SU1097448A1 - Способ лить под газовым давлением - Google Patents

Abstract

1. СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ в разовые формы, изготовленные вакуумной формовкой, включающий создание разрежени  в объеме опок, создание перепайа давлений в формообразующей полости формы и в тигле с расплавом, заполнение расплавом полости форьш, кристаллизациюи охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки, о тличающийс  тем, что, с целью снижени  брака отливок, уменьшени  механического пригара, повышени  производительности и снижени  времени охлаждени , разрежение в объеме опок уменьшают пропорционально разнице давлений газа на расплав в тигле и в формробразующей полости формы в отношении 0,1-2,0 2. Способ по п. 1, отлич сл с: а JO щ и и с   тем, что снижение разрежени  в объеме оПок начинают после заполнени  полости формы расплавом.

Description

Q&

Изобретение относитс  к литейному производству, в частности к литью в песчаные формы, изготовленные вакуумной формовкой, с заполнением фор мы расплавом под действием газового давлени , например низкого давлени , вакуумного всасывани , противодавлени . Известен способ лить  в формы, изготовленные .вакуумной формовкой, при которой на модель нанос т полимерное герметичное покрытие, устанав ливают опоку, заполн ют сыпучш«1 на-полнителем , герметизируют объем опоки и создают в нем разрежение требуемой величины, после чего нолуформу снимают с модели и спаривают с друго . полуформой ij , Такой способ, позвол   снизить трудоемкость, затраты на материалы и оборудование при изготовлении формы , в то же врем  не позвол ет новысить механические свойства отливок, поскольку используетс  незначительное по величине гравитационное давле нйе расплава при заполнении формы и кристаллизации отливки. Кроме того, при этом способе значителен брак отливок из-за обвала формы, так как требуетс  значительна  скорость заливки расплава, что не всегда обеспе шваетс  при гравитационной заливке . Известны способы лить  под газовым давлением, которые позвол ют ав томатизировать операцию заливки расплава в форму с регулированием скорости заливки в широких пределах, снизить объем литниково-питаюп1ей си стемы, . повысить прочностные свойства отливок за счет действи  газового давлени , значительно превосход щего по величине гравитационное Эти способы, например литье под низ ким давлением, включают сборку форм создание разницы давлений газа на расплав и в полости формы, заполнение расплавом полости формы, криста лизацию, охлаждение и удаление отли ки 2 . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату . вл етс  способ лить  под газовьп- давлением в разо .вые формы, изготовленные вакуумной формовкой, включающий создание разрежени  в объеме опок, создание перепада давлений в формообразующей полости формы и в тигле с расплавом, запол ение расплавом полости формы, . кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепада ддавлений и удаление от;швки 3J.. Недостатком этого способа  вл етс  значительный пригар на поверхности отливок, обусловленный действием значительного газового давлени  и привод щий к браку отливок, а также длительность стадии охлаждени  отливки, обусловленную действием газового зазора между отливкой и формой. Цель изобретени  - снижение брака отливок, повьшгение производительности , уменьшение механического пригара и сношение времени охлаждени  отливки. Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу лить  под газовым давлением в разовые формы, изготовленные вакуумной формовкой , включающему создание разрежени  в объеме опок, создание перепада давлений в формообразутощей полости формы и в тигле с расплавом,заполнение расплавом полости форм1з, кристаллизацию и охлаждение отливки, сброс перепал,а давлений и удаление отливки, разреже.ние в объеме опок уменьшают пропорционально разнице давлений газа на расплав в титле и в формообразующей полости форг-П) в соотношен15и 0,1 2,0. Снижение разрежени  -в об7.е-ме опок начинают по.сле заполнени  полости формы расплавом. Способ осу1цествл н т следующим образом. На Модель нанос т полимерное герметичное покрытие, нагфимер синтетическую пленку, нагретую до температуры разм гчени , и создают между моделью и пленкой разрежение, после чего планка плотно облегает модель. Затем на обт нутую пленкой модель устанавливают герметичную опоку, сыпают в опоку наполнитель, уплотн ют верх наполнител , выравнивают и накладывают на него синтетическую пленку. Далее в объеме опок создают разрежение, снижают разрежение между моделью и пленкой до атмосферного давлени  и снимают полуформу с модели . Аналог -гчно изготавливают вторую полуформу, нолуформы спаривают и устанавливают на машину лить  под газовым давлением, напрш 1е.р на машину лить  под низким давлением, гермети зиру  литниковое отверстие форт-пл с металлопроводом машины. После герметизации камеры с расплавом на зеркало расп.