00 ke

Description

Изобретение относитс к индукционной плавке и центробежному литью благородных металлов и сплавов и может быть использовано в ювелирном производстве и зубопротезной техникеThe invention relates to induction melting and centrifugal casting of precious metals and alloys and can be used in jewelry manufacturing and dental prosthetics

дл изготовлени отливок ювелирных изделий и стоматологических протезовfor the manufacture of jewelry castings and dental prostheses

Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей и повышение качества отливок путем увеличени заполн емое™ полости формы.Это достигаетс тем, что согласно способу центробежного лить ювелирных изделий преимущественно с тонкой стенкой и максимальными узлами из благородных металлов и сплавов в защитной атмосфере, включающему приведение во вращение формы центрифугированием и заполнение ее расплавом, наклон ют форму и тигель с расплавом в вертикальной плоскости на угол 3-15° и, враща форму с ускорением снижают отклонение струи металла при начальном тангенциальном ускорении, демпфиру упругой св зью, охватывающей шарнирное соединение кинематических звеньев вращени и производ т заливку формы, вакуумиру ее во времени заполнени литникового канала расплавом; в устройстве дл реализации способа центробежного лить , включающем центрифугу, смонтированную на станине, в корпусе, закрыто кожухом, а также размещенные в корпусе индуктор с преобразователем частоты, имеющий систему охлаждени и средства подвода и выхлопа защитной атмосферы, причем центрифуга выполнена в виде имеющего возможность вращени на вертикальном валу рычага с тра&ерсой, на которой закреплена литейна форма с плавильным тиглем и на другом конце противовес , а индуктор установлен на руко тке соосно с тиглем так, что в рабочем положении плавление охватывает тигель и подключен к преобразователю частоты, состо щему из генератора с включенной на выходе батареей конденсаторов, часть поворотного рычага выполнена в виде шар- нирно подвижной в вертикальной и горизонтальной плоскости траверсы, котора в месте расположени шарнира св зана в горизонтальной плоскости с поворотным рычагом упругой св зью в.виде пружинного демпфера. Кроме того, устройство снабжено узлом вакуумировани формы в виде профилированных трубок, симметрично расположенных вокруг формы по ее длине и соединенных с вакуумной системой через канал, выполненный в вале центрифуги,The aim of the invention is to expand the functionality and improve the quality of castings by increasing the fillable ™ cavity mold. This is achieved by the fact that according to the method of centrifugal casting jewelry mainly with a thin wall and maximum nodes of precious metals and alloys in a protective atmosphere, including rotation by centrifuging the mold and filling it with the melt, tilt the mold and the crucible with the melt in a vertical plane at an angle of 3-15 ° and, rotating the mold with acceleration, reduce the response Onen metal stream at an initial tangential acceleration, the damping elastic bond covering the kinematic articulation and rotation units T die casting is produced is evacuated of its time filling sprue melt; in a device for implementing a centrifugal casting method, comprising a centrifuge mounted on a bed, in a case, closed by a casing, as well as an inductor with a frequency converter placed in the case, having a cooling system and means for supplying and exhausting a protective atmosphere, and the centrifuge is made in the form of rotatable on the vertical shaft of the lever with a tracer, on which a casting mold with a melting crucible is fixed and on the other end is a counterweight, and the inductor is mounted on the handle coaxially with the crucible so that in operation In this position, the melting encompasses the crucible and is connected to a frequency converter consisting of a generator with a capacitor bank turned on at the output; a part of the pivot arm is made in the form of a pivotally movable in the vertical and horizontal plane of the beam, which at the location of the hinge is connected in a horizontal plane with a pivotable arm with an elastic coupling in the form of a spring damper. In addition, the device is equipped with a mold evacuation unit in the form of profiled tubes symmetrically located around the mold along its length and connected to the vacuum system through a channel made in a centrifuge shaft.

Наклон формы и тигл с расплавом в вертикальной плоскости на угол 3-15° обусловлен необходимостью уменьшени износа футеровки тигл , его освобождени от металла (устранени застойных зон), а также обеспечением большей степени заполнени полости формы. При наклоне более 15° ухудшаетс равномерность распределени центробежной составл ющей в полости формы. В случае наклона менее 3° ухудшаетс слив металла, образуютс застойные зоны из остатка металла после слива . Существенно снижаетс сила гравитационного воздействи на металл.The inclination of the mold and the crucible with the melt in the vertical plane by an angle of 3-15 ° is due to the need to reduce wear of the lining of the crucible, to free it from metal (eliminate stagnant zones), as well as to ensure a greater degree of filling of the mold cavity. When tilted more than 15 °, the uniform distribution of the centrifugal component in the mold cavity is impaired. In the case of an inclination of less than 3 °, metal drainage worsens, stagnant zones form from the metal residue after discharge. The force of gravitational action on the metal is significantly reduced.

