RU2558698C2 - Gating system for rotary shaped casting with vertical axis of revolution - Google Patents
Gating system for rotary shaped casting with vertical axis of revolution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2558698C2 RU2558698C2 RU2013156774/02A RU2013156774A RU2558698C2 RU 2558698 C2 RU2558698 C2 RU 2558698C2 RU 2013156774/02 A RU2013156774/02 A RU 2013156774/02A RU 2013156774 A RU2013156774 A RU 2013156774A RU 2558698 C2 RU2558698 C2 RU 2558698C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gating
- horizontal
- casting
- gating system
- runner
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу получения тонкостенных отливок больших диаметров, например, из титановых и жаропрочных сплавов, с разно удаленными от оси кольцевыми поверхностями, соединенными между собой радиальными элементами, заливаемых центробежным способом в вакууме с вертикальной осью вращения.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to a method for producing thin-walled castings of large diameters, for example, from titanium and heat-resistant alloys, with annular surfaces differently spaced from the axis, interconnected by radial elements, centrifugally filled in a vacuum with a vertical axis of rotation.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является: литниковая система, содержащая центральный стояк с расширяющейся нижней частью, рассекатель с лопатками, выполненными с переменной кривизной, и литниковые ходы, соединенные с формами питателями (см. Моисеев B.C. и др. Патент РФ №2058849, 27.04.1996). Указанная конфигурация литниковой системы за счет применения глухих, не сообщающихся объемов, образуемых лопатками, существенно снижает проскальзывание расплава в металлоприемнике, повышая пропускную способность литниковой системы. Однако положительный эффект от данного способа не распространяется на передачу расплава на внутренние кольцевые поверхности отливок, заполнение которых подчиняется только законам действия центробежных сил. При этом не учитывается зависимость от направления вращения и расстояния от оси вращения до места ввода металла в тело отливки. В этом случае не удается в полной мере реализовать получение качественных (плотных) тонкостенных отливок.Closest to the proposed invention is: a sprue system containing a central riser with an expanding lower part, a divider with blades made with variable curvature, and sprue passages connected to the forms by feeders (see Moiseev BC and other RF Patent No. 2058849, 27.04. 1996). The specified configuration of the gating system due to the use of deaf, not communicating volumes formed by the blades, significantly reduces the slipping of the melt in the metal receiver, increasing the throughput of the gating system. However, the positive effect of this method does not extend to the transfer of the melt to the inner annular surfaces of the castings, the filling of which obeys only the laws of centrifugal forces. This does not take into account the dependence on the direction of rotation and the distance from the axis of rotation to the point of entry of the metal into the body of the casting. In this case, it is not possible to fully realize the production of high-quality (dense) thin-walled castings.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В основу изобретения положена задача разработать новую литниковую систему (с применением графических и расчетных способов подачи металла в различные зоны отливок) для обеспечения достаточного питания тонкостенных элементов и сохранения неразрывности потока для получения качественного материала отливки во всех сечениях.The basis of the invention is the task of developing a new gate system (using graphical and calculation methods for supplying metal to various casting zones) to ensure sufficient supply of thin-walled elements and preserving the continuity of the flow to obtain high-quality casting material in all sections.
Поставленная задача достигнута тем, что предложена литниковая система для получения тонкостенных отливок больших диаметров из титановых и жаропрочных сплавов методом центробежного фасонного литья в вакууме с вертикальной осью вращения формы и верхним подводом расплава, содержащая центральный стояк с расширяющейся нижней частью, центральный металлоприемник, горизонтальные литниковые ходы, вертикальный литниковый ход, горизонтальный кольцевой коллектор, литниковые питатели отливки, отличающаяся тем, что в нижней части литниковой системы центральный металлоприемник выполнен в форме квадрата, в углах которого располагаются горизонтальные литниковые ходы, соединяющиеся с вертикальным литниковым ходом, при этом литниковая система содержит по крайней мере не менее 4 литниковых питателей отливки, расположенных в горизонтальной плоскости под углом от 90 до 0 градусов относительно вектора скорости центробежного вращения формы.The problem is achieved by the fact that the gating system for producing thin-walled castings of large diameters from titanium and heat-resistant alloys by centrifugal shaped casting in vacuum with a vertical axis of rotation of the mold and the upper supply of the melt, containing a central riser with an expanding lower part, a central metal receiver, horizontal gateways , vertical runner, horizontal annular collector, gating casting feeders, characterized in that in the lower part of the gating system The central metal detector is made in the shape of a square, in the corners of which are located the horizontal gateways connecting to the vertical gateway, while the gate system contains at least 4 gate gates of the casting located in a horizontal plane at an angle from 90 to 0 degrees relative to the vector centrifugal rotation speed of the mold.
