RU2060863C1

RU2060863C1 - Mould for production of hollow castings

Info

Publication number: RU2060863C1
Authority: RU
Inventors: А.М. Каркарин; В.И. Швецов; В.А. Кондрашов; Н.И. Статных; А.С. Сериков
Original assignee: Челябинский государственный технический университет
Priority date: 1992-05-18
Filing date: 1992-05-18
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: foundry, in particular, metal-mould casting. SUBSTANCE: mould for production of hollow castings uses metal base with stops and moulding parts of casting cavities in the form of hemisphere, cone, pyramid and their combinations with unambiguous pattern drafts within 20 to 85 deg. to the plane of the larger bases. The mould has additional cavities, whose walls are conjugated with the stops at distance l=(0.4-4.0)r from the smaller base of the mould crushed-in part that is the most dist distant one from the parting line surface, where r-distance from the geometric axis of the mould cavity to the most distant point in the plane of the smaller base of the mould crushed-in part that is the most distant one from the parting line surface. The specific feature of the mould is the use of pattern drafts of the crushed-in moulding parts and natural shrinkage (decrease of dimensions) of the casting and process bosses obtained in the additional cavities, whose walls are conjugated with the stops, for gradual displacement of casting from the mould crushed-in parts towards the smaller base and reduction of forces of their crushing-in. EFFECT: facilitated procedure. 5 dwg

Description

Изобретение относится к производству полых отливок, которые используют многие отрасли промышленности, в том числе машиностроение, приборостроение, металлургия и строительных материалов. The invention relates to the production of hollow castings, which are used by many industries, including engineering, instrument making, metallurgy and building materials.

Известны литейные металлические формы для получения полых отливок [1]
Их недостатками является неподатливость, приводящая к появлению напряжений и образованию трещин в отливках.Known foundry metal molds for hollow castings [1]
Their shortcomings are intractability, which leads to the appearance of stresses and the formation of cracks in the castings.

Части формы, выполняющие внутренние полости отливок, обжимаются в результате усадки последних при охлаждении, что приводит к деформации отливок, вплоть до разрушения (образованию трещин). В связи с этим такие части (стержни, болваны) удаляются из отливки раньше, чем отливки из формы. Для извлечения обжимаемых частей форм применяют различные приводные механизмы, усложняющие кокильные станки. При этом в форме предусматривают упоры для отливок, чтобы предотвратить их перемещение вместе с удаляемыми частями. Удаление обжимаемых частей осуществляется в определенном узком интервале температур, так как с понижением температуры отливок возрастают усилия обжатия, а следовательно, и усилия удаления (подрыва) обжимаемых частей формы, что приводит к дополнительной деформации особенно массивных частей отливок. Parts of the mold that perform the internal cavities of the castings are crimped as a result of shrinkage of the latter during cooling, which leads to deformation of the castings, up to destruction (cracking). In this regard, such parts (rods, blocks) are removed from the casting earlier than castings from the mold. To extract the crimped parts of the molds, various drive mechanisms are used that complicate the chill machines. In this case, supports for castings are provided in the mold in order to prevent their movement together with the parts to be removed. The removal of the crimped parts is carried out in a certain narrow temperature range, since with a decrease in the temperature of the castings, the compression forces increase, and therefore the removal (undermining) forces of the crimped parts of the mold, which leads to additional deformation of especially massive parts of the castings.

Указанный недостаток устранен в формах, в которых предусмотрены неподвижные упоры, поддерживающие отливку в период подрыва (начала перемещения) обжимаемых частей формы. This drawback is eliminated in molds in which fixed stops are provided that support casting during the period of undermining (the beginning of displacement) of the crimped parts of the mold.

Однако такие упоры не всегда предотвращают деформацию отливок, так как усилия удаления обжимаемых частей формы остаются высокими, особенно при запаздывании этой операции при изготовлении крупных отливок, а точно определить момент подрыва невозможно при имеющихся литейных параметрах. Кроме того, использование таких упоров не исключает применения сложных приводных механизмов и не упрощает кокильных станков. However, such stops do not always prevent the deformation of the castings, since the efforts to remove the crimped parts of the mold remain high, especially when this operation is delayed in the manufacture of large castings, and it is impossible to determine the exact moment of blasting with the existing casting parameters. In addition, the use of such stops does not exclude the use of complex drive mechanisms and does not simplify chill machines.

