RU2088372C1

RU2088372C1 - Gating system for steel castings

Info

Publication number: RU2088372C1
Application number: RU92014630A
Authority: RU
Inventors: Степан Емельянович Емельянов; Леонид Васильевич Филиппов; Валериан Александрович Александров; Виктор Иванович Сергеев
Original assignee: Степан Емельянович Емельянов; Леонид Васильевич Филиппов; Валериан Александрович Александров; Виктор Иванович Сергеев
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1997-08-27

Abstract

FIELD: technique of steel casting, namely gating systems for it. SUBSTANCE: system includes funnel, riser, runner gates and feeding gates. Casting is placed in casting mold in such a way that its high metal content parts are turned downwards. In upper mold-half over extended portions of casting outgates are arranged. Total cross section area of said outgates is equal to that of feeding gates. Such design eliminates use of feedheads. EFFECT: improved design. 2 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к технологии литейного производства, в частности к литниковой системе для стального литья. The invention relates to foundry technology, in particular to a gating system for steel casting.

Применяемая в настоящее время литниковая система для производства стального литья состоит из литниковой воронки (чаши), стоянка, литниковых ходов, шлакоуловителей, питателей и прибылей [1]
При этом при формовке отливку устанавливают утолщенными частями в верхнюю сторону и над этими утолщенными стенками устанавливают прибыли. Прибыли предназначены для подпитывания утолщенных стенок кристаллизующейся отливки жидким металлом, чтобы избежать возникновения в отливках усадочных раковин и рыхлот. Прибыли могут быть открытые или закрытые, с установленными над ними выпорами для удаления из прибыли газов. В иных отливках объем и масса прибылей превышают объемами и массой самой отливки. Поэтому в сталелитейном производстве выход годного литья составляет в пределах 45 51% от залитого жидкого металла. Из этого годного литья иногда большая часть уходит в брак или на подварку (исправление) по усадочным раковинам.The sprue system currently used for the production of steel casting consists of a sprue funnel (bowl), a parking lot, sprue passages, slag traps, feeders and profits [1]
In this case, during molding, the casting is installed with thickened parts in the upper side and profit is established over these thickened walls. Profits are designed to feed the thickened walls of crystallizing castings with liquid metal to avoid shrinkage shells and loosening in the castings. Profits can be open or closed, with overhead devices installed to remove gases from the profit. In other castings, the volume and mass of profits exceed the volumes and mass of the casting itself. Therefore, in steel production, the yield of casting is within 45 51% of the liquid metal cast. Of this suitable casting, sometimes most of it goes to marriage or to a substitute (correction) for shrinkage shells.

Практически при массовом или крупносерийном производстве получение отливок в сырых формовочных смесях сопряжены с большими трудностями, так как в большинстве случаев эти прибыли не работают, т.е. металл в этих прибылях затвердевает одновременно или даже раньше металла отливки. И после их удаления на отливах под прибылями вскрываются усадочные раковины и рыхлоты. Practically in mass or large-scale production, obtaining castings in raw molding sand is very difficult, since in most cases these profits do not work, i.e. the metal in these profits hardens simultaneously or even earlier than the casting metal. And after their removal at low tide, shrink shells and loosens are revealed under profits.

Таким образом, установка прибылей на отливках является совершенно необоснованной роскошью и она приводит к значительному снижению качества и эффективности производства. Thus, the installation of profits on castings is a completely unreasonable luxury and it leads to a significant decrease in the quality and efficiency of production.

Вторым существенным несовершенством литниковой системы на сегодняшний день является применение трапецеидального и прямоугольного сечения формы литниковых ходов, шлакоуловителей и питателей. Как известно из геометрии, что при равной площади поперечного сечения периметры трапецеидальных и прямоугольных фигур на 15 40% больше периметра круга той же площади сечения. The second significant imperfection of the sprue system today is the use of trapezoidal and rectangular sections of the shape of the sprue passages, slag traps and feeders. As is known from geometry, with an equal cross-sectional area, the perimeters of trapezoidal and rectangular figures are 15–40% larger than the perimeter of a circle of the same cross-sectional area.

Металл, проходящий по трапецеидальной и прямоугольной формы литниковых ходов на 15 40% больше отдает тепла стенкам литниковых ходов, чем при прохождении по круглой формы литниковым ходам, что заначительно тормозит процесс заполнения формы жидким металлом. The metal passing along the trapezoidal and rectangular shape of the gateways 15 to 40% more gives heat to the walls of the gateways than when passing through the round shape of the gateways, which inhibits the process of filling the mold with liquid metal.

Целью изобретения является повышение выхода годного за счет снижения металлоемкости формы и повышение производительности труда. The aim of the invention is to increase the yield by reducing the metal mold and increasing labor productivity.

На фиг. 1 представлена литейная форма в разрезе; на фиг. 2 вид сверху. In FIG. 1 shows a mold in section; in FIG. 2 top view.

Литниковая система содержит литниковую воронку 1, стояк 2, литниковые ходы 3, питатели 4, выпоры 5. The sprue system contains a sprue funnel 1, a riser 2, sprue passages 3, feeders 4, supports 5.

Согласно изобретению отливка формируется без прибыли. According to the invention, the casting is formed without profit.

