RU2165820C2

RU2165820C2 - Method of manufacturing two-pole multiple magnetic molds for cylindrical castings

Info

Publication number: RU2165820C2
Application number: RU99116515A
Authority: RU
Inventors: Г.Е. Левшин; К.В. Мамаев; Н.А. Леонтьев; И.Л. Матюшков
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им.И.И. Ползунова
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 1999-07-28
Publication date: 2001-04-27

Abstract

FIELD: foundry, particularly, technology of manufacture of magnetic molds, mainly, for cylindrical castings with use of both permanent and lost patterns. SUBSTANCE: pole pieces are located at external surfaces of patterns and double-edged in cross-section insert from magnetized material is located between patterns at their internal surfaces. Insert is disposed so that its points face pattern internal surfaces with line connecting insert points located in plane of axis of patterns. Patterns, insert and pole pieces are surrounded with loose magnetized material which is compacted by action of magnetic field. After compaction, patterns are removed. EFFECT: higher productivity of manufacture of two-pole multiple magnetic molds for cylindrical castings, extended technological potentialities of claimed method, and reduced consumption of molding material per casting. 6 cl, 9 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам изготовления литейных магнитных форм, преимущественно для цилиндрических отливок с применением как постоянных, так и разовых моделей. The invention relates to foundry, in particular to methods for the manufacture of foundry magnetic molds, mainly for cylindrical castings using both permanent and one-time models.

Известен способ изготовления литейных магнитных форм из сыпучих ферромагнитных материалов по разовым газифицируемым моделям, включающий установку вокруг одной газифицируемой модели длинных немагнитных и ферромагнитных стержней, причем ферромагнитные стержни устанавливают у полюсов двухполюсного намагничивающего устройства, а неферромагнитные - с боков модели, окружение модели намагничивающимся дисперсным материалом, упрочнение его воздействием магнитного поля и удаление модели во время заливки расплава путем ее газификации /авторское свидетельство СССР N367956, МКИ B 22 C 9/00, 1971 г./. При этом продольная ось модели перпендикулярна оси ферромагнитного стержня и вектору индукции магнитного поля. A known method of manufacturing casting magnetic molds from bulk ferromagnetic materials using one-time gasified models, including installing around a single gasified model long non-magnetic and ferromagnetic rods, moreover, ferromagnetic rods are installed at the poles of a bipolar magnetizing device, and non-ferromagnetic rods are installed from the sides of the model surrounded by a magnetized material model its hardening by the influence of a magnetic field and the removal of the model during pouring of the melt by its gasification rskoe Certificate USSR N367956, IPC B 22 C 9/00, 1971 /. In this case, the longitudinal axis of the model is perpendicular to the axis of the ferromagnetic rod and the magnetic field induction vector.

Основные недостатки способа:
- ограниченная область применения - только при изготовлении форм с использованием одной газифицируемой модели, когда прочность формы и индукция магнитного поля могут быть ниже, чем в случае применения постоянных моделей, что позволяет избежать появления флокул на рабочих поверхностях формы, расположенных под углом 70- 90^o к вектору индукции;
- невозможность получения формы с двумя моделями из-за появления флокул на поверхностях полости формы, обращенных к середине формы, что приводит к браку отливок.The main disadvantages of the method:
- limited scope - only in the manufacture of molds using one gasified model, when the mold strength and magnetic field induction can be lower than in the case of constant models, which avoids the appearance of flocs on the working surfaces of the mold, located at an angle of 70 - 90 ^o to the induction vector;
- the impossibility of obtaining a mold with two models due to the appearance of flocs on the surface of the mold cavity, facing the middle of the mold, which leads to marriage of castings.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату (прототипом) является способ изготовления двухполюсных магнитных форм преимущественно для цилиндрических отливок, включающий размещение у наружных поверхностей модели полюсных наконечников с треугольным поперечным сечением, окружение модели сыпучим намагничивающимся материалом, упрочнение его путем воздействия магнитным полем и удаление модели /патент РФ N 2118225, 1997 г., B 22 C 9/00/. Вектор индукции магнитного поля направлен перпендикулярно продольной оси модели. The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a method of manufacturing bipolar magnetic molds mainly for cylindrical castings, including placing pole tips with a triangular cross-section on the outer surfaces of the model, surrounding the model with a magnetizable bulk material, strengthening it by exposure to a magnetic field and removing the model / RF patent N 2118225, 1997, B 22 C 9/00 /. The magnetic field induction vector is perpendicular to the longitudinal axis of the model.

