RU2123906C1

RU2123906C1 - Method of automatic balancing of device for centrifugal casting and mechanism for embodiment of the method

Info

Publication number: RU2123906C1
Application number: RU93014207A
Authority: RU
Inventors: П.С. Ройзман; Ю.П. Ройзман; Г.П. Едренкин
Original assignee: Научно-конструкторское предприятие "ПЕТРА"
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1998-12-27

Abstract

FIELD: manufacture of dental prostheses and jewelry by the method of centrifugal casting. SUBSTANCE: method consists in elimination of unbalance by installation of additional weight. The mechanism for embodiment of the method has lever 2 installed on shaft 1. Located on one arm of lever is casting mold 3 with melting crucible 4; and installed on the other arm of lever is balancing weight 5 and reservoir 6 with liquid. The second reservoir 7 is attached to shaft and connected with reservoir by means of channel 9. Lever 2 is capable of linear motion over shaft. During rotation of the device, occurring mass unbalance is compensated by overflow of liquid from reservoir 7 to reservoir 6. Upon stopping of rotation, liquid under gravity flows from reservoir 6 through channel 9 to reservoir 7. Provision is made for smooth rotation of lever without vibration. EFFECT: higher efficiency. 7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к производству зубных протезов или ювелирных изделий методами центробежного литья. The invention relates to the field of foundry, in particular the production of dentures or jewelry by centrifugal casting.

Известен способ балансировки для центробежного литья, при котором на рычаге, установленном на вертикальной оси и приводимом во вращательное движение, закрепляют литейную камеру, в которой размещены тигель с расплавленным металлом и форма. На противоположном плече установлен противовес, при этом выбирают противовес в зависимости от размеров державки и установленного в нее муфеля. There is a balancing method for centrifugal casting, in which a casting chamber, in which a crucible with molten metal and a mold are placed, is fixed on a lever mounted on a vertical axis and driven in rotational motion. A counterweight is mounted on the opposite shoulder, and a counterweight is selected depending on the dimensions of the holder and the muffle installed therein.

Устройство для центробежного литья содержит рычаг, приводимый в движение электродвигателем. На одном конце поворотного рычага укреплен противовес, на другом - плавильный тигель с расплавом и державка с муфелем. Устройство имеет приспособление для взаимной точной ориентации индуктора и тигля, оснащено кожухом, системой отвода тепла от катушек индуктора, системой отключения электродвигателя при открытой крышке корпуса [1]. The centrifugal casting device comprises a lever driven by an electric motor. A counterweight is fixed at one end of the pivot arm, and a melting crucible with a melt and a holder with a muffle at the other. The device has a device for mutual exact orientation of the inductor and the crucible, equipped with a casing, a system for removing heat from the inductor coils, a system for disconnecting the electric motor with the housing cover open [1].

Данные способ и устройство обеспечивают балансировку поворотного рычага до начала работы. При загрузке тигля гранулами металла противовесом уравновешивают положение поворотного рычага. Во время работы устройства дополнительная балансировка не предусмотрена, что приводит к дребезгу, вибрациям, которые снижают качество отливок, снижают надежность устройства. Кроме того, данная конструкция предусматривает утяжеленный фундамент, повышаются динамические нагрузки на подшипниковые узлы устройства, устройство не обеспечивает возможности изготовления тонкостенных отливок, что существенно ограничивает возможности устройства. These method and device provide balancing the pivot arm before starting work. When loading the crucible with metal granules, a counterweight balances the position of the pivot arm. During operation of the device, additional balancing is not provided, which leads to rattling, vibrations that reduce the quality of castings, reduce the reliability of the device. In addition, this design provides a heavier foundation, increased dynamic loads on the bearing assemblies of the device, the device does not provide the possibility of manufacturing thin-walled castings, which significantly limits the capabilities of the device.

Известен также способ балансировки, при котором располагают грузы на противоположном от рабочего плече рычага, а динамическую балансировку обеспечивают, установив два круглых плоских противовеса, один из которых выполняют с отверстием с резьбой по центру, другой противовес выполняют со смещенным от центра отверстием. Оба противовеса перемещаются вдоль рычага под действием центробежных сил за счет резьбы, уравновешивая муфель относительно вертикальной оси. Основная масса противовеса со смещенным центром находится на оси рычага и обеспечивает его динамическую балансировку во избежание вибраций во время вращения [2]. There is also a balancing method in which weights are placed on the lever opposite to the working shoulder, and dynamic balancing is achieved by installing two round flat counterweights, one of which is performed with a threaded hole in the center, the other counterweight is performed with a hole offset from the center. Both counterweights move along the lever under the action of centrifugal forces due to the thread, balancing the muffle relative to the vertical axis. The bulk of the counterweight with a displaced center is located on the axis of the lever and provides its dynamic balancing in order to avoid vibrations during rotation [2].