Технический результат, достигаемый от изобретения, заключается в повышении качества отливок за счет повышения качества пропускной способности металлоприемника. Данная литниковая система обеспечивает течение потока расплава в напорном режиме, без завихрения, заворотов и имеет высокую пропускную способность.The technical result achieved from the invention is to improve the quality of castings by improving the quality of the throughput of the metal receiver. This gating system ensures the flow of the melt flow in pressure mode, without turbulence, inversion and has a high throughput.
Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.
Литниковая система для получения тонкостенных отливок больших диаметров из титановых и жаропрочных сплавов методом центробежного фасонного литья в вакууме с вертикальной осью вращения формы и верхним подводом расплава содержит центральный стояк с расширяющейся нижней частью, горизонтальные литниковые ходы, вертикальный литниковый ход, литниковые питатели отливки. Литниковая система дополнительно содержит центральный металлоприемник, горизонтальный кольцевой коллектор, при этом центральный металлоприемник выполнен в форме квадрата и расположен в нижней части литниковой системы, в углах которого располагаются горизонтальные литниковые ходы, соединяющиеся с вертикальным литниковым ходом, при этом литниковая система содержит по крайней мере не менее 4 литниковых питателей отливки, расположенных в горизонтальной плоскости под углом от 90 до 0 градусов относительно вектора скорости центробежного вращения формы.The gating system for producing thin-walled castings of large diameters from titanium and heat-resistant alloys by centrifugal shaped casting in vacuum with a vertical axis of rotation of the mold and the upper supply of the melt contains a central riser with an expanding lower part, horizontal gating gates, vertical gating gates, gating casting feeders. The gating system further comprises a central metal receiver, a horizontal annular collector, the central metal receiver being made in the form of a square and located in the lower part of the gating system, in the corners of which there are horizontal gating gates connecting to the vertical gating gates, while the gating system contains at least not less than 4 sprue casting feeders located in a horizontal plane at an angle of 90 to 0 degrees relative to the centrifugal velocity vector rashchenija form.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 показана схема литниковой системы, на фиг. 2 показан график, построенный по таблице 1, на фиг. 3 показано угловое расположение горизонтальных литниковых ходов, которое обеспечивает максимальную скорость потока, на фиг. 4 указаны направления вращения формы по часовой стрелке, на фиг. 5 показана передача расплава в горизонтальный кольцевой коллектор, на фиг. 6 показано действие сил на материальную точку «М», расположенную на окружности радиуса r, м, вращающуюся со скоростью n оборотов в минуту под действием силы F.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a diagram of a gate system, FIG. 2 shows a graph constructed according to table 1, in FIG. 3 shows the angular arrangement of the horizontal gateways, which provides the maximum flow rate, in FIG. 4 shows the direction of rotation of the mold in a clockwise direction, in FIG. 5 shows melt transfer to a horizontal annular collector; FIG. Figure 6 shows the effect of forces on a material point "M" located on a circle of radius r, m, rotating at a speed of n revolutions per minute under the action of force F.
Fц - центробежная сила, направленная по радиусу вращения от оси (центра).Fц - centrifugal force directed along the radius of rotation from the axis (center).
F - центростремительная сила, уравновешивающая и удерживающая нашу точку.F is the centripetal force that balances and holds our point.
Отрезок ММ1 характеризует равнодействующую этих сил.The segment MM1 characterizes the resultant of these forces.
FK - Кориолисова сила, или Кориолисово ускорение, пытающееся сбросить нашу точку вправо. Этому препятствует предложенная литейная форма. На фиг. 7 показана схема расположения углов наклона питателей для отливок в диапазоне радиусов 0-1,2 метра, при скорости вращения центробежного стола 100-400 оборотов в минуту, угол наклона питателя будет от 90° до положения касательной к наружной поверхности отливки, на фиг. 8 показана отливка, которая имеет две кольцевые поверхности r1=1 м и r2=1,2 м. Произведение по формуле будет соответственно равно 9 и 12,96, при переносе на график угол наклона 60° и 90°.F K - Coriolis force, or Coriolis acceleration, trying to reset our point to the right. This is hindered by the proposed mold. In FIG. 7 shows the location of the tilt angles of the feeders for castings in the range of radii 0-1.2 meters, with a centrifugal table rotational speed of 100-400 rpm, the feeder tilt angle will be from 90 ° to the position tangent to the outer surface of the casting, in FIG. Figure 8 shows a casting that has two annular surfaces r1 = 1 m and r2 = 1.2 m. The product according to the formula will be equal to 9 and 12.96, respectively, when the angle of inclination is 60 ° and 90 ° to the graph.
