RU2043826C1

RU2043826C1 - Gating system

Info

Publication number: RU2043826C1
Application number: RU93011254A
Authority: RU
Inventors: С.П. Серебряков; Ю.А. Колобков; И.С. Зарайская
Original assignee: Рыбинская государственная технологическая академия
Priority date: 1993-03-02
Filing date: 1993-03-02
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: foundry engineering. SUBSTANCE: gating system for centrifugal casting with vertical rotary axis has central sprue. Bottom part of the sprue has radius r increasing in reverse direction to its rotation. Sprue is coupled with collector by means of metal cables. EFFECT: improved design. 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при центробежном литье с вертикальной осью вращения. The invention relates to foundry and can be used in centrifugal casting with a vertical axis of rotation.

Известны литниковые системы для центробежного литья с вертикальной осью вращения, включающие центральный стояк с равномерно размещенными радиальными литниками, присоединенными к формам фасонных отливок. Такие литниковые системы просты по конструкции, но при распределении одной струи металла на 6-12 отливок во многих случаях подача металла недостаточная для получения тонкостенных протяженных фасонных отливок. Known gating systems for centrifugal casting with a vertical axis of rotation, including a central riser with evenly spaced radial gates, attached to the molds of shaped castings. Such gating systems are simple in design, but when distributing a single stream of metal to 6-12 castings, in many cases the metal supply is insufficient to produce thin-walled long shaped castings.

Наиболее близкой к заявляемой является литниковая система, включающая центральный стояк с равномерно размещенными литниками, присоединенными к формам фасонных отливок, коллектор в виде двух отрезков кольца, соосного с осью вращения формы, один конец которых соединен с центральным стояком. Эта литниковая система позволяет повысить подачу металла в формы за счет последовательного их заполнения, но ввиду большого гидравлического сопротивления на входе в коллектор требует увеличенного расхода металла на литники. Closest to the claimed one is the sprue system, including a central riser with evenly spaced sprues attached to the shapes of shaped castings, a manifold in the form of two segments of a ring, coaxial with the axis of rotation of the mold, one end of which is connected to the central riser. This gating system allows you to increase the flow of metal into the molds due to their sequential filling, but due to the large hydraulic resistance at the inlet to the collector requires an increased consumption of metal on the gates.

С целью сокращения затрат металла на литники и повышения производительности при заполнении форм предлагается нижнюю часть стояка выполнить с радиусом, увеличивающимся в направлении, обратном вращению, на величину, равную или больше половины радиуса металлопровода, и сопрягать ее металлопроводами с концами коллекторов, направленными по ходу вращения. In order to reduce metal costs for sprues and increase productivity when filling molds, it is proposed that the lower part of the riser be made with a radius increasing in the direction opposite to rotation by an amount equal to or more than half the radius of the metal wire and to pair it with metal wires with the ends of the collectors directed in the direction of rotation .

На фиг.1 приведена конструкция литниковой системы, вид сверху на фиг. 2; разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1. In Fig.1 shows the design of the gate system, a top view of Fig. 2; section AA in figure 1; figure 3 section BB in figure 1.

Центральный стояк 1 имеет нижнюю часть 2 с радиусом r, увеличивающимся в направлении, обратном вращению. Увеличение радиуса стояка создает в стояке зоны, из которых не вовлеченная во вращение жидкость отбирается в металлопроводы за счет инерционности жидкости. С коллектором 3 стояк сопрягается металлопроводами 4 со стороны коллектора, направленной по ходу вращения. Поток жидкости в металлопроводе 4 и коллекторе 3 почти не изменяет своего направления, т.е. гидравлическое сопротивление заявляемой системы меньше, чем в прототипе. Радиус стояка предлагается увеличивать по спирали, с наибольшим радиусом стояка, определяемым по формуле
r ≥r_c + 0,5r_м, где r_c радиус круга, вписанного в нижнее сечение стояка;
r_м радиус круга, вписанного во входное сечение металлопровода 4.The central riser 1 has a lower part 2 with a radius r increasing in the direction opposite to rotation. The increase in the radius of the riser creates zones in the riser, from which liquid not involved in the rotation is drawn into the metal wires due to the inertia of the liquid. With the collector 3, the riser is interfaced with metal wires 4 from the side of the collector, directed in the direction of rotation. The fluid flow in the metal wire 4 and collector 3 almost does not change its direction, i.e. the hydraulic resistance of the claimed system is less than in the prototype. The radius of the riser is proposed to increase in a spiral, with the largest radius of the riser, determined by the formula
r ≥r _c + 0.5r _m , where r _{c is the} radius of the circle inscribed in the lower section of the riser;
r _m radius of the circle inscribed in the input section of the metal wire 4.

Коэффициент при r_м, определенный как отношение Δ/r_м определен экспериментально. Здесь Δ- линейное увеличение радиуса стояка в точке его сопряжения с металлопроводом ( Δ= r r_c).The coefficient at r _m , defined as the ratio Δ / r _{m is} determined experimentally. Here Δ is a linear increase in the radius of the riser at the point of its conjugation with the metal wire (Δ = rr _c ).