К недостаткам данного способа относится механическое перемещение противовесов, что является инерционным, не обеспечивает точности. Это приводит к снижению точности и качества отливок. The disadvantages of this method include the mechanical movement of the balances, which is inertial, does not provide accuracy. This leads to a decrease in the accuracy and quality of castings.

Наиболее близким к заявляемому является способ балансировки устройств для центробежного литья, в частности устройств для изготовления зубных протезов, включающий установку балансировочного груза, заливку металла в форму и регулировку положения груза в зависимости от массы литейного материала [3] . Closest to the claimed is a method of balancing devices for centrifugal casting, in particular devices for the manufacture of dentures, including the installation of a balancing weight, pouring metal into a mold and adjusting the position of the load depending on the weight of the casting material [3].

К недостаткам такого способа нужно отнести отсутствие балансировки при перетекании массы расплавленного металла во время плавки, что приведет к дребезгу, снижает точность и качество изделий. The disadvantages of this method include the lack of balancing when overflowing the mass of molten metal during melting, which will lead to rattling, reduces the accuracy and quality of products.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому эффекту к заявляемому является устройство, описанное в [4]. Устройство для индукционной плавки металла и последующего центробежного литья в защитной атмосфере, включающее генератор с конденсатором, систему охлаждения, индуктор, центробежный размещенный в кожухе литейный механизм с приводом в виде поворотного вокруг вертикальной оси рычага, на одном конце которого расположена литейная форма с плавильным тиглем, а на другом - противовес, средства подвода и выхлопа защитной атмосферы. Кроме того, устройство снабжено крышкой, размещенной в верхней части кожуха, тормозом, расположенным под кожухом, опорой и подпружиненными относительно опоры салазками, установленными на поворотном рычаге и несущими плавильный тигель с литейной формой. The closest in technical essence and the achieved effect to the claimed is the device described in [4]. A device for induction melting of metal and subsequent centrifugal casting in a protective atmosphere, including a generator with a condenser, a cooling system, an inductor, a centrifugal casting mechanism located in a casing with a drive in the form of a lever rotatable around a vertical axis, on one end of which there is a mold with a melting crucible, and on the other - a counterbalance, means of supply and exhaust of a protective atmosphere. In addition, the device is equipped with a cover located in the upper part of the casing, a brake located under the casing, a support and slides mounted relative to the support mounted on a swing arm and carrying a melting crucible with a mold.

К недостаткам данного устройства надо отнести отсутствие балансировки при перетекании массы расплавленного металла во время плавки, что приводит к дребезгу, снижает точность и качество изделий. The disadvantages of this device include the lack of balancing when overflowing the mass of molten metal during melting, which leads to rattling, reduces the accuracy and quality of products.

Задачей, решаемой данным изобретением, является повышение качества изделий за счет введения дополнительной балансировки в процессе литья. The problem solved by this invention is to improve the quality of products by introducing additional balancing in the casting process.

Поставленная задача решается способом автоматической балансировки устройств для центробежного литья, включающим установку балансировочного груза, заливку металла в форму и регулировку положения груза в зависимости от массы литейного металла, отличающимся тем, что устанавливают дополнительный балансировочный груз и перемещают его массу в место возникновения дисбаланса. The problem is solved by the method of automatic balancing of devices for centrifugal casting, including setting the balancing weight, pouring metal into the mold and adjusting the position of the load depending on the mass of the cast metal, characterized in that they install an additional balancing weight and move its mass to the place of occurrence of the imbalance.

Кроме того, в качестве дополнительного балансировочного груза используют жидкость. In addition, liquid is used as an additional balancing weight.

