RU2043848C1

RU2043848C1 - Device for the centrifugal casting

Info

Publication number: RU2043848C1
Authority: RU
Inventors: И.С. Рединов; В.И. Цыгвинцев; В.А. Загорский; Н.П. Кузнецов; А.А. Жданухин
Original assignee: Научно-производственное акционерное общество "ЗОЯ"
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: vacuum casting. SUBSTANCE: device has a housing placed inside the air-tight cavity of the preliminary vacuum evaporation. The cavity is formed by a shell, the housing and covers. A centrifugal unit with a pouring mould mounted on its axle is disposed inside the housing. A crucible-ditch with the mixture of raw materials is set up on the housing bosses. A hole closed by the cork melted of the charge material is made in the crucible bottom coaxial with the ingate of the mould. The charge melting is exercised by a burner mounted in the suspension system allowing to shift the burner in the process of melting for its intensification. The housing cavity is encapsulated by a cover having a window for the usual observation of the melting process. The device is equipped with the evacuation system ensuring the inert atmosphere in the melting zone. When the cork is melted and the metal goes into the mould the centrifugal unit is engaged. To avert the violation of conditions for the metal melting a safety valve is used. EFFECT: facilitated manufacture. 1 dwg

Description

Изобретение относится к малой металлургии и может быть использовано для литья малогабаритных деталей, например зубных протезов, из цветных, в том числе благородных, металлов, а также высоколегированных сплавов. The invention relates to small metallurgy and can be used for casting small parts, such as dentures, from non-ferrous, including noble, metals, as well as high alloy alloys.

Известны устройства для центробежного литья, содержащие ротор с установленной на нем формой для расплавленного металла и литниковой системой. Known devices for centrifugal casting containing a rotor with a mold mounted on it for molten metal and a gating system.

Недостатки этих устройств низкая производительность, большой пpоцент бракованных отливок, обусловленный окислением металла, невозможность получения отливок из циркония, титана, поскольку такие отливки получают в среде инертного газа или в вакууме. Аналоги не позволяют выполнить эти условия. The disadvantages of these devices are low productivity, a large percentage of defective castings due to metal oxidation, the inability to obtain castings from zirconium, titanium, since such castings are obtained in an inert gas or in a vacuum. Analogs do not allow these conditions to be met.

За прототип как наиболее близкая по технической сущности к предлагаемому устройству принята установка для центробежной заливки форм. Установка содержит корпус, установленный на роторе с вертикальной осью вращения, механизм управления положением плавильного узла. For the prototype as the closest in technical essence to the proposed device adopted installation for centrifugal casting molds. The installation comprises a housing mounted on a rotor with a vertical axis of rotation, a mechanism for controlling the position of the melting unit.

Недостатки этого устройства аналогичны недостаткам аналогов. Более того, прототип имеет низкую производительность из-за значительной трудоемкости настройки устройства. The disadvantages of this device are similar to the disadvantages of analogues. Moreover, the prototype has poor performance due to the considerable complexity of the device settings.

Цель изобретения повышение эффективности устройства путем повышения производительности труда, расширения технических возможностей устройства и снижения экономических затрат на каждую отдельную плавку. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the device by increasing labor productivity, expanding the technical capabilities of the device and reducing economic costs for each individual heat.