Цель изобретения создание такой конструкции литейной формы, которая обеспечила бы улучшение качества отливок и упрощение приводного механизма путем снижения усилий обжатия внутренних частей формы за счет перемещения отливки в сторону меньших оснований обжимаемых частей формы при усадке дополнительных приливов. The purpose of the invention is the creation of such a mold design that would improve the quality of castings and simplify the drive mechanism by reducing the compression forces of the internal parts of the mold by moving the casting to the side of the smaller bases of the compressible mold parts when additional tides shrink.

Цель достигается тем, что в литейной форме для получения полых отливок, содержащей металлическую основу с упорами и формообразующие части внутренних полостей отливок, формообразующие части внутренних полостей отливок выполнены в виде полусферы, конуса, пирамиды и их сочетаний с однозначными литейными уклонами 20-85^о к плоскости больших оснований, при этом в форме выполнены дополнительные полости, стенки которых сопряжены с упорами на расстоянии l (0,4-4,0) r от меньшего основания обжимаемой части формы, наиболее удаленного от поверхности объема, где r расстояние от геометрической оси полости формы до наиболее удаленной точки в плоскости меньшего основания обжимаемой части формы, наиболее удаленного от поверхности разъема.The object is achieved in that in the mold to produce hollow castings having a metal substrate with abutments and shaping part internal cavities castings shaping part internal cavities of castings made in the form of a hemisphere, cone, pyramid, and combinations thereof with unique casting biases to ^about 20-85 planes of large bases, while additional cavities are made in the mold, the walls of which are coupled with stops at a distance l (0.4-4.0) r from the smaller base of the crimped part of the mold farthest from the surface ma where r the distance from the geometric axis of the mold cavity to the farthest point in the plane of the smaller base crimped portion forms the outermost surface of the connector.

Особенность литейной формы заключается в использовании литейных уклонов обжимаемых формообразующих частей и естественной усадки (уменьшения размеров) отливки и технологических приливов, получаемых в дополнительных полостях, стенки которых сопряжены с упорам, для постепенного перемещения отливки с обжимаемых частей формы в сторону меньшего основания и снижения при этом усилий их обжатия. A feature of the mold is the use of casting slopes of the crimped forming parts and the natural shrinkage (reduction in size) of the casting and technological tides obtained in additional cavities, the walls of which are associated with stops, for the gradual movement of the casting from the crimped parts of the mold to the side of a smaller base and to reduce efforts to compress them.

В известных формах литейные уклоны формообразующих частей внутренних полостей отливок (обжимаемых частей), равные 1,5-6^о (или 0,5-5% от высоты стенок), не выполняют поставленную задачу, так как для постепенного перемещения отливок с обжимаемых частей формы в сторону меньшего основания требуются дополнительные полости, превышающие обычные габариты форм.In known forms, casting slopes of the forming parts of the internal cavities of the castings (compressible parts) equal to 1.5-6 ^about (or 0.5-5% of the height of the walls) do not fulfill the task, since for the gradual movement of castings from the compressible parts of the mold towards the smaller base, additional cavities are required that exceed the usual dimensions of the molds.

В предлагаемом решении формообразующие части внутренних полостей отливок выполнены с уклонами в пределах 20-85^о, что обеспечивает перемещение отливок с обжимаемых частей формы в сторону меньшего основания при длине дополнительных полостей, не превышающей 4r, что укладывается в габариты обычных литниковых систем прибылей и выпоров. Верхний предел литейного уклона обоснован экспериментально путем изготовления отливок с различными литейными уклонами, а нижний диктуется экономической нецелесообразностью вследствие повышения габаритов форм.The proposed decision shaping part internal cavities of the castings made with deviations in the range ^of 20-85, which is adapted to move castings shingled mold parts towards the smaller base at a length of the secondary slots not exceeding 4r, that fits into the size of conventional gating systems and risers profits. The upper limit of the casting slope is justified experimentally by the manufacture of castings with various casting slopes, and the lower is dictated by economic inexpediency due to the increase in the dimensions of the molds.