Механизм автоматической балансировки устройства для центробежного литья содержит установленный на вертикальном валу поворотный рычаг, на одном плече которого размещена литейная форма с плавильным тиглем, а на другом - балансировочный груз. Новым, согласно изобретению, является то, что он снабжен двумя резервуарами, один из которых установлен на плече рычага с балансировочным грузом, а другой закреплен на валу ниже уровня первого резервуара, заполнен жидкостью и соединен каналом с первым резервуаром, а также клапаном, перекрывающим отверстие в канале, при этом рычаг установлен по отношению к валу с зазором и имеет возможность линейного перемещения, а запирающий элемент клапана установлен с возможностью перемещения под действием рычага. The automatic balancing mechanism of the centrifugal casting device comprises a pivot arm mounted on a vertical shaft, on one shoulder of which a mold with a melting crucible is placed, and on the other a balancing weight. What is new according to the invention is that it is equipped with two reservoirs, one of which is mounted on the lever arm with a balancing weight, and the other is mounted on a shaft below the level of the first reservoir, is filled with fluid and is connected by a channel to the first reservoir, as well as a valve blocking the hole in the channel, while the lever is mounted relative to the shaft with a gap and has the ability to linearly move, and the locking element of the valve is mounted to move under the action of the lever.

Кроме того, механизм снабжен платформой, посаженной на вал с возможностью поворота в вертикальной плоскости, а рычаг размещен на платформе с возможностью перемещения относительно нее. In addition, the mechanism is equipped with a platform mounted on a shaft with the possibility of rotation in a vertical plane, and the lever is placed on the platform with the possibility of movement relative to it.

Кроме того, клапан механизма состоит из закрепленной на платформе стойки с поперечной осью, толкателя, закрепленного на рычаге, и запирающего элемента, установленного с возможностью поворота на поперечной оси и подпряженного относительно толкателя. In addition, the valve of the mechanism consists of a rack fixed to the platform with a transverse axis, a pusher mounted on a lever, and a locking element mounted for rotation on the transverse axis and harnessed relative to the pusher.

Кроме того, канал, соединяющий резервуары, имеет выходное отверстие, расположенное в центральной зоне второго резервуара вблизи вала, при этом отверстие канала, перекрываемое клапаном, расположено в периферийной зоне этого резервуара. In addition, the channel connecting the tanks has an outlet located in the central zone of the second tank near the shaft, with the channel opening being blocked by the valve located in the peripheral zone of this tank.

Кроме того, механизм снабжен третьим резервуаром, закрепленным на плече рычага с литейной формой и соединенным со вторым резервуаром аналогично первому. In addition, the mechanism is equipped with a third reservoir mounted on a lever arm with a mold and connected to the second reservoir similarly to the first.

На чертеже представлена конструкция заявляемого механизма, где 1 - вертикальный вал, на котором установлен поворотный рычаг 2, на одном плече рычага размещена литейная форма 3 с плавильным тиглем 4, на другом - балансировочный груз 5, на плече с балансировочным грузом установлен резервуар 6, второй резервуар 7 закреплен на валу ниже уровня первого резервуара, заполнен жидкостью 8 и соединен каналом 9 с первым резервуаром 6, отверстие канала 10 перекрывается клапаном 11, при этом рычаг 2 установлен по отношению к валу 1 с зазором, обеспечивающим возможность линейного перемещения, а запирающий элемент 11 клапана 10 установлен с возможностью перемещения под действием рычага 2, на валу 1 посажена с возможностью поворота в вертикальной плоскости платформа 12, а рычаг 2 размещен на платформе с возможностью перемещения относительно нее, клапан 10 состоит из закрепленной на платформе 12 стойки 13 с поперечной осью 14, толкателя 15, закрепленного на рычаге 2, и запирающего элемента 11, установленного с возможностью поворота на поперечной оси и подпружиненного относительно толкателя 15 пружиной 16; канал 9, соединяющий резервуары 6 и 7, имеет выходное отверстие 17, расположенное в центральной зоне второго резервуара 7 вблизи вала 1, при этом отверстие канала 9, перекрываемое клапаном 1, расположено в периферийной зоне этого резервуара. Кроме того, механизм может быть снабжен третьим резервуаром 18, закрепленным на плече рычага с литейной формой и соединенным с вторым резервуаром 7 аналогично первому. The drawing shows the design of the claimed mechanism, where 1 is a vertical shaft on which the rotary lever 2 is mounted, a mold 3 with a melting crucible 4 is placed on one arm of the lever, a balancing weight 5 is placed on the other, a reservoir 6 is installed on the shoulder with a balancing weight the reservoir 7 is mounted on the shaft below the level of the first reservoir, is filled with liquid 8 and connected by channel 9 to the first reservoir 6, the opening of the channel 10 is closed by valve 11, while the lever 2 is mounted in relation to the shaft 1 with a gap providing linear movement, and the locking element 11 of the valve 10 is mounted to move under the action of the lever 2, the platform 12 is mounted on the shaft 1 to rotate in a vertical plane, and the lever 2 is placed on the platform to move relative to it, the valve 10 consists of fixed on the platform 12 of the rack 13 with the transverse axis 14, the pusher 15, mounted on the lever 2, and the locking element 11, mounted with the possibility of rotation on the transverse axis and spring-loaded relative to the pusher 15 by a spring 16; the channel 9 connecting the tanks 6 and 7 has an outlet 17 located in the Central zone of the second tank 7 near the shaft 1, while the hole of the channel 9, blocked by the valve 1, is located in the peripheral zone of this tank. In addition, the mechanism may be provided with a third reservoir 18, mounted on a lever arm with a mold and connected to the second reservoir 7 similarly to the first.