Цель достигается тем, что центробежный узел выполнен в виде электродвигателя с установленной на его оси формой для заливки расплавленного металла. Плавление металла осуществляется в тигле, кинематически не связанном с центробежным узлом, а расплавленный металл подается в форму через отверстие в тигле, закрытое пробкой из металла шихты, которая плавится по мере расплава шихты. Центробежный узел и тигель расположены в герметично изолированной емкости с возможностью отсоса из нее воздуха или наполнением ее инертным газом, например аргоном. Для расплава металла используется плазменная горелка как наиболее доступный источник высокой температуры, позволяющий при визуальном контроле за процессом плавки осуществить быстрое плавление шихты. Для ускорения процесса откачки воздуха из вакуумированной полости, что позволяет производить плавление шихты с более высокой ее начальной температуры, вакуумируемая полость снабжена дополнительной буферной камерой предварительной откачки воздуха, газодинамически связанными через запорные узлы друг с другом. В крышке герметизируемой полости установлено стекло, позволяющее наблюдать за процессом плавки металла. Вакуумирование полости осуществляется вакуумным насосом. При заполнении вакуумируемой полости инертным газом, для предотвращения попадания в полость воздуха, рабочая полость снабжена предохранительным клапаном. The goal is achieved in that the centrifugal assembly is made in the form of an electric motor with a mold for pouring molten metal mounted on its axis. The metal is melted in a crucible that is kinematically not connected with the centrifugal unit, and the molten metal is fed into the mold through an opening in the crucible, which is closed by a stopper from the charge metal, which melts as the charge melts. The centrifugal assembly and the crucible are located in a hermetically insulated container with the possibility of sucking air out of it or filling it with an inert gas, such as argon. For metal melt, a plasma torch is used as the most affordable source of high temperature, which allows visual melting of the charge during visual control of the melting process. To accelerate the process of pumping air from the evacuated cavity, which allows the mixture to be melted from a higher initial temperature, the evacuated cavity is equipped with an additional buffer chamber for preliminary pumping of air, gas-dynamically coupled through shut-off units to each other. A glass is installed in the lid of the cavity to be sealed, which makes it possible to observe the process of metal melting. The vacuum of the cavity is carried out by a vacuum pump. When filling the evacuated cavity with inert gas, to prevent air from entering the cavity, the working cavity is equipped with a safety valve.

На чертеже показано устройство для центробежного литья. The drawing shows a device for centrifugal casting.

Устройство состоит из корпуса 1, выполненного в виде цилиндрического стакана, внутри которого устанавливается электродвигатель 2, на валу которого устанавливается литейная форма 3. Коаксиально стакану 1 установлена обечайка 4 с крышками 5 и 6. Элементы 1, 4, 5, 6 образуют герметизируемую полость. Герметизация полости стакана 1 осуществляется крышкой 7, в которой выполнено оптически прозрачное окно 8. Полость стакана и герметизирующая полость соединены газоходом 9. На корпусе 1 выполнены приливы 10, на которые устанавливается тигель-кювета 11 с расплавляемым металлом 12. В днище выполнено соосно литнику 13 отверстие, закрываемое пробкой 14. Посредством узла 15, обеспечивающего подвеску горелки и ее перемещения для интенсификации процесса плавления с компенсацией силового воздействия, обусловленного перепадом давления между полостью стакана и окружающей средой, установлена герметично горелочная головка 16. Для сброса избыточного давления при работе с инертными газами устройство снабжено газоходом 17 с клапаном 18. На газоходе 9 установлены вентили 19 и 20. Для уменьшения объема стакана 1 в нем располагается балластное тело 21. Дополнительно устройство снабжено шарниром 22, с помощью которого устанавливается на корпусе 1 крышка 7, причем фиксация последней осуществляется застежкой 23. Устройство оснащено вакуумным насосом 24, соединенного газоходом 25 посредством вентиля 19 с газоходом 9, а также источником инертного газа 26, соединенного газоходом 27 посредством вентиля 20 с газоходом 9. Устройство имеет источник питания 28 двигателя 2 и систему управления его работой, например в виде выключателя 29. The device consists of a housing 1, made in the form of a cylindrical cup, inside which an electric motor 2 is mounted, on the shaft of which a mold 3 is installed. A shell 4 with covers 5 and 6 is installed coaxially to the cup 1. Elements 1, 4, 5, 6 form a sealed cavity. The sealing of the cavity of the beaker 1 is carried out by a lid 7, in which an optically transparent window is made 8. The cavity of the beaker and the sealing cavity are connected by a gas duct 9. Tides 10 are made on the housing 1, on which a crucible-cuvette 11 with a molten metal 12 is installed. The bottom is aligned with the sprue 13 the hole closed by the plug 14. By means of the node 15, which provides the suspension of the burner and its movement to intensify the melting process with compensation of the force effect due to the pressure drop between the cavity the canal and the environment, a sealed burner head is installed 16. To relieve excess pressure when working with inert gases, the device is equipped with a gas duct 17 with a valve 18. Valves 19 and 20 are installed on the gas duct 9. To reduce the volume of the glass 1, a ballast body 21 is located in it. Additionally the device is equipped with a hinge 22, with which a lid 7 is mounted on the housing 1, the latter being fixed by a fastener 23. The device is equipped with a vacuum pump 24 connected by a gas duct 25 through a valve 19 to the gas house 9, and an inert gas source 26 connected to the flue pipe 27 by valve 20 with the flue pipe 9. The apparatus has a motor power supply February 28 and its operation control system, such as switch 29.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Процессу плавки металла предшествуют следующие операции. Посредством вентиля 19 и газохода 9 вакуумный насос 24 газодинамически связывается с герметизирующей полостью, из которой отсасывается воздух. В муфельной печи производится нагрев тигля 11 с заложенной шихтой 12. Отверстие тигля закрыто пробкой 14. При прогреве тигля в муфельной печи до 800-1000^оС и достижения в герметизирующей полости максимального разряжения, что определяется техническими возможностями вакуумного насоса 24, тигель 11 устанавливается в стакане 1 на приливы 10. Стакан 1 закрывается крышкой 7, которая фиксируется защелкой 23. Тем самым устройство готово к работе.The metal smelting process is preceded by the following operations. By means of the valve 19 and the gas duct 9, the vacuum pump 24 is gasdynamically associated with a sealing cavity from which air is sucked out. The muffle furnace is heating the crucible 11 with the charge laid down the crucible 12. The hole is closed stopper 14. When heating the crucible in a muffle furnace to ^about 800-1000 C, and achieve a maximum vacuum sealing cavity that is defined by the technical capabilities of the vacuum pump 24, the crucible 11 is set into glass 1 on the tides 10. Glass 1 is closed by a lid 7, which is fixed by a latch 23. Thus, the device is ready for operation.