В известных формах дополнительные полости предусматривают для оформления литниковой системы, прибылей и выпоров, которые не выполняют поставленной задачи постепенного перемещения отливки с обжимаемых частей формы в сторону меньшего основания, так как они не связаны с упорами, имеют неопределенные длину и расположение. В предлагаемом решении дополнительные полости в форме расположены со стороны меньшего основания и выполнены для получения дополнительных приливов (в том числе прибылей, выпоров и литниковой системы), которые связаны с упорами, расположенными на определенном расстоянии l (0,4-4,0)r и играют роль тяг, которые перемещают отливку в сторону меньшего основания, уменьшая усилия обжатия вплоть до 0. In known forms, additional cavities are provided for arranging the gate system, profits and pressures, which do not fulfill the task of gradually moving the casting from the pressed parts of the mold to the side of the smaller base, since they are not connected with the stops, have an indefinite length and location. In the proposed solution, additional cavities in the form are located on the side of the smaller base and are made to obtain additional tides (including profits, spurs and the sprue system), which are associated with stops located at a certain distance l (0.4-4.0) r and play the role of rods that move the casting towards the smaller base, reducing the compression forces up to 0.

Упоры в известных формах сопряжены с полостями, оформляющими непосредственно отливки, в неопределенном месте, не сопряжены со стенками дополнительных полостей и не связаны с дополнительными приливами. Поэтому они удерживают отливку в том положении, в котором она сформировалась, следовательно, не выполняют поставленной задачи. Stops in known forms are associated with cavities that directly form castings, in an unspecified place, are not associated with the walls of additional cavities and are not associated with additional tides. Therefore, they hold the casting in the position in which it was formed, therefore, do not fulfill the task.

В предлагаемом решении упоры в форме выполнены со стороны меньших оснований обжимаемых частей формы на расстоянии l (0,4-4,0)r и сопряжены со стенками дополнительных полостей, оформляющих приливы. Дополнительные полости по конфигурации могут полностью или частично совпадать с формирующими полостями и представлять их продолжение. Поэтому такие упоры в сочетании с дополнительными приливами в отливках обеспечивают перемещение последних в сторону меньших оснований обжимаемых частей формы. In the proposed solution, the stops in the mold are made from the side of the smaller bases of the crimped parts of the mold at a distance l (0.4-4.0) r and are paired with the walls of the additional cavities that make up the tides. Additional cavities by configuration may fully or partially coincide with the forming cavities and represent their continuation. Therefore, such stops in combination with additional tides in the castings provide for the movement of the latter towards the smaller bases of the crimped parts of the mold.

На фиг.1 изображена литейная форма: а) с упорами для изготовления отливок с одной внутренней полостью в виде усеченного конуса с однозначными уклонами, равными 90 Φ; б) то же, с отъемными упорами; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг. 3 разрез А-А на фиг.2; на фиг.4,5 то же, с упорами, совпадающими с границей формообразующей поверхности. Figure 1 shows the mold: a) with stops for the manufacture of castings with one internal cavity in the form of a truncated cone with unequivocal slopes equal to 90 Φ; b) the same with detachable stops; figure 2 is the same, a top view; in FIG. 3 section aa in figure 2; Fig. 4.5 is the same, with stops coinciding with the boundary of the forming surface.

Форма включает металлическую формообразующую часть 1 внутренней полости отливки, металлическую формообразующую часть 2 наружной поверхности отливки с огнеупорным покрытием 3. Упоры 4 могут быть выполнены отъемными. В форме выполнены дополнительные полости 5, стенки которых сопряжены либо с отъемными упорами 4, либо с упорами 6, выполненными в стенке корпуса. The mold includes a metal forming part 1 of the inner cavity of the casting, a metal forming part 2 of the outer surface of the casting with a refractory coating 3. The stops 4 can be detachable. In the form, additional cavities 5 are made, the walls of which are associated either with detachable stops 4 or with stops 6 made in the wall of the housing.