Демпфирование упругой св зи, охватывающей шарнирное соединение кинематических звеньев вращени , уменьшает отклонение струи металла при начальном тангенциальном ускорении. Это обусловлено технологическими требовани ми устранить боковой занос струи металла по направлению от середины тигл к сливному носку. Так как формирование давлени жидкого металла производитс вначале разгона центрифуги, то нар ду с возникновениемThe damping of the elastic bond encompassing the articulation of the kinematic rotation links reduces the deflection of the metal stream at the initial tangential acceleration. This is due to technological requirements to eliminate lateral drift of the metal stream in the direction from the middle of the crucible to the drain toe. Since the formation of pressure of liquid metal is carried out at the beginning of the acceleration of the centrifuge, along with the occurrence

5 нормального ускорени , формирующего силу давлени , оказывает также вли ние тангенциальное ускорение. Величина же сил тангенциального ускорени пропорциональна массе расплава с тиглем. Поэтому5 of the normal acceleration forming pressure force is also influenced by tangential acceleration. The magnitude of the tangential acceleration forces is proportional to the mass of the melt with the crucible. therefore

0 демпфируют отклонение струи металла упругой св зью, охватывающей шарнир, котора доворачивает после.компенсации ускорени тигель с формой в положение по оси рычага.0, the deflection of the stream of metal is damped by an elastic bond covering the hinge, which, after compensating for the acceleration, dampens the crucible with the shape to a position along the axis of the lever.

5 Вакуумиру форму при заливке во врем заполнени литника расплавом, обеспечивают уменьшение газового противодавлени в форме, устран возникновение т. наз. подушки.5 Vacuuming the mold when pouring during the filling of the gate with the melt, provides a reduction in gas back pressure in the mold, eliminating the occurrence of the so-called pillows.

0 Выполнение несущей форму и тигель с расплавом части поворотного рычага в виде шарнирно-подвижной в вертикальной и горизонтальной плоскост х траверсы обусловлено -требованием технологии путем0 The execution of the form-bearing and crucible with the melt part of the pivot arm in the form of a pivotally-movable in the vertical and horizontal planes of the yoke is caused by the requirement of technology by

5 достижени допускаемой степени заполн емое™ полости формы дл предотвращени брака лить . При этом за счет гравитационных сил увеличиваетс давление жидкого металла на стенки полости формы, обеспе0 чива заполнение тонких элементов повер- хности формы.5 to achieve an acceptable degree of fillable ™ cavity molds to prevent casting spoilage. In this case, due to gravitational forces, the pressure of the liquid metal on the walls of the mold cavity increases, ensuring the filling of thin elements of the mold surface.

Установкой на шарнир в горизонтальной плоскости пружинного демпфера обеспечивают возврат траверсы в положение поBy installing on the hinge in the horizontal plane of the spring damper, the yoke is returned to the position along

5 оси рычага при отклонении ее под действием начального тангенциального ускорени . Это позвол ет устранить боковой занос струи металла при сливе из тигл в форму, что предотвращает разбрызгивание распла0 ва при заливке.5 of the axis of the lever when it is deflected by the initial tangential acceleration. This eliminates the lateral drift of the metal stream when draining from the crucible into the mold, which prevents melt splashing during pouring.

Выполнение несущей траверсы из симметрично расположенных вдоль периметра формы профилированных трубок, соединенных через канал вала центрифуги с вакуум5 насосом обусловлено необходимостью отсоса газов из объема формы при заполнении расплавом и уменьшени газового противодавлени в форме.The implementation of the supporting beam from profiled tubes symmetrically located along the shape perimeter connected through the channel of the centrifuge to the vacuum pump is due to the necessity of exhausting gases from the mold volume when filling with the melt and reducing the gas back pressure in the mold.

На чертеже изображено устройство дл центробежного лить ювелирных изделий.The drawing shows a device for centrifugal casting of jewelry.

Устройство центробежного лить содержит основание 1, тигель 2 со сливным желобом и расположенной соосной формой 3, котора снабжена дл подвода расплава и заформованной в ней по русам модел м 4 литниковым каналом 5. Причем тигель и формы закреплены на несущей траверсе б так, что наклон оси сливного желоба тигл и формы к горизонтальной плоскости может быть установлен в пределах 3-15°.The centrifugal casting device comprises a base 1, a crucible 2 with a drain trough and a coaxial mold 3 located, which is equipped with a sprue channel 5 for forming the melt and molded into the models by 4 channels. Moreover, the crucible and molds are fixed on the supporting beam so that the axis tilts the drain gutter crucible and shape to the horizontal plane can be set within 3-15 °.