Радиальные литники 5 соединены с литейными формами (не показаны). Radial runners 5 are connected to casting molds (not shown).

При заливке расплавленного металла во вращающуюся с частотой 150-500 об/мин форму предлагаемой конструкции струя под действием силы тяжести разбивается о дно центрального стояка и разбрасывается по боковым стенкам нижней части стояка, где захватывается металлопроводами 4 и по коллекторам 5, начиная с ближнего к металлопроводу 4. When pouring molten metal into a mold of the proposed design rotating at a frequency of 150-500 rpm, the jet, under the action of gravity, breaks up onto the bottom of the central riser and is scattered along the side walls of the lower part of the riser, where it is captured by metal wires 4 and by collectors 5, starting from the closest to the metal wire 4.

Проведены эксперименты по моделированию работы центробежных литниковых систем на прозрачных моделях путем пропускания через них отмеренных доз воды. Моделирующая установка выполнена на оси двигателя постоянного тока, где установлен стол центробежной машины диаметром 0,7 м с кольцевой емкостью водоприемником, охватывающий стол. Над осью стола стационарно укреплена емкость объемом 3 л и выходным отверстием диаметром 40 мм, перекрываемым резиновой пробкой. Experiments were conducted to simulate the operation of centrifugal gate systems on transparent models by passing measured doses of water through them. The simulator was made on the axis of a DC motor, where a table of a centrifugal machine with a diameter of 0.7 m with an annular reservoir water receiver, covering the table, is installed. A container of 3 l capacity and an outlet with a diameter of 40 mm blocked by a rubber stopper are permanently fixed above the table axis.

Литниковая система выполнена из оргстекла и содержит центральный стояк с диаметром полости 70 мм (r_c 35 мм) и высотой 200 мм, к которому с боков внизу подсоединены два металлопровода диаметром 30 мм (радиус r_м 15 мм) с возможностью их перемещения в горизонтальной плоскости для создания радиуса сопряжения металлопровода со стояком в пределах r 40.55 мм. Эти металлопроводы соединены с двумя коллекторами в виде отрезков кольца со средним диаметром 140 мм длиной по 200 мм и сечением 30х20 мм. Дальний от металлопровода конец коллектора был свободным для истечения воды.The sprue system is made of Plexiglas and contains a central riser with a cavity diameter of 70 mm (r _c 35 mm) and a height of 200 mm, to which two metal wires with a diameter of 30 mm (radius r _m 15 mm) are connected from the bottom at the bottom with the possibility of moving them in the horizontal plane to create the radius of pairing of the metal wire with the riser within r 40.55 mm. These metal wires are connected to two collectors in the form of segments of a ring with an average diameter of 140 mm and a length of 200 mm and a cross section of 30x20 mm. The far end of the manifold was free for water to flow.

Испытаны варианты литниковой системы по прототипу с радиальным размещением металлопроводов и сочленением с конца коллектора, обращенного против хода вращения. Options of the gate system according to the prototype with radial placement of metal wires and articulation from the end of the manifold facing the direction of rotation were tested.

Проводили литниковую систему во вращение с частотой 250 об/мин, сливали в нее 3 л воды, наблюдали процесс течения и фиксировали время протекания воды по литниковой системе. В варианте по прототипу время истечения воды 4,5 0,3 с, при этом некоторая часть жидкости (до 0,3 л) выплескивались из стояка через верх. В заявляемом варианте выплеск воды не наблюдался. The gating system was rotated at a frequency of 250 rpm, 3 L of water was poured into it, the flow process was observed, and the time of water flow through the gating system was recorded. In the embodiment of the prototype, the flow time of the water is 4.5 0.3 s, while some of the liquid (up to 0.3 l) spilled out of the riser through the top. In the claimed embodiment, a splash of water was not observed.

Результаты испытаний моделей литниковой системы приведены в таблице. The test results of the models of the gating system are shown in the table.

Таким образом, экспериментально показана эффективность заявляемой литниковой системы в сравнении с прототипом по увеличению производительности истечения жидкости, отсюда улучшаются возможности получения более тонкостенных отливок с предупреждением вероятности образования дефектов спаев, недоливов. Thus, the effectiveness of the inventive gate system in comparison with the prototype for increasing the flow rate of the fluid has been experimentally shown, hence the possibility of obtaining thinner-walled castings with the prevention of the formation of defects in junctions and underfill is improved.

Claims

GATE SYSTEM for centrifugal casting with a vertical axis of rotation, containing a central circular riser, radial gates evenly spaced around the axis of rotation with shaped castings attached to them, a manifold in the form of a ring segment, coaxial with the axis of rotation of the mold, one end of which is connected by a metal wire to the central riser, characterized in that the lateral surface of the lower part of the central riser is made in the form of a spiral with a radius increasing in the direction opposite to rotation, moreover, l conjugate metalloprovoda with collector end directed along the rotation.