Питание отливки и подпитка усадочного объема происходит за счет горячего металла литниковой воронки и стояка. При этом литниковая воронка устанавливается на 100-150 мм выше верхней кромки опок. The casting is fed and the shrinkage volume is replenished due to the hot metal of the gate funnel and riser. In this case, the gate funnel is installed 100-150 mm above the upper edge of the flasks.

Отливка устанавливается в форму таким образом, чтобы толстостенные и металлоемкие части ее находились в нижнем положении, а в верхней полуформе над выступающими частями отливки просверливаются или пробиваются открытые выпоры диаметром 10 12 мм. Общая сумма площадей поперечного сечения выпоров должна быть равна сумме площадей поперечных сечений питателей отливки. The casting is installed in the form so that its thick-walled and metal-intensive parts are in the lower position, and open protrusions with a diameter of 10 12 mm are drilled or punched above the protruding parts of the casting in the upper half-mold. The total sum of the cross-sectional areas of the strips should be equal to the sum of the cross-sectional areas of the casting feeders.

При заливке этих форм металлом, заполнение литниковой воронки продолжается до тех пор, пока из выпоров не появится жидкий металл. Этот металл застывает в виде пятачков, после чего воронку полностью заполняют металлом. Кристаллизация отливки происходит направленно сверху вниз от застывших лепешек выпоров до нижних массивных частей отливки. Скорость кристаллизации и остывание отливки при этом в 3 4 раза быстрее, чем отливки с прибылями (таблица). When these forms are filled with metal, the filling of the gate funnel continues until liquid metal appears from the spouts. This metal solidifies in the form of spots, after which the funnel is completely filled with metal. Crystallization of the casting occurs directionally from top to bottom from the frozen flattened cakes to the lower massive parts of the casting. The crystallization rate and cooling of the casting are 3 to 4 times faster than castings with profits (table).

где λ коэффициент теплопроводности веществ;
a = α_c+α_изл коэффициент радиационно-конвективного теплообмена;
α_c коэффициент теплоотдачи;
α_изл поправка на теплообмен излучением.where λ is the thermal conductivity of substances;
a = α _c + α _rad radiative-convective heat transfer coefficient;
α _c heat transfer coefficient;
α _outgoing correction for heat transfer by radiation.

Из таблицы видно, что теплопроводность и теплоотдача, происходящие через открытые выпоры, заполненные металлом в воздушную среду протекает в десятки, сотни раз быстрее, чем в формовочной смеси (кирпич, стекло, вода). It can be seen from the table that the heat conductivity and heat transfer that occur through open fumes filled with metal into the air flows tens, hundreds of times faster than in the molding mixture (brick, glass, water).

При направленной кристаллизации сверху вниз основной действующей силой является сила ионного притяжения металлических элементов и направление тепловых лучей от горячего металла к охлаждающемуся кристаллу. В этом случае кристаллизация идет свободно без силы давления столба жидкого металла вниз, что наблюдается при кристаллизации снизу. В нашем случае неметаллические включения и газы легко вытесняются из зоны кристаллизации, а также значительно снижаются кристаллизационные дефекты и напряжения. In downward directed crystallization, the main acting force is the ionic attraction force of the metal elements and the direction of the heat rays from the hot metal to the cooling crystal. In this case, crystallization proceeds freely without the pressure force of the liquid metal column down, which is observed during crystallization from below. In our case, non-metallic inclusions and gases are easily displaced from the crystallization zone, and crystallization defects and stresses are significantly reduced.

С переходом на круглую форму изготовления всех литниковых ходов, шлакоуловителей и питателей увеличивается надежность заполнения формы жидким металлом на 15 40% больше, чем по сравнению с трапецеидальной или прямоугольной формой литниковых ходов и настолько же увеличится качество литья. В этом случае литниковые ходы и питатели застывают в последнюю очередь. With the transition to the round form of manufacturing all the gateways, slag traps and feeders, the reliability of filling the mold with liquid metal increases by 15–40% more than in the case of a trapezoidal or rectangular shape of the gateways and the casting quality increases as much. In this case, the gate runners and feeders freeze last.

Таким образом, изобретение при массовом и крупносерийном производстве в 3 4 раза повышает производительность труда за счет ускорения процесса охлаждения отливок, до двух раз увеличивает выход годного литья за счет устранения прибылей и значительно снижает технологический брак и повышает качество отливок за счет создания благоприятных условий для направленной кристаллизации металла и применения полых стержней. Thus, the invention in mass and large-scale production by 3 to 4 times increases labor productivity by accelerating the cooling process of castings, up to two times increases the yield of casting by eliminating profits and significantly reduces technological marriage and improves the quality of castings by creating favorable conditions for directed crystallization of metal and the use of hollow rods.

Изобретение позволяет значительно экономить металл, формовочные и стержневые смеси и другие вспомогательные материалы. The invention allows to significantly save metal, molding and core mixtures and other auxiliary materials.

Claims

1. A gating system for steel castings containing a gating funnel, riser, gating passages and feeders, characterized in that the castings in the mold are arranged in more metal-intensive parts downwards, in the upper half-mold, protrusions with a diameter of 10-12 mm are made over the protruding parts of the casting, the sum of the transverse areas the cross sections of which are equal to the sum of the areas of the cross sections of the feeders.

2. The system according to claim 1, characterized in that the gateways and feeders are made in circular cross section.