Способ осуществляется следующим образом. Перед началом работы устанавливают пустую форму 3 и плавильный тигель 4 с гранулами металлического сплава на рабочем плече рычага 2, противоположное плечо уравновешивают перемещением балансировочного груза 5 вдоль рычага 2. В центральный резервуар 7 наливают жидкость. Запирающий элемент 11 клапана 10 в начальном равновесном состоянии закрывает отверстие канала 9. Кроме описанных, устройство содержит не указанные на фиг. 1 индуктор и устройство перемещения катушки индуктора. Катушку индуктора подводят к тиглю 4, подключают питание к индуктору и нагревают металлический сплав до необходимой температуры, после чего питание индуктора отключается автоматически, катушку отводят от тигля 4, включают двигатель, приводящий во вращательное движение вал 1, рычаг 2, и платформу 12. Под действием центробежных сил расплавленный сплав металла из тигля 4 вытекает в полость формы 3, при этом происходит смещение центра масс, которое компенсируется поворотом платформы 12 на соответствующий угол, происходит динамическая балансировка. Одновременно происходит перемещение рычага 2 относительно платформы 12 вдоль свой оси за счет установки рычага 2 на валу 1 с зазором. Толкатель 15 рычага 2 перемещает запирающий элемент 11 клапана канала 9, соединяющего резервуар 7 с жидкостью с резервуаром 6, установленным на балансирующем плече рычага 2. Канал 10 открывается, под действием центробежных сил дополнительная балансирующая жидкость из резервуара 7 будет подниматься в резервуар 6, чем будет уравновешиваться положение рычага 2. Как только баланс установится, рычаг 2, перемещаясь, восстанавливает симметричное положение, толкатель 15 перестает действовать на запирающий элемент 11, который под действием возвратной пружины 16 приходит в исходное положение, закрывая клапан канала 9, прекращая поступление жидкости в резервуар 6. В случае переливания жидкости по инерции и перевода рычага в противоположное неравновесное положение срабатывает система балансировки рабочего плеча, аналогичная описанной. При остановке вращения жидкость из резервуара 6 под действием сил тяжести стекает по свободному каналу 9 в резервуар 7. При вращении системы в этот канал жидкость не попадает, т.к. она прижимается к стенкам резервуара 7 под действием центробежных сил, а выход канала 9 расположен вблизи оси вращения (вала 1), где жидкость отсутствует. Таким образом, в предлагаемом устройстве предусмотрена статическая балансировка, производимая до начала работы устройства перемещением балансировочного груза вдоль плеча рычага; динамическая балансировка, производимая во время вращения рычага за счет поворота платформы с установленным на ней рычагом на некоторый угол в плоскости, перпендикулярной плоскости платформы; автоматическая балансировка, производимая во время вращения рычага в процессе перетекания расплава из тигля в форму и осуществляемая за счет перетекания балансировочной массы под действием центробежных сил вдоль плеча рычага. Все это обеспечивает плавность вращения рычага без вибраций, что уменьшает динамические нагрузки на подшипниковые узлы устройства, улучшает качество отливок за счет равномерного поступления расплава в форму. Устройство допускает увеличение скорости вращения и увеличение перегрузки, что позволяет улучшить качество литья за счет возможности получения более тонкого литья, которое уменьшает количество механической обработки изделия. Это расширяет номенклатуру изготавливаемых изделий. The method is as follows. Before starting work, an empty mold 3 and a melting crucible 4 with granules of a metal alloy are installed on the working arm of the lever 2, the opposite shoulder is balanced by moving the balancing weight 5 along the lever 2. Liquid is poured into the central reservoir 7. The locking element 11 of the valve 10 in the initial equilibrium state closes the opening of the channel 9. In addition to those described, the device contains not shown in FIG. 1 inductor and a device for moving the inductor coil. The inductor’s coil is connected to the crucible 4, the power is connected to the inductor and the metal alloy is heated to the required temperature, after which the inductor’s power is turned off automatically, the coil is removed from the crucible 4, the motor is turned on, the shaft 1, the lever 2, and the platform 12 are rotated. the action of centrifugal forces, the molten metal alloy from the crucible 4 flows into the cavity of the mold 3, while there is a shift in the center of mass, which is compensated by the rotation of the platform 12 at an appropriate angle, dynamic balancing occurs a. At the same time, the lever 2 is moved relative to the platform 12 along its axis due to the installation of the lever 2 on the shaft 1 with a gap. The pusher 15 of the lever 2 moves the locking element 11 of the valve of the channel 9, connecting the tank 7 with the liquid tank 6 mounted on the balancing arm of the lever 2. Channel 10 opens, under the action of centrifugal forces, an additional balancing liquid from the tank 7 will rise into the tank 6, which will balance the position of the lever 2. As soon as the balance is established, the lever 2, moving, restores a symmetrical position, the pusher 15 ceases to act on the locking element 11, which under the action of the return pr zhiny 16 comes to its original position, closing the channel the valve 9, stopping the flow of fluid into the tank 6. In the case of the transfusion liquid by inertia and the transfer lever in an opposite non-equilibrium position of the working arm operates balancing system similar to that described. When rotation is stopped, the liquid from the tank 6 under the action of gravity flows down the free channel 9 into the tank 7. During the rotation of the system, the liquid does not get into this channel, because it is pressed against the walls of the tank 7 under the action of centrifugal forces, and the outlet of the channel 9 is located near the axis of rotation (shaft 1), where there is no liquid. Thus, the proposed device provides for static balancing, performed prior to the start of the device by moving the balancing weight along the arm of the lever; dynamic balancing produced during rotation of the lever due to the rotation of the platform with the lever mounted on it at a certain angle in a plane perpendicular to the plane of the platform; automatic balancing performed during rotation of the lever during the flow of the melt from the crucible to the mold and carried out by flow of the balancing mass under the action of centrifugal forces along the arm of the lever. All this ensures smooth rotation of the lever without vibration, which reduces dynamic loads on the bearing units of the device, improves the quality of castings due to the uniform flow of the melt into the mold. The device allows an increase in rotational speed and an increase in overload, which improves the quality of casting due to the possibility of obtaining finer castings, which reduces the amount of machining of the product. This expands the range of manufactured products.

