RU2114716C1

RU2114716C1 - Device for vacuum treatment of transfer mold with crystallization under pressure

Info

Publication number: RU2114716C1
Application number: RU96114001A
Authority: RU
Inventors: Л.В. Брежнев
Original assignee: Акционерное общество "Ковровский электромеханический завод"
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 1998-07-10

Abstract

FIELD: casting with crystallization under pressure. SUBSTANCE: device has cylinder for vacuum treatment, mold whose working space is communicated with vacuum treatment cylinder through ventilation channels and clearances. Vacuum space of cylinder is communicated with exhaust ventilation system and with space of top die through vacuum chamber, and with space of female die through vacuum chamber in holder of female die and horizontal clearances between inserts and radial-concentric channels on their horizontal surfaces. In the course of casting and pressing, gases and vapors of lubrication materials are removed from mold with guarantee. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству, а именно к литью с кристаллизацией под давлением, и может быть использовано при изготовлении заготовок из различных сплавов и металлов. The invention relates to foundry, namely, casting with crystallization under pressure, and can be used in the manufacture of billets of various alloys and metals.

Известно устройство для вакуумирования пресс-форм под давлением, содержащее цилиндр вакуумирования с поршнем и крышкой, пресс-форму, рабочая полость которой соединена трубопроводом с цилиндром вакуумирования, прессующий механизм, обратный клапан, установленный в крышке и сообщающий вакуумную полость цилиндра с атмосферой, цилиндр прессования установлен соосно с камерой прессования, а его поршень жестко связан с прессующим поршнем, а в крышке цилиндра вакуумирования выполнено отверстие, в котором перемещается штанга для регулирования момента окончания процесса вакуумирования пресс-формы [1]. A device is known for evacuating molds under pressure, comprising a vacuum cylinder with a piston and a cover, a mold whose working cavity is connected by a pipe to a vacuum cylinder, a pressing mechanism, a check valve installed in the cover and communicating the vacuum cavity of the cylinder with the atmosphere, a pressing cylinder mounted coaxially with the pressing chamber, and its piston is rigidly connected to the pressing piston, and a hole is made in the cover of the evacuation cylinder, in which the rod moves to regulate the moment of completion of the vacuum process of the mold [1].

Недостатком устройства является то, что оно не предназначено для вакуумирования пресс-форм с кристаллизацией под давлением. Устройством обеспечивается вакуумирование пресс-форм только в сомкнутом состоянии, причем полость камеры прессования вакуумируется через литниковую систему. The disadvantage of this device is that it is not intended for evacuation of molds with crystallization under pressure. The device provides evacuation of the molds only in the closed state, and the cavity of the pressing chamber is evacuated through the gate system.

Перемещающаяся в крышке цилиндра штанга создает трудности по получению более глубокого вакуума в цилиндре за счет образующихся зазоров при работе между крышкой и штангой. The rod moving in the cylinder cover creates difficulties in obtaining a deeper vacuum in the cylinder due to the resulting gaps during operation between the cover and the rod.

Известна также многогнездная пресс-форма для жидкой штамповки, содержащая верхнюю плиту с пуансонами, плиту съема, подпружиненную матрицу с рабочими полостями и вентиляционными каналами, нижнюю плиту с пуансонами, цилиндры вакуумирования, размещенные в плите съема и связанные вентиляционными каналами с полостями пресс-формы, регулируемые по высоте упоры, закрепленные в нижней плите и взаимодействующие с подпружиненными поршнями цилиндров вакуумирования [2]. Also known is a multi-cavity mold for liquid stamping, comprising an upper plate with punches, a removal plate, a spring-loaded matrix with working cavities and ventilation channels, a lower plate with punches, vacuum cylinders located in the removal plate and connected by ventilation channels to the mold cavities, height-adjustable stops fixed in the bottom plate and interacting with the spring-loaded pistons of the evacuation cylinders [2].