Упоры 4 и 6 расположены на расстоянии l (0,4-4,0)r со стороны меньшего основания. The stops 4 and 6 are located at a distance l (0.4-4.0) r from the side of the smaller base.

Дополнительные полости 5 частично совпадают с конфигурацией формирующих полостей 7 и представляют собой их продолжение. На фиг.4 и 5 показан вариант, когда плоскость упора 4 или 6 совпадает с границей формообразующей полости 7, т.е. l 0 при r 0. При этом расположение и вид сверху дополнительных полостей 5 не изменяется в зависимости от конфигурации обжимаемых частей формы, представленных в виде конуса (сплошные линии) и полусферы (штриховые линии). Additional cavities 5 partially coincide with the configuration of the forming cavities 7 and represent their continuation. Figures 4 and 5 show a variant when the plane of the stop 4 or 6 coincides with the boundary of the forming cavity 7, i.e. l 0 at r 0. Moreover, the location and top view of the additional cavities 5 does not change depending on the configuration of the crimped parts of the form, presented in the form of a cone (solid lines) and a hemisphere (dashed lines).

Технологические приливы отливки, получаемые в полостях 5, опираются на упоры 4 или 6 и по мере охлаждения уменьшаются на величину Δ l, осуществляя плавное перемещение отливки с обжимаемых частей формы на такую же величину. Это приводит к тому, что степень обжатия выступающих частей формы уменьшается пропорциональной величине и отливка деформируется меньше или совсем не деформируется в зависимости от расстояния l, которое связано с уклоном стенок отливки (90 Φ), размером r и свойствами материалов отливки и формы. При таких условиях происходит плавное перемещение отливки с обжимаемых частей формы и уменьшение степени их обжатия, что обеспечивает легкое извлечение ее из формы при выбивке. Верхний предел коэффициента (4,0) для расчета величины l обосновывается нецелесообразностью увеличения габаритов формы. Нижний предел (0,4) проверен экспериментами при изготовлении конусных отливок с различными r и Φ. Technological tides of the casting obtained in the cavities 5 are based on the stops 4 or 6 and as cooling decreases by Δ l, the casting moves smoothly from the pressed parts of the mold by the same amount. This leads to the fact that the degree of compression of the protruding parts of the mold decreases in proportion to the value and the casting is deformed less or not at all deformed depending on the distance l, which is associated with the slope of the casting walls (90 Φ), size r, and properties of the casting and mold materials. Under such conditions, the casting moves smoothly from the crimped parts of the mold and reduces the degree of their reduction, which ensures its easy removal from the mold when knocking out. The upper limit of the coefficient (4.0) for calculating the value of l is justified by the inappropriateness of increasing the dimensions of the form. The lower limit (0.4) was tested by experiments in the manufacture of conical castings with different r and Φ.

Упоры 4 могут быть выполнены из материала с большим коэффициентом термического расширения. Их термическое расширение во время заливки формы и охлаждения отливки увеличивает перемещение последней относительно обжимаемых частей формы и дополнительно снижает усилие обжатия, а также позволяет уменьшить габариты формы за счет сокращения расстояния l от меньшего основания выступающих частей до упоров. The stops 4 can be made of material with a large coefficient of thermal expansion. Their thermal expansion during casting and cooling of the casting increases the displacement of the latter relative to the compressible parts of the mold and further reduces the compression force, and also allows to reduce the dimensions of the mold by reducing the distance l from the smaller base of the protruding parts to the stops.

Claims

A mold for producing hollow castings, containing a metal base with supports and forming parts of the internal cavities of the castings, characterized in that the forming parts of the internal cavities of the castings are made in the form of a hemisphere, cone, pyramid and their combinations with unique casting slopes of 20 85 ^o to the plane of large bases moreover, in the form, additional cavities are made, the walls of which are coupled with stops at a distance l (0.4 4.0) r from the smaller base of the crimped part of the mold, the most distant from the surface of the connector, g f r the distance from the geometric axis of the mold cavity to the farthest point in the plane of the smaller base crimped portion forms the outermost surface of the connector.