Основными недостатками способа являются пониженная производительность, узкие технологические возможности и повышенный расход материала из-за невозможности изготовления в одной форме двух и более отливок, т.к. на внутренних поверхностях рабочей полости формы, обращенных к средине формы, появляются флокулы, приводящие к браку форм или отливок. The main disadvantages of the method are reduced productivity, narrow technological capabilities and increased material consumption due to the impossibility of manufacturing two or more castings in one mold, because on the inner surfaces of the working cavity of the mold, facing the middle of the mold, flocs appear, leading to the marriage of molds or castings.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе изготовления двухполюсных магнитных форм преимущественно для цилиндрических отливок, включающем размещение у наружной поверхности модели полюсных наконечников, окружение модели и полюсных наконечников сыпучим намагничивающимся материалом, упрочнение его путем воздействия магнитным полем и удаление модели, размещают между моделями обоюдоострую в поперечном сечении вставку из намагничивающегося материала таким образом, что острия вставки обращены к внутренним поверхностям моделей при расположении линии, соединяющей острия вставки, в плоскости оси модели. The essence of the invention lies in the fact that in the known method of manufacturing bipolar magnetic molds mainly for cylindrical castings, which includes placing pole pieces on the outer surface of the model, surrounding the model and pole pieces with a magnetizable bulk material, hardening it by applying a magnetic field and removing the model, is placed between the models double-edged cross-sectional insert of magnetizable material so that the tip of the insert faces the inner surface styam models at the location of the line connecting the tip of the insertion, in the plane of the axis model.

Кроме этого, угол острия вставки выбирают в пределах 20- 88^o.In addition, the angle of the tip of the insert is chosen in the range of 20-88 ^o .

Кроме этого, острия вставки устанавливают как можно ближе к моделям. In addition, the insertion tips are set as close as possible to the models.

Между моделями можно размещать вставку с ромбическим или шестигранным поперечным сечением. Between the models you can place an insert with a rhombic or hexagonal cross-section.

Кроме этого, минимальную толщину вставки выбирают по формуле t_B= d·sin20^o, где d - диаметр модели.In addition, the minimum insert thickness is selected by the formula t _B = d · sin20 ^o , where d is the diameter of the model.

При изготовлении разъемных магнитных форм вставку можно разделять поверхностью разъема на две части. In the manufacture of detachable magnetic forms, the insert can be divided into two parts by the surface of the connector.

Техническим результатом является повышение производительности изготовления двухполюсных магнитных многоместных форм преимущественно для цилиндрических отливок, расширение технологических возможностей способа и снижение расхода формовочного материала на одну отливку. The technical result is to increase the productivity of manufacturing bipolar magnetic multi-seated forms mainly for cylindrical castings, expanding the technological capabilities of the method and reducing the consumption of molding material per casting.

Изобретение поясняется фиг. 1-9, где на фиг. 1 показана неразъемная форма с газифицируемыми моделями, вид сверху в разрезе; на фиг. 2 - обоюдоострая в поперечном сечении вставка в виде сегмента; на фиг. 3 - то же, в виде треугольника; на фиг. 4 - то же, в виде трапеции; на фиг. 3 - то же, в виде двуугольника; на фиг. 6 - то же, в виде ромба; на фиг. 7 - то же, в виде шестиугольника; на фиг. 8 - полуформа перед удалением модельной плиты, в разрезе; на фиг. 9 - разъемная форма в сборе, в разрезе. The invention is illustrated in FIG. 1-9, where in FIG. 1 shows an integral form with gasified models, a top view in section; in FIG. 2 - a double-edged cross-sectional insert in the form of a segment; in FIG. 3 - the same, in the form of a triangle; in FIG. 4 - the same, in the form of a trapezoid; in FIG. 3 - the same, in the form of a diagon; in FIG. 6 - the same, in the form of a rhombus; in FIG. 7 - the same, in the form of a hexagon; in FIG. 8 - half-mold before removal of the model plate, in section; in FIG. 9 - detachable form assembly, in a section.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.