Недостатками указанного устройства являются недостаточное вакуумирование глубоких полостей пуансона и матрицы при сложной конфигурации отливки, невозможность регулирования величины и скорости нарастания разрежения в полостях пресс-формы, сложность конструкции пресс-формы. The disadvantages of this device are insufficient evacuation of the deep cavities of the punch and the die with a complex configuration of the casting, the inability to control the magnitude and rate of increase of depression in the cavities of the mold, the complexity of the design of the mold.

Наиболее близким к изобретению является устройство для вакуумирования пресс-формы литья с кристаллизацией под давлением, содержащее вытяжную вентиляционную систему, вентиляционные каналы и зазоры, соединенные с рабочей полостью пресс-формы, состоящей из неподвижной части - матрицы и подвижной части - пуансона, установленной на подвижной плите пресса [3]. Closest to the invention is a device for evacuating a mold with crystallization under pressure, containing an exhaust ventilation system, ventilation ducts and gaps connected to the working cavity of the mold, consisting of a fixed part - a matrix and a movable part - a punch mounted on a movable press plate [3].

Недостатки его аналогичны вышеперечисленным. Its disadvantages are similar to the above.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в упрощении устройства и повышении надежности в работе и получении качественных отливок с минимальной пористостью. The technical result provided by the invention is to simplify the device and increase reliability in operation and obtain high-quality castings with minimal porosity.

Это обеспечивается тем, что устройство для вакуумирования пресс-форм с кристаллизацией под давлением, содержащее вентиляционную систему, пресс-форму, состоящую из матрицы и пуансона, рабочая полость которой сообщена с вентиляционными зазорами и вентиляционными каналами, снабжено цилиндром вакуумирования, жестко установленным на станине пресса и своим полым штоком с поршнем, связанным с подвижной плитой пресса, воздуховодом, при этом вакуумная полость цилиндра сообщена с вытяжной вентиляционной системой через обратный клапан и не менее чем два последовательно установленных дросселя с обратным клапанами, воздушные эжекторы встроены в вертикальный участок воздуховода, в основании пуансона выполнена камера разрежения, соединенная через пневмораспределитель, трубопровод с дросселем, полый шток и поршень с вакуумной полостью цилиндра, а через вертикальные каналы и вентиляционные зазоры между вставками пуансона с его рабочей полостью, в обойме выполнена кольцевая камера разрежения матрицы, соединенная через горизонтальные каналы между плитой и матрицей, вентиляционные зазоры между вставками и радиально-концентрические каналы на их горизонтальных поверхностях с рабочей полостью матрицы, а через трубопровод с дросселем и обратным клапаном - с вакуумной полостью цилиндра. Пневмораспределитель закреплен на подвижной плите с возможностью взаимодействия с кулачковой планкой, установленной на станине, и соединения в исходном положении и в конце прессования рабочей полости пуансона с атмосферой. This is ensured by the fact that the device for evacuating molds with crystallization under pressure, containing a ventilation system, a mold consisting of a matrix and a punch, the working cavity of which is in communication with ventilation gaps and ventilation channels, is equipped with a vacuum cylinder rigidly mounted on the press frame and its hollow rod with a piston connected to the movable press plate, air duct, while the vacuum cavity of the cylinder is in communication with the exhaust ventilation system through a non-return valve and not less than two chokes with check valves installed in series, air ejectors are built into the vertical section of the duct, at the base of the punch there is a rarefaction chamber connected through a pneumatic distributor, a pipeline with a throttle, a hollow rod and a piston with a vacuum cylinder cavity, and through vertical channels and ventilation gaps between inserts of the punch with its working cavity, an annular chamber of rarefaction of the matrix, connected through horizontal channels between the plate and the matrix, is made in the holder, ventilation e the gaps between the inserts and the radially concentric channels on their horizontal surfaces with the working cavity of the matrix, and through the pipeline with a throttle and a check valve, with the vacuum cavity of the cylinder. The pneumatic distributor is mounted on a movable plate with the possibility of interaction with a cam plate mounted on the bed, and connection in the initial position and at the end of pressing the working cavity of the punch with the atmosphere.