На фиг. 1 изображена литниковая система, где позициями обозначено следующее.In FIG. 1 shows a sprue system, where the positions indicated the following.
1. Металлоприемник.1. The metal receiver.
2. Горизонтальный литниковый ход (4 шт.).2. Horizontal runner (4 pcs.).
3. Вертикальный литниковый ход (4 шт.).3. Vertical runner (4 pcs.).
4. Отливка, состоящая из двух конических поверхностей, соединенных между собой лопатками.4. A casting consisting of two conical surfaces interconnected by blades.
5. Литниковый ход к внутреннему конусу под углом 45° (4 шт.) (сечение В-В).5. The gate run to the inner cone at an angle of 45 ° (4 pcs.) (Section BB).
6. Кольцевой коллектор.6. Ring collector.
7. Литниковый ход к наружному конусу род углом 30° (4 шт.) (сечение С-С).7. The gate run to the outer cone rod angle of 30 ° (4 pcs.) (Section CC).
8. Литниковый ход к нижнему фланцу наружного конуса под углом 30° от кольцевого коллектора (8 шт.) (сечение D-D).8. Gating to the lower flange of the outer cone at an angle of 30 ° from the annular collector (8 pcs.) (Section D-D).
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Сущность изобретения заключается в том, что предложенное изобретение обеспечивает равномерное заполнение литейной формы за счет постоянного напора расплава, исключая разбрызгивание и разрыв металла при его движении. Это позволяет получать качественные (плотные) отливки больших диаметров с низкими литейными свойствами.The essence of the invention lies in the fact that the proposed invention provides uniform filling of the mold due to the constant pressure of the melt, excluding spatter and rupture of the metal during its movement. This allows you to get high-quality (dense) castings of large diameters with low casting properties.
Обоснование предложенной литниковой системы приводится ниже.The rationale for the proposed gate system is given below.
Движение металла в полость формы начинается после заполнения вертикального литникового хода или кольцевого коллектора, так как действие центробежных сил препятствует этому. Силу, действующую на металл, можно определить по формуле (выведенной по закону Ньютона F=m·а).The movement of metal into the mold cavity begins after filling the vertical gate or ring collector, since the action of centrifugal forces prevents this. The force acting on the metal can be determined by the formula (derived according to Newton’s law F = m · a).
где Р - давление в паскалях, или сила,where P is the pressure in pascals, or force,
n - число оборотов центробежного стола в минуту,n is the number of revolutions of the centrifugal table per minute,
105 - 1 кг/м2, выраженный в паскалях,10 5 - 1 kg / m 2 expressed in pascals,
К=2,24, в данном случае приведенный коэффициент, полученный в результате пересчета следующих величин: удельный вес сплава (в данном случае титанового сплава - 4,5 тонны на метр в кубе), величины 2π (6,28), и перевода угловой скорости из «радиан» в секунду в обороты в минуту, ускорение силы тяжести 9,8 м/с2.K = 2.24, in this case, the reduced coefficient obtained as a result of recalculation of the following values: specific gravity of the alloy (in this case, titanium alloy - 4.5 tons per meter per cube), 2π (6.28), and angular translation speeds from "radians" per second to revolutions per minute, the acceleration of gravity 9.8 m / s 2 .
Рассмотрим действие сил на материальную точку, расположенную на окружности радиуса r, м, вращающуюся со скорость n оборотов в минут (Фиг. 5).Consider the effect of forces on a material point located on a circle of radius r, m, rotating at a speed of n revolutions per minute (Fig. 5).
Согласно теории центробежного вращения принятая нами система вращается совместно с земным шаром, вращающимся вокруг своей оси, и наша точка будет стараться уйти влево (на нее действует Кориолисово ускорение), это усилие тем больше, чем больше радиус и число оборотов. «В северном полушарии это относится к телам, вращающимся по часовой стрелке, а в южном полушарии - против часовой стрелки».According to the theory of centrifugal rotation, the system we adopted rotates together with the globe rotating around its axis, and our point will try to go to the left (Coriolis acceleration acts on it), this force is greater, the greater the radius and number of revolutions. “In the northern hemisphere, this refers to bodies rotating clockwise, and in the southern hemisphere counterclockwise.”