Горизонтально закрепленный имеющий возможность вращени на валу 6 рычаг 7, соединенный с помощью шарнира и соос- но ему форма с полостью вакуумировани . составл ют собственно центрифугу. Причем на свободном конце рычага закреплен противовес 10 дл балансировки центрифуги. Упруга св зь 11 замыкает рычаг и траверсу. Охватывающей форму полость 12 вакууми- руют форму при заполнении литникового канала. Приводной вал 6 вертикально установлен на станине 13, закрепленной в сварном корпусе 14, закрытым кожухом 15, и соединен с электродвигателем 16 через тек- стропную передачу 17. Индуктор 18 подвижно -установлен в корпусе на качающейс руко тке 19 соосно с тиглем так, что в рабочем положении плавление охватывает тигель 2 и подключен к установленному на станине преобразователю частоты, состо щему из генератора 20 с включенной на выходе батареей конденсаторов 21, Полость 12 вакуумировани формы выполнена из симметрично расположенных вдоль периметров формы профилированных трубок, соединенных через канал вала б центрифуги с вакуумсистемой (не показана).A horizontally fixed, rotatable lever 7 on the shaft 6 is connected by means of a hinge and coaxially shaped with a vacuum cavity. constitute the centrifuge itself. Moreover, a counterweight 10 is mounted on the free end of the lever to balance the centrifuge. The elastic link 11 closes the lever and the yoke. The cavity 12 enclosing the mold is evacuated by filling the gate channel. The drive shaft 6 is vertically mounted on the bed 13, mounted in a welded housing 14, a closed casing 15, and connected to the electric motor 16 via a texprop gear 17. The inductor 18 is movably mounted in the housing on the swinging handle 19 in alignment with the crucible so that in the working position, the melting covers the crucible 2 and is connected to a frequency converter installed on the bed, consisting of a generator 20 with a capacitor bank 21 turned on at the output. The mold evacuation cavity 12 is made of symmetrically arranged along the perimeter in the form of profiled tubes connected through a channel b shaft of a centrifuge to a vacuum system (not shown).

Предложенный способ центробежного лить реализован при отливке индивидуальных ювелирных изделий с драгоценными камн ми из сплава ЗлСрМ 750-150, Навеску сплава весом 30 г укладывали в тигель 2, поднимали с помощью руко тки 19 индуктор 18 в рабочее положение плавление и, включив преобразователь (генератор 20 с конденсатором 21), наплавл ли расплав при температуре 1610°С в течение 2с. Затем опускали индуктор руко ткой в исходное положение и, наклонив траверсу 9 с тиглем и формой 3 предварительно на угол 12° к горизонтали , включали приводной эл. двигатель 16, передава вращение с угловой скоростью о 1600 1/с через текстропную передачу 17 валу 6 и закрепленному на нем рычагу 7. В начальный момент вращени траверса 9, несуща тигель 2 с формой 3, отклон сь в сторону противоположно направлению вращени под действием сил инерции, измен ет направление подъема в тигле 2 в сторону от сливного желоба. Однако воздействие упругой св зи 11, передаваемой через шарнир 8. рычаг 7 поворачивает траверсу 9 в сторону вращени так, что ось ее занимает положение согласно с осью 5 сливного желоба тигл и формы в вертикальной плоскости. При этом расплав поднимаетс в тигле 2 в сливной желоб и сливаетс в воронку формы, заполн литниковый канал 5, подаетс по русам формы к вы0 плавл емым модел м 4, причем разбрызгивани его из тигл не происходит. Одновременно при заполнении литникового канала 5 расплавом производили ваку- умирование формы, подключа кThe proposed centrifugal casting method is implemented when casting individual jewelry with precious stones from ZlSrM 750-150 alloy. A portion of the alloy weighing 30 g was placed in the crucible 2, the inductor 18 was lifted using the handle 19 to the melting position and turning on the converter (generator 20 with a condenser 21), the melt was melted at a temperature of 1610 ° C for 2 s. Then, the inductor was lowered by the handle to its initial position, and, having tilted the crosshead 9 with the crucible and form 3 previously at an angle of 12 ° to the horizontal, the drive electric was turned on. the engine 16, transmitting rotation with an angular speed of about 1600 1 / s through a text gear transmission 17 to the shaft 6 and the lever 7 fixed thereon. At the initial moment of rotation of the beam 9, carrying the crucible 2 with the form 3, deviated to the side opposite to the direction of rotation under the action of forces inertia, changes the direction of rise in the crucible 2 away from the drain trough. However, the impact of the elastic connection 11 transmitted through the hinge 8. The lever 7 rotates the yoke 9 in the direction of rotation so that its axis occupies a position in accordance with the axis 5 of the crucible drain trough and forms in a vertical plane. In this case, the melt rises in crucible 2 into a drain trough and merges into the mold funnel, fills the sprue channel 5, moves through the mold channels to the melted models 4, and it does not spray from the crucible. At the same time, when filling the sprue channel 5 with a melt, the form was evacuated by connecting to