Claims

1. The method of automatic balancing of a device for centrifugal casting, including the installation of a balancing weight, pouring metal into a mold and adjusting the position of the load depending on the mass of the casting material, characterized in that an additional balancing weight is set and its mass is moved to the place of occurrence of the imbalance.

2. The method according to claim 1, characterized in that a liquid is used as an additional balancing load.

3. The mechanism of automatic balancing of the device for centrifugal casting, containing a rotary lever mounted on a vertical shaft, on one shoulder of which a mold with a melting crucible is placed, and on the other is a balancing weight, characterized in that it is equipped with two tanks, one of which is mounted on a lever shoulder with a balancing weight, and the other mounted on the shaft below the level of the first tank, filled with liquid and connected to the first tank by the channel, as well as a valve blocking the hole in the channel, that the lever is mounted to the shaft with clearance and is able to move the casting, and the locking of the valve member is movably mounted under the influence of the lever.

4. The mechanism according to claim 3, characterized in that it is equipped with a platform mounted on a shaft with the possibility of rotation in a vertical plane, and the lever is placed on the platform with the ability to move relative to it.

5. The mechanism according to claim 3, characterized in that the valve consists of a rack fixed to the platform with a transverse axis, a pusher mounted on a lever, and a locking element mounted to rotate on the transverse axis and spring-loaded relative to the pusher.

6. The mechanism according to claim 3, characterized in that the channel connecting the tanks has an outlet located in the Central zone of the second tank near the shaft, while the channel opening, overlapped by the valve, is located in the peripheral zone of this tank.

7. The mechanism according to claim 3, characterized in that it is equipped with a third reservoir mounted on a lever arm with a mold and connected to the second reservoir similarly to the first.