С помощью вентиля 19 обе полости связываются друг с другом, в результате чего резко падает давление в полости стакана до величины V_Б/(V_A+V_Б) много меньше атмосферного, где V_Б подразумевается свободный объем стакана 1, а V_A объем герметизирующей полости. Далее с помощью вакуумного насоса 24 значительно быстрее, чем обычно, производится отсос газа из полости стакана. При достижении в полости стакана требуемого давления, что контролируется по мановакуумметру включается горелка 16 и производится плавление шихты 12, если металл необходимо разливать в среде вакуума. Поступающие от горелки и выделяющиеся в процессе плавления газы отсасываются вакуумным насосом 24. Если же плавку шихты и плавление металла необходимо производить в среде инертного газа, то после достижения в полости стакана 1 максимального разрежения вентиль 19 закрывается, насос 24 выключается, а посредством вентиля 20 в полость стакана 1 из баллона 26 подается инертный газ, при этом давление в полости не должно быть выше 0,8 величины атмосферного давления, что позволяет обеспечить надежность закрытия полости 1 крышкой 7.Using the valve 19, both cavities are connected to each other, as a result of which the pressure in the glass cavity drops sharply to a value of V _B / (V _A + V _B ) much less than atmospheric, where V _B is the free volume of the glass 1, and V _{A is the} volume of the sealing cavities. Then, using a vacuum pump 24, gas is sucked out of the cavity of the glass much faster than usual. When the required pressure is reached in the glass cavity, which is controlled by the vacuum gauge, the burner 16 is turned on and the charge 12 is melted if the metal needs to be poured in a vacuum environment. The gases coming from the burner and released during the melting process are sucked off by the vacuum pump 24. If, however, the charge is melted and the metal is melted in an inert gas, then, after reaching the maximum vacuum in the cavity of the cup 1, the valve 19 is closed, the pump 24 is turned off, and through the valve 20, the cavity of the glass 1 from the cylinder 26 is supplied with an inert gas, while the pressure in the cavity should not be higher than 0.8 atmospheric pressure, which ensures reliable closure of the cavity 1 with a cover 7.