Пример 1. При использовании газифицируемых разовых цилиндрических моделей 1 их располагают в глухой опоке 2 параллельно друг другу, у ферромагнитных же стенок опоки 2 (у наружных поверхностей этих моделей) размещают полюсные наконечники 3, а между моделями у их внутренних поверхностей - длинную обоюдоострую в поперечном сечении вставку 4. Длина вставок 4 равна длине модели 1. Обоюдоострые вставки 4 могут иметь различное поперечное сечение - двуугольника, ромба, неправильного шестиугольника - и выполнены из намагничивающегося материала с повышенной магнитной проницаемостью (армко-железо, отоженная низкоуглеродистая сталь, пермаллой и т.п.). Это увеличивает их намагниченность и индукцию, а ромб и шестигранник проще в изготовлении. Толщина t_B вставки не должна быть меньше d·sin20^o, где d - диаметр модели. При меньшей толщине вставки флокулы устраняются не всегда. Обоюдоострые вставки 4 размещают противоположными острыми углами к моделям по возможности ближе к ним (4. . .8 мм) так, чтобы линия, соединяющая противоположные острые углы, была расположена в плоскости, включающей оси каждой модели 1. Это увеличивает противофлокуляционный эффект.Example 1. When using gasified one-time cylindrical models 1, they are placed in the blind flask 2 parallel to each other, on the ferromagnetic walls of the flask 2 (on the outer surfaces of these models) pole pieces 3 are placed, and between the models on their inner surfaces - a long double-edged section 4. The length of the inserts 4 is equal to the length of the model 1. Double-edged inserts 4 can have different cross sections - a diagon, rhombus, irregular hexagon - and are made of magnetizable material with permeability (armco-iron, annealed low-carbon steel, permalloy, etc.). This increases their magnetization and induction, and the rhombus and hexagon are easier to manufacture. The thickness t _{B of the} insert should not be less than d · sin20 ^o , where d is the diameter of the model. With a smaller insert thickness, the flocs are not always eliminated. Double-edged inserts 4 are placed with opposite sharp angles to the models as close as possible to them (4. .8 mm) so that the line connecting the opposite sharp angles is located in a plane that includes the axes of each model 1. This increases the anti-flocculation effect.

Модели 1, вставки 4 и полюсные наконечники 3 окружают сыпучим намагничивающимся материалом 5 известным способом, например засыпкой. При необходимости материал 5 уплотняют известным способом, например вибрацией. Затем материал 5 упрочняют воздействием постоянного магнитного поля, для чего опоку 2 с моделями 1, наконечниками 3, вставкой 4 и материалом 5 помещают между полюсами двухполюсного намагничивающего устройства 6, например в виде U-образного электромагнита, вектор индукции магнитного поля которого направлен перпендикулярно продольной оси моделей 1. Models 1, inserts 4 and pole pieces 3 are surrounded by a magnetizable bulk material 5 in a known manner, for example by filling. If necessary, the material 5 is compacted in a known manner, for example by vibration. Then the material 5 is strengthened by the action of a constant magnetic field, for which the flask 2 with models 1, tips 3, insert 4 and material 5 are placed between the poles of a bipolar magnetizing device 6, for example in the form of a U-shaped electromagnet, the magnetic field induction vector of which is directed perpendicular to the longitudinal axis models 1.

При воздействии магнитного поля частицы материала 5 намагничиваются и сцепляются друг с другом, образуя прочную систему. Намагничивается и вставка 4, у ее острия создается неоднородное поле с большой индукцией и пондеромоторной силой, которая воздействует на частицы, расположенные между острием вставки 4 и моделью 1, и притягивает их к острию вставки 4, препятствуя образованию флокул во время удаления модели 1. Наибольший эффект имеет место при близком расположении острия вставки 4 к модели 1 и значении углов острия β = 20...88^o. При угле менее 20^o вставка 4 становится очень тонкой и существенно уменьшается эффект. При угле более 88^o вставка становится толстой 4, а эффект слабее. После упрочнения материала 5 удаляют модель 1, для чего форму заливают расплавом, который газифицирует модель 1 и замещает ее. Наличие обоюдоострых вставок 4 позволяет устранить появление флокул (и, как следствие, брака отливки) на поверхностях полости формы, обращенных к вставкам 4. После затвердевания отливки снимают воздействие магнитного поля. Материал 5 вновь приобретает сыпучесть и вместе со вставками 4 и полюсными наконечниками 3 используется для изготовления следующей формы. Цикл закончен.When exposed to a magnetic field, the particles of material 5 are magnetized and adhere to each other, forming a durable system. Inset 4 is magnetized, at its tip an inhomogeneous field is created with large induction and ponderomotive force, which acts on particles located between the tip of insert 4 and model 1 and attracts them to the tip of insert 4, preventing the formation of flocs during model 1 removal. the effect occurs when the tip of insert 4 is close to model 1 and the tip angles β = 20 ... 88 ^o . When the angle is less than 20 ^o insert 4 becomes very thin and the effect is significantly reduced. At an angle of more than 88 ^{o the} insert becomes thick 4, and the effect is weaker. After hardening the material 5, model 1 is removed, for which the mold is poured with a melt, which gasifies model 1 and replaces it. The presence of double-edged inserts 4 makes it possible to eliminate the appearance of flocs (and, as a result, casting defects) on the surfaces of the mold cavity facing the inserts 4. After the casting has hardened, the magnetic field is removed. Material 5 regains flowability again and, together with inserts 4 and pole pieces 3, is used for the manufacture of the following form. The cycle is over.

Пример 2. При использовании постоянных моделей их чаще всего монтируют на подмодельных плитах в виде полумоделей 1, расположенных параллельно друг другу. Example 2. When using permanent models, they are most often mounted on submodels in the form of half-models 1 located parallel to each other.