На чертеже изображена принципиальная пневматическая схема предлагаемого устройства. The drawing shows a schematic pneumatic diagram of the proposed device.

Устройство содержит установленные на станине пресса 1 цилиндр вакуумирования 2, матрицу 3, регулируемую планку 4, а на подвижной плите 5 - пуансон 6, пневмораспределитель 7, полый шток 8 с поршнем 9; пневматическую систему, состоящую из вакуумной полости цилиндра 10, обратного клапана 11, вытяжной вентиляционной системы 12, трубопровода 13 с дросселем 14, камеры разрежения 15 в основании пуансона 16, вертикальных каналов 17, вентиляционных зазоров 18 между вставками пуансона 19, полости пуансона 20, полости матрицы 21, вентиляционных зазоров 22 между вставками матрицы 23 с радиально-концентрическими каналами 24 на их поверхностях, горизонтальных каналов 25 между матрицей 3 и плитой 26, кольцевой камеры разрежения 27, трубопровода 28, дросселя с обратным клапаном 29, а также воздушных эжекторов 30, встроенных и отсасывающих газы из матрицы 3 в вертикальный воздуховод 31 через трубопровод 32, дроссель с обратным клапаном 33 и подающих сжатый воздух через электромагнитный пневмоклапан 34 и вентили 35. The device comprises an evacuation cylinder 2 mounted on a press frame 1, a matrix 3, an adjustable bar 4, and a punch 6, a pneumatic valve 7, a hollow rod 8 with a piston 9 on a movable plate 5; a pneumatic system consisting of a vacuum cavity of the cylinder 10, a check valve 11, an exhaust ventilation system 12, a pipe 13 with a throttle 14, a vacuum chamber 15 at the base of the punch 16, vertical channels 17, ventilation gaps 18 between the inserts of the punch 19, the cavity of the punch 20, the cavity matrix 21, ventilation gaps 22 between the inserts of the matrix 23 with radially concentric channels 24 on their surfaces, horizontal channels 25 between the matrix 3 and the plate 26, the annular rarefaction chamber 27, the pipe 28, a throttle with a reverse valve to 29, and the air ejector 30, embedded and suction gases from the matrix 3 to the vertical duct 31 through line 32, flow control valve 33 and compressed air is supplied through the air valve 34 and solenoid valves 35.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В исходном состоянии подвижная плита 5 с пуансоном 6 находятся в верхнем положении. Пневмораспределитель 7 соединяет вентиляционную систему пуансона с атмосферой. Полость матрицы 21 через вентиляционную систему, кольцевую камеру разрежения 27, дроссели с обратными клапанами 29, 33, воздушные эжекторы 30, вакуумную полость 10 цилиндра 2, обратный клапан 11 вентилируется за счет разрежения, создаваемого вертикальным участком воздуховода 31 и вытяжкой вентиляционной системой 12. In the initial state, the movable plate 5 with the punch 6 are in the upper position. The air distributor 7 connects the punch ventilation system to the atmosphere. The cavity of the matrix 21 through the ventilation system, the annular rarefaction chamber 27, throttles with check valves 29, 33, air ejectors 30, the vacuum cavity 10 of the cylinder 2, the check valve 11 is ventilated by the vacuum created by the vertical section of the duct 31 and the exhaust ventilation system 12.