5 вакуумсистеме охватывающую полость 12 из симметрично расположенных вдоль периметра формы профилированных трубок через канал вала 6 центрифуги. При этом происходило удаление газов из полостей5 vacuum system covering the cavity 12 of the symmetrically arranged along the perimeter of the shape of the profiled tubes through the channel of the shaft 6 of the centrifuge. In this case, the removal of gases from the cavities

0 формы и дегазаци литого материала отливок .0 molds and degassing of cast material castings.

При выборе угла наклона траверсы в предложенных пределах 3-15° отклонение струи от оси сливного желоба в процессе цен5 тробежной заливки составл ет 0,8-1,8 мм, т.е. практически весь объем наплавл емого металла заливали в форму без разбрызгивани и потерь. Причем заполн емость формы расплавом составл ла 96,5-98,5%, что значи0 тельно выше по сравнению с данными по прототипу - 94,6% при частичной потере геометрии фор.хы и удовлетвор ет требовани м технологии лить ювелирных изделий. Использование изобретени позвол етWhen choosing a traverse tilt angle within the proposed range of 3-15 °, the deviation of the jet from the axis of the drain trough during centrifugal pouring is 0.8-1.8 mm, i.e. almost the entire volume of the deposited metal was poured into the mold without splashing and loss. Moreover, the fillability of the mold with the melt was 96.5-98.5%, which is significantly higher compared to the data of the prototype — 94.6% with a partial loss of the shape of the mold and satisfies the requirements of the jewelry casting technology. The use of the invention allows

5 расширить функциональные воз можности за счет использовани в процессе центрифугировани ковшей различной емкости в одном и том же устройстве, а также обеспечивает повышение качества отливок путем5 to expand functional capabilities through the use of ladles of different capacities in the same device during the centrifugation process, and also improves the quality of castings by

0 улучшени заполн емое™ формы с 94,6% при частичной потере геометрии формы до 96,5-98,4% при сохранении геометрии формы отливки по сравнению с мзвестгым способом согласно прототипу.0 improvement of the fillable ™ mold from 94.6% with a partial loss of the geometry of the mold to 96.5-98.4% while maintaining the mold geometry of the casting compared to the mzvesty method according to the prototype.

Claims

1. The method of centrifugal casting jewelry mainly with fine. wall i with maximum nodes of precious metals and alloys in the protective atmosphere, including the rotation of the mold by centrifugation and filling it with a crucible melt, characterized in that, in order to expand the functionality and improve the quality of castings by improving the filling of the mold cavity , before the start of rotation, the mold and the crucible with the melt tilt E of the vertical plane by an angle of 3-15 ° and, rotating the mold with acceleration, reduce the deflection of the metal stream at the initial tangential acceleration, damping an elastic bond encompassing the articulation of the kinematic rotation links, and the mold is poured, evacuating it during filling of the sprue channel with the melt.

2. Device Center & Maintenance. pour jewelry with a thin wall and maximum nodes of precious metals and alloys in a protective atmosphere, containing a centrifuge mounted on a bed in a case closed by a casing, as well as an inductor with a frequency converter located in the case, with a cooling system and means of supply and exhaust protective atmosphere, and the centrifuge is made in the form of having the ability to rotate on a vertical shaft of a lever with a traverse, on which is fixed a form with a melting crucible and at the other end s

12 34-5 2

the inductor is mounted coaxially with the crucible handle and connected to a frequency converter consisting of a generator with a capacitor bank, characterized in that, in order to expand the functionality and improve the quality of castings by improving

fillable ™ of the mold cavity, it is equipped with a mold evacuation unit in the form of profiled tubes symmetrically located around the mold along its length and connected to the vacuum system through a channel made in the centrifuge shaft, and part of the rotary arm carrying the mold with

the evacuation unit and the crucible are made in the form of a pivotally movable in the vertical and horizontal planes of the yoke, which at the location of the hinge is connected in the horizontal plane with the rotary lever by an elastic coupling in the form of a spring damper.