Если рассматривать формулу (1), то это зависит от произведения , поставив в это выражение численные величины, в пределах имеющихся возможностей оборудования получаем таблицу №1.If we consider the formula (1), then it depends on the product By putting numerical values in this expression, within the limits of the available equipment capabilities, we obtain table No. 1.
Выбрав углы наклона 90°, 60° и 30°, строим график.Having chosen the angles of inclination 90 °, 60 ° and 30 °, we build a graph.
Рекомендуемый график зависимости угла наклона питателя к вектору угловой скорости. При малых значениях n и r угол стремится к 90° и металл подается против центробежных сил по радиусу. Если отливка состоит из нескольких кольцевых поверхностей, то передача металла от одной поверхности к другой производится согласно выше полученным рекомендациям (Фиг. 8). Стрелками показано правило пользования графиком.Recommended plot of the angle of the feeder to the angular velocity vector. At small values of n and r, the angle tends to 90 ° and the metal is fed against centrifugal forces along the radius. If the casting consists of several annular surfaces, then the transfer of metal from one surface to another is carried out according to the above recommendations (Fig. 8). The arrows indicate the rule for using the chart.
Расчетная формула , произведение определяет габариты отливки и скорость вращения центробежного стола. На фиг. 2 показан график, построенный по таблице 1, где А-В-С рабочая часть графика для рекомендаций по выбору угла наклона «δ» (предлагаем).Calculation formula , the product determines the dimensions of the casting and the rotation speed of the centrifugal table. In FIG. 2 shows a graph, constructed according to table 1, where A-B-C is the working part of the graph for recommendations on choosing the angle of inclination "δ" (offer).
1. При угол δ может равняться 90°, т.е. идти по радиусу против действия центробежных сил, развиваемое давление Р не в состоянии разорвать поток металла.1. When the angle δ can be 90 °, i.e. to go along the radius against the action of centrifugal forces, the developed pressure P is not able to break the metal flow.
2. При величина угла δ стремится → 0, т.е. металл рекомендуем подавать по касательной к поверхности отливки (Фиг. 7).2. When the value of the angle δ tends to → 0, i.e. metal is recommended to be fed tangentially to the surface of the casting (Fig. 7).
Квадратная форма металлоприемника в нижней части литниковой системы (Фигура 3. Угловое расположение горизонтальных литниковых ходов обеспечивает максимальную скорость потока) и угловым выходом расплава в горизонтальные литниковые ходы (Фигура 4. Направление вращения формы по часовой стрелке) служат для передачи расплава в вертикальный литниковый ход, с последующим перераспределением металла в горизонтальном кольцевом коллекторе, при этом обеспечивается плавность хода расплава (его течение) без разрыва потока, исключающая его пульсацию и проскальзывание, а угловое расположение горизонтальных литниковых ходов обеспечивает максимальную скорость потока. Кроме того, угловой выход расплава в горизонтальные литниковые ходы обеспечивает принудительный захват металла и смещение оси относительно оси вращения формы при подаче расплава в вертикальный литниковый ход, увеличивая напор течения расплава. При этом по крайней мере не менее 4 питателей должны быть равноудалены и выполнены под углом (δ) от 90 до 0 градусов (Фигура 7. Зависимость угла направления питателей (δ) от расстояния до оси вращения) относительно вектора скорости центробежного вращения в зависимости от габаритов получаемой отливки (таблица 2), для предотвращения разбрызгивания металла.The square shape of the metal receiver in the lower part of the gating system (Figure 3. The angular location of the horizontal gateways provides the maximum flow rate) and the angular exit of the melt into the horizontal gateways (Figure 4. The direction of rotation of the mold clockwise) are used to transfer the melt to the vertical gate, with subsequent redistribution of the metal in the horizontal annular collector, this ensures the smoothness of the melt (its flow) without breaking the flow, eliminating its pulsation w and slippage, and the angular location of the horizontal runner passages provides maximum flow rate. In addition, the angular exit of the melt into the horizontal gateways provides forced metal capture and axis displacement relative to the axis of rotation of the mold when the melt is fed into the vertical gate, increasing the pressure head of the melt flow. At the same time, at least 4 feeders must be equidistant and made at an angle (δ) from 90 to 0 degrees (Figure 7. Dependence of the angle of direction of the feeders (δ) on the distance to the rotation axis) relative to the centrifugal rotation velocity vector, depending on the dimensions the resulting casting (table 2), to prevent metal spatter.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013156774/02A RU2558698C2 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Gating system for rotary shaped casting with vertical axis of revolution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013156774/02A RU2558698C2 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Gating system for rotary shaped casting with vertical axis of revolution |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013156774A RU2013156774A (en) | 2015-06-27 |