При заливке расплава в матрицу 3 включают электромагнитный пневмоклапан 34 и подают сжатый воздух на воздушные эжекторы 30, которые создают определенный уровень вакуума в кольцевой камере разрежения 27 матрицы 3. При расплавом на поверхности матрицы 3 со вставками 23 при деструкции смазочного материала образуется парогазовая смесь, которая удаляется через радиально-концентрические каналы 24, вентиляционные зазоры 22 между вставками 23, горизонтальные каналы 25 между матрицей 3 и плитой 26, кольцевую камеру разрежения 27, трубопровод 32, дроссель с обратным клапаном 33 и воздушные эжекторы 30 в вытяжную вентиляционную систему 12, при этом дроссель с обратным клапаном 29 закрывается. When pouring the melt into the matrix 3, the electromagnetic pneumatic valve 34 is turned on and compressed air is supplied to the air ejectors 30, which create a certain vacuum level in the annular rarefaction chamber 27 of the matrix 3. When the melt is on the surface of the matrix 3 with inserts 23, a vapor-gas mixture is formed during the destruction of the lubricant, which removed through radial concentric channels 24, ventilation gaps 22 between inserts 23, horizontal channels 25 between matrix 3 and plate 26, annular rarefaction chamber 27, pipeline 32, throttle with brother valve 33 and air ejectors 30 into the exhaust ventilation system 12, while the throttle with a check valve 29 is closed.

После заливки включается прессование, при этом отключается электромагнитный пневмоклапан 34, подача сжатого воздуха на воздушные эжекторы прекращается. При движении плиты с пуансоном 6 вниз движется и связанный с плитой 5 полый шток 8 с поршнем 9, создавая вакуум в полости 10 цилиндра 2, который через дроссель с обратным клапаном 29 поддерживает на требуемом уровне разрежение в полости 21 матрицы 3, при этой обратный клапан 11 и дроссель с обратным клапаном 33 закрываются. After pouring, the pressing is turned on, while the electromagnetic pneumatic valve 34 is turned off, the supply of compressed air to the air ejectors is stopped. When the plate with the punch 6 moves downward, the hollow rod 8 connected to the plate 5 with the piston 9 also creates a vacuum in the cavity 10 of the cylinder 2, which, through the throttle with a check valve 29, maintains a vacuum in the cavity 21 of the matrix 3 at the required level, and the check valve 11 and the butterfly valve 33 are closed.

При дальнейшем движении, когда металл начинает вытесняться в полость пуансона 20, пневмораспределитель 7, взаимодействуя с планкой 4, соединяет камеру разрежения 15 вентиляционной системы пуансона 6 через дроссель 14, полый шток 8, поршень 9 с вакуумной полостью 10 цилиндра 2, происходит удаление газов из полости пуансона 20. With further movement, when the metal begins to be displaced into the cavity of the punch 20, the pneumatic valve 7, interacting with the strip 4, connects the rarefaction chamber 15 of the ventilation system of the punch 6 through the throttle 14, the hollow rod 8, the piston 9 with the vacuum cavity 10 of the cylinder 2, the gases are removed from punch cavity 20.

По окончании прессования пневмораспределитель 7 отключает вакуумную полость 10 от вентиляционной системы пуансона 6, соединяя камеру разрежения 15 с атмосферой, уменьшая тем самым вероятность проникновения расплава в каналы вентиляционной системы. At the end of pressing, the pneumatic distributor 7 disconnects the vacuum cavity 10 from the ventilation system of the punch 6, connecting the rarefaction chamber 15 with the atmosphere, thereby reducing the likelihood of melt penetrating into the channels of the ventilation system.

После затвердевания отливки плита 5 с пуансоном 6 поднимается вверх, вместе с плитой перемещается и шток 8 с поршнем 9, при этом через обратный клапан 11 газы выбрасываются в вытяжную вентиляционную систему 12. После удаления отливки из матрицы устройство возвращается в исходное состояние. After the casting has hardened, the plate 5 with the punch 6 rises up, and the rod 8 with the piston 9 moves along with the plate, while gases are discharged through the check valve 11 into the exhaust ventilation system 12. After removing the casting from the matrix, the device returns to its original state.

Заявляемое устройство позволяет гарантированно получать отливки высокого качества с низкой пористостью. Удаление газов из пресс-формы в процессе заливки и прессования позволяет обеспечить одинаковую степень и стабильность заполнения формы расплавом, при этом максимальная мощность прессования может быть снижена. Это позволит получить плотную отливку при низком удельном давлении. The inventive device is guaranteed to receive high quality castings with low porosity. The removal of gases from the mold during casting and pressing allows for the same degree and stability of filling the mold with the melt, while the maximum pressing power can be reduced. This will provide a dense casting at low specific pressure.