Модельную плиту совмещают с намагничивающим устройством 6 (или опокой 2, если она применяется). У наружных поверхностей полумоделей 1 размещают известным способом полюсные наконечники 3, а у внутренних поверхностей моделей - длинную обоюдоострую в поперечном сечении вставку 4, равную по длине моделям 1. Обоюдоострые вставки 4 могут иметь различное поперечное сечение, например в виде сегмента, треугольника и трапеции и т.п., и выполнены из намагничивающегося материала с повышенной магнитной проницаемостью. Обоюдоострые вставки 4 размещают на подмодельной плите противоположными острыми углами к моделям по возможности ближе к ним (4...8 мм) так, чтобы линия, соединяющая противоположные острые углы, была расположена в плоскости, включающей ось каждой модели. В данном случае они совпадают с плоскостью разъема модели и формы. The model plate is combined with a magnetizing device 6 (or flask 2, if applicable). Pole lugs 3 are placed on the outer surfaces of the half-models 1 in a known manner, and on the inner surfaces of the models, a long double-edged insert 4, equal in length to the models 1. Double-edged inserts 4 can have different cross-sections, for example, in the form of a segment, triangle and trapezoid and etc., and are made of magnetizable material with increased magnetic permeability. Double-edged inserts 4 are placed on the model plate with opposite sharp angles to the models as close as possible to them (4 ... 8 mm) so that the line connecting the opposite sharp corners is located in a plane including the axis of each model. In this case, they coincide with the connector plane of the model and shape.

Модели 1, вставки 4 и полюсные наконечники 3 окружают сыпучим намагничивающимся материалом 5 известным способом, например пескодувным или засыпкой. При необходимости материал 5 уплотняют известным способом. Затем материал 5 упрочняют воздействием постоянного магнитного поля, создаваемого намагничивающим устройством 6. Вектор индукции поля направлен перпендикулярно продольной оси полумоделей 1 и параллельно плоскости разъема. При этом действие вставок 4 аналогично примеру 1. После упрочнения полумодели 1 удаляют из полуформы. Причем вставки 4 примагничиваются к полуформе. Другую полуформу изготовляют аналогично. Затем полуформы соединяют известным образом. При этом вставки 4 полуформ соединяются друг с другом и образуют в сечении другие остроугольные фигуры: сегменты образуют двуугольник, треугольники образуют ромбы, а трапеции - шестиугольники. После соединения вставок 4 их острия образуют угол β = 20...88^o. Форма готова к заливке.Models 1, inserts 4 and pole pieces 3 are surrounded by a magnetizable bulk material 5 in a known manner, for example by sandblasting or backfill. If necessary, the material 5 is compacted in a known manner. Then, the material 5 is strengthened by the action of a constant magnetic field created by the magnetizing device 6. The field induction vector is directed perpendicular to the longitudinal axis of the half-models 1 and parallel to the plane of the connector. The action of the inserts 4 is similar to example 1. After hardening of the half-model 1 is removed from the half-mold. Moreover, the insert 4 is magnetized to the half-mold. The other half-mold is made in the same way. Then the half-molds are connected in a known manner. In this case, the inserts 4 of the half-shapes are connected to each other and form other acute-angled figures in the section: the segments form a two-sided triangle, the triangles form a rhombus, and the trapezoidal form a hexagon. After connecting the inserts 4, their tips form an angle β = 20 ... 88 ^o . The mold is ready to fill.

По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет повысить производительность изготовления цилиндрических отливок за счет использования многоместной формы, расширить технологические возможности способа и снизить расход формовочного материала на одну отливку. Compared with the prototype, the proposed method allows to increase the production capacity of cylindrical castings by using a multi-seat mold, expand the technological capabilities of the method and reduce the consumption of molding material per cast.

Claims

1. A method of manufacturing bipolar multi-place magnetic molds for cylindrical castings, comprising placing pole pieces on the outer surface of the model, surrounding the model and pole pieces with a magnetizable bulk material, hardening it by magnetic field and removing the model, characterized in that when using several models between models place a double-edged cross-sectional insert of magnetizable material, while the tip of the insert faces the inner surfaces of spruce and feature them on-line in the plane of the axes models.

2. The method according to claim 1, characterized in that the angle of the tip of the insert is selected in the range of 20 - 88 ^o C.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the tip of the insert is positioned as close as possible to the model.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an insert with a rhombic or hexagonal cross section is placed between the models.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the thickness of the insert t _in is determined by the formula t _in = d · sin 20 ^o , where d is the diameter of the model.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in the manufacture of detachable magnetic forms, the insert is divided into two parts along the surface of the connector.