RU2558698C2 true RU2558698C2 (en) | 2015-08-10 |
Family
ID=53497172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013156774/02A RU2558698C2 (en) | 2013-12-20 | 2013-12-20 | Gating system for rotary shaped casting with vertical axis of revolution |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2558698C2 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU626874A1 (en) * | 1977-04-29 | 1978-10-05 | Владимирский политехнический институт | Gate system |
SU850268A1 (en) * | 1979-05-17 | 1981-07-30 | Рыбинский Авиационный Технологическийинститут | Gate system for centrifugal casting with vertical axis of rotation |
SU942872A1 (en) * | 1980-12-31 | 1982-07-15 | Балашихинский Ордена Трудового Красного Знамени Литейно-Механический Завод | Apparatus for pouring metal into moulds at shape centrifugal casting in machine having vertical axis of rotation |
RU2058849C1 (en) * | 1993-02-03 | 1996-04-27 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Taphole system for centrifugal shaped casting with vertical axis of rotation |
-
2013
- 2013-12-20 RU RU2013156774/02A patent/RU2558698C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU626874A1 (en) * | 1977-04-29 | 1978-10-05 | Владимирский политехнический институт | Gate system |
SU850268A1 (en) * | 1979-05-17 | 1981-07-30 | Рыбинский Авиационный Технологическийинститут | Gate system for centrifugal casting with vertical axis of rotation |
SU942872A1 (en) * | 1980-12-31 | 1982-07-15 | Балашихинский Ордена Трудового Красного Знамени Литейно-Механический Завод | Apparatus for pouring metal into moulds at shape centrifugal casting in machine having vertical axis of rotation |
RU2058849C1 (en) * | 1993-02-03 | 1996-04-27 | Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского | Taphole system for centrifugal shaped casting with vertical axis of rotation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013156774A (en) | 2015-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2558698C2 (en) | Gating system for rotary shaped casting with vertical axis of revolution | |
CN109656135A (en) | A kind of servomechanism opens braking shock resistance method | |
JP2019202312A5 (en) | ||
CN203862174U (en) | Spiral belt type stirrer | |
RU2402403C2 (en) | Iron receiver for centrifugal casting with vertical rotational axis | |
CN208655101U (en) | A kind of rotary inertia comparison apparatus for demonstrating | |
RU2570138C1 (en) | Pouring gate system for centrifugal shaped casting with vertical axis of rotation | |
CN106567861B (en) | A kind of axial pump vane Hydraulic Design Method and device | |
CN107075948A (en) | Rotary-piston and cylinder unit | |
RU2017107240A (en) | FOLDED CENTRIFUGA FOR THE PRODUCTION OF FIBER FROM MELTED MATERIAL | |
RU2058849C1 (en) | Taphole system for centrifugal shaped casting with vertical axis of rotation | |
CN104021709A (en) | Method for measuring gravitational acceleration through rolling of small ball | |
CN204308155U (en) | A kind of hinge type composite construction Ti alloy casting cast frock | |
WO2014163522A1 (en) | Vertical vacuum-type centrifugal casting apparatus and gate for said apparatus (variants) | |
SU481365A1 (en) | Centrifugal die casting device | |
JP2017109719A (en) | Floating body for wind power generation | |
RU177992U1 (en) | GAS CENTRIFUGAL CASTING SYSTEM WITH VERTICAL ROTATION AXIS | |
CN113770323B (en) | Runner design method of centrifugal pouring system of casing casting | |
CN104964794B (en) | A kind of spindle dynamic balance biplane equivalent force balance adjusting method | |
CN214237899U (en) | Center frame for shell of shaped missile body | |
SU850268A1 (en) | Gate system for centrifugal casting with vertical axis of rotation | |
CN206454711U (en) | A kind of polished rice casing and rice polisher | |
CN204108306U (en) | A kind of zinc liquid feeder needle-like control valve | |
CN207447302U (en) | Platinum Jewelry casting running gate system | |
Leśniewski et al. | Experimental verification of the simulation of centrifugal casting in ceramic moulds |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181221 |