Аналогично, как и при плавке в среде вакуума, в среде инертного газа при достижении требуемого давления в полости стакана горелкой 16 осуществляется плавление шихты 12. Избыточное давление в полости стакана стравливается через клапан 18. Процесс плавки контролируется через окно 8, а интенсификация процесса плавления шихты производится за счет перемещения горелки 16 в узле подвески 15. По мере расплава шихты 12 и прогрева пробки 14, последняя расплавляется и открывает доступ расплава к летнику 13. При начале истечения расплава из тигеля 11, что наблюдается через окно 8, с помощью выключателя 29 включается двигатель 2. За счет центробежных сил расплав металла полностью заполняет полости формы 3. Similarly, as when melting in a vacuum environment, in an inert gas medium, when the required pressure is reached in the cup cavity, the burner 16 melts the charge 12. The overpressure in the cup cavity is vented through valve 18. The melting process is controlled through window 8, and the intensification of the charge melting process is made by moving the burner 16 in the suspension assembly 15. As the charge 12 melts and the plug 14 warms up, the latter melts and opens the melt access to the airman 13. When the melt begins to flow out of the crucible 11, which is approximately It is given through the window 8, with the switch 29 turns on the motor 2. Due to the centrifugal forces the molten metal fills the mold cavity 3.

В связи с тем, что в предлагаемом устройстве масса вращающихся частей значительно меньше, чем в обычно применяемых для этих целей устройствах, то и максимальное число оборотов вала двигателя набирается за значительно более короткое время. Это позволяет использовать центробежные силы в полной мере до начала снижения текучести металла в форме, в результате чего качество отливок будет более высоким. Due to the fact that in the proposed device the mass of the rotating parts is much smaller than in the devices commonly used for these purposes, the maximum number of revolutions of the motor shaft is gained in a much shorter time. This allows the use of centrifugal forces to the fullest before the start of reducing the fluidity of the metal in the mold, as a result of which the quality of castings will be higher.

Таким образом, кроме указанных выше достоинств, предлагаемое устройство позволяет уменьшить его габаритные размеры, поскольку при подготовке шихты к литью и сам процесс литья не требуют сложных пространственных перемещений элементов устройства, что приводило к необходимости увеличения объема корпуса устройства. Следовательно, предлагаемое устройство является малогабаритным, компактным и портативным. Thus, in addition to the above advantages, the proposed device allows to reduce its overall dimensions, since when preparing the charge for casting, the casting process itself does not require complex spatial movements of the device elements, which led to the need to increase the volume of the device body. Therefore, the proposed device is small, compact and portable.

Более того, поскольку для снижения габаритных размеров подобных устройств в качестве источников энергии для плавления используются электромагнитные поля, в том числе СВЧ поля, что приводит не только к усложнению конструкции устройства, и необходимости обеспечения подвода охлаждающей жидкости, но и к нежелательному электромагнитному воздействию на обслуживающий персонал. Предлагаемое устройство более просто конструктивно и безопасно в работе. Moreover, since in order to reduce the overall dimensions of such devices, electromagnetic fields, including microwave fields, are used as sources of energy for melting, which leads not only to complicate the design of the device and the need to provide coolant, but also to undesirable electromagnetic effects on the servicing staff. The proposed device is more simple constructive and safe to use.

Claims

A CENTRIFUGAL CASTING DEVICE, comprising a housing with an engine located therein, a casting mold with a receiving gate, a crucible with a charge and a hole in the bottom coaxial with the receiving gate, a melting device characterized in that it is provided with a preliminary evacuation chamber in communication with the cavity the housing by means of a gas duct, the volume of the cavity of the preliminary evacuation chamber is 5-10 free volumes of the cavity of the housing, and the housing is made in the form of a glass, hermetically sealed by a lid having an optically a transparent window, inside the body there are tides on which a crucible with a charge is located, and in the crucible hole a smelting stopper made of charge material is placed, the melting device is made in the form of a burner installed hermetically on the body through a special suspension system, while the device has a vacuum system for cavities with controlling the sequence of their work, an inert gas supply system with an overpressure relief valve, and an electric motor control system.