Вентиляционная система пресс-формы, в которой камера разрежения матрицы выполнена в обойме в виде кольцевой камеры, соединяется с полостью формы горизонтальными каналами между плитой и матрицей, каналами-зазорами между вставками и радиально-концентрическими каналами на вставках, а камера разрежения пуансона выполнена в основании и соединяется с полостью формы через вертикальные каналы во ставках и основании, каналы-зазоры между вставками, повышает эффективность работы системы вакуумирования во время заливки и прессования. Пневматическая система устройства позволяет эффективно управлять процессом заполнения полости матрицы и пуансона путем регулирования проходных сечений дросселей, положения планки, включения одного или нескольких воздушных эжекторов. The mold ventilation system, in which the matrix rarefaction chamber is made in the form of an annular chamber, is connected to the mold cavity by horizontal channels between the plate and the matrix, the clearance channels between the inserts and the radially concentric channels on the inserts, and the punch rarefaction chamber is made at the base and connects to the mold cavity through vertical channels in the stakes and the base, channel-gaps between the inserts, increases the efficiency of the vacuum system during filling and pressing. The pneumatic system of the device allows you to effectively manage the process of filling the cavity of the matrix and the punch by adjusting the flow areas of the throttles, the position of the strap, the inclusion of one or more air ejectors.

Жесткая связь полого штока вакуумного цилиндра с подвижной плитой пресса, расположение пневмораспределителя на плите, взаимодействие его с регулируемой планкой, установленной на станине, отсутствие подвижных и гибких трубопроводов упрощает конструкцию устройства, не требует введения в конструкцию пресса системы управления и синхронизации, повышает надежность в работе. Пневматическая система может быть собрана из стандартных элементов в условиях действующего производства, а применение вытяжной вентиляционной системы для создания начального разрежения в полости матрицы позволит уменьшить загазованность не только в форме, но и на рабочем месте оператора. The rigid connection of the hollow rod of the vacuum cylinder with the movable plate of the press, the location of the pneumatic distributor on the plate, its interaction with an adjustable bar mounted on the bed, the absence of movable and flexible pipelines simplifies the design of the device, does not require the introduction of a control and synchronization system in the press structure, increases operational reliability . The pneumatic system can be assembled from standard elements in the conditions of the existing production, and the use of an exhaust ventilation system to create the initial vacuum in the matrix cavity will reduce gas contamination not only in the form, but also in the operator’s workplace.

Claims

1. Device for evacuation of injection molds with crystallization under pressure, containing an exhaust ventilation system, ventilation ducts and gaps in the mold, connected to the working cavity of the mold, consisting of a matrix and a punch mounted on a movable plate of the press, characterized in that it is equipped with a vacuum cylinder with a hollow rod and a piston rigidly fixed to the press bed and connected by its rod to a movable plate, duct, air ejectors built into the vertical section of the air of a water duct, with a pipeline with two chokes in series with check valves connecting the vacuum cavity of the evacuation cylinder with ejectors of the duct, a pneumatic distributor and a throttle, while the vacuum cavity of the vacuum cylinder is connected to the exhaust ventilation system through a non-return valve, at the base of the punch there is a rarefaction chamber connected through a pneumatic distributor , a pipeline with a throttle, a hollow rod and a piston with a vacuum cavity of the evacuation cylinder, and through vertical channels air channels and ventilation gaps between the punch inserts - with its working cavity; an annular rarefaction chamber is connected in the matrix holder, connected through horizontal channels between the plate and the matrix, ventilation gaps between the matrix inserts and radially concentric channels on the horizontal surfaces of the inserts with the matrix working cavity, and through a pipeline with a throttle and a check valve - with the vacuum cavity of the evacuation cylinder.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with an adjustable cam plate mounted on a bed, a pneumatic distributor mounted on a movable plate with the possibility of interaction with the cam plate and connecting the working cavity of the punch with the atmosphere in the initial position and at the end of filling it with metal.