пава подают газ под технолоп-гчески необходимым давлением, под действием которого расплав заполн ет полость формы. После заполнени  полости формы расплавом разрежение в объеме опок сни жают пропорционально давлению газа На расплав, выдерживают cиcтe ry под действием газового давлени  в течение времени, необходимого дл  кристаллизации отливки, J-J затем снижаю разрежение в объеме опок до атмосферного давлени . При этом наполнитель осыпаетс  на отливку, ликвиди-ру  газовьй зазор между отливкой и формой. Далее отливка отклаждаетс  в форме до технологически необходимой температуры, наполнитель высыпа дальнейшей обработки. При литье с противодавлением .в полости формы и в камере с расплавом сначала создаетс  одинаковое давление, а затем разница этих давлений , преим тцественно за счет снижени  давлени  газа в полости формы В этом случае разрежение в объеме опок снижают пропорционально разниц давлений газа, действующих на в тигле машины и полости формы Предлагаемый способ позвол ет снизить механический пригар отливок из-за снижени  поверхности и усили  контакта формы с расдлавом при снижении разрежени  в объеме опок. Сни жать это разрежение лучше после заполнени  формы расплавом, так как именно в это врем  образование пригара наиболее интенсивно. Однако возможно снижение разрежени  в объеме опок и в процессе заливки форм расплавом при нарастании разн15цы да лений в полости формы и на расплав. Этот вариант наиболее применим дл  лить  спротиводавлением, так как в этом случае в полости формы дейст ет противодавление, и имеюща с  разница давлени  газа в объеме опок и полости формьг предохран ет форму от обвала. Действие повышенного газового давлени  на расплав способствует более быстрой кристаллизации отливки Кроме того, отсутствие газового зазора между формой и отливкой после снижени  разрежени  в объеме опок также приводит к более быстрому охлаж ,цению отливки. В результате -длительность цикла изготовлени  отливки уменьшаетс  и производительность возрастает. Снижение разрежени  в объеме опок позво.н ет примен ть большее по величи)1е газовое давление, действующее на расплав и, следовательно , способствует увеличению скорости кристаллизащш. Кроме того, снижение этого .разрежени  позвол ет во многих случа х не примен ть противопригарное покрытие или примен ть покрыти  с меньшей толщиной, что снижает длительность цикла изготовлени  во врем  операции нанесепи  и сушки покрыти  и, следовательно ,, также увеличивает производительность производства отливок. Способ осуществим при условии, если разрежение в объеме опок снижают на величину, превышающую разНИ7ДУ давлени  в полости формы н на расплав в пределах 1,0 - 2,0 раз, Если же разрежение в объеме опок снижают на величину меньшую чем 0,1 разтщы давлений в полости ({юрмы и на расплав, то существенного снижени  механического пригара не наб.тподаетс , Если разрежение в объеме опок снижают на величину, более чем в 2,0 раза превосход щую разницу давлений в- полости формы и на расплав , то значительно увеличиваетс  брак отливок из-за обвала форм, так как разница давлений в полости форЧ мы и в объеме, опок образуетс  ниже технологически необходимой. Велкчлна снижени  разрежени  в объеме опок диктуетс  механизмом бразовани  пригара, который зависит т зернистости наполнител , его теростойкости , наличи  противопригарного покрыти  на поверхности формы темпеатур 1 заливаемого расплава. Кроме ого, необходимо учитывать конечное статочное давление в объеме опок, При определении величины, .на которую необходимо снижать разрежение в объеме опок, необходимо учитывать пособ создани  разниз№1 давлений в олости формы и на расплав, величину этой разницы, материал отливки, вели чину разрежени  в объеме опоки. Дл  лить  под nHsrcmi давлением оптимальное соотношение между сш-гже ем разрежени  в объеме опок и разни цей давлений в полости формы и на расплав, котора  равна избыточному давлению, подаваемому на расплав в камере машины, составл ет 0,5-2,0, Дл  лить  с противодавлением это оп тимальное соотношение будет составл ть 0,1 - 1,5. При литье магниевых и алюминиевых сплавов это соотношение рекомендуетс  в пределах 0,1 -1,5. дл  медных и железных - 0,4 - 2,0. При разрежении в объеме опок более 0,7 кгс/см соотношение следует выбирать в пределах 0,5 -2, при разрежении менее 0,4 кгс/см 0 .1 - 1,4. . Определ   величину снюкени  разрежени , следует учитывать, что раз ница остаточного давлени  в объеме опок и избыточного в полости формы не должна быть менее О,1 кгс/см (особенно в течение операции заливки ) , чтобы избежать обвалов формы. В соответствии с этим при литье с противодавлением, при наличии в фор ме газового давлени  снижение разре жени  в объеме опок можно начинать до заполнени  формы расплавом, пропорционально нарастаншо разницы дав ний в полости и на расплав. Пример 1. Дл  изготовлени  отливки весом 4 кг из магниевого сплава марки MI15 с толтдиной стенки 5 мм примен ли литье под низким дав лением на машине модели ВП1000, модернизированной дл  лить  под разли ными перепадами газового давлени . Дл  изготовлени  формы на модель нижней полуформы накладывали синтетическую пленку из сополш-iepa этиле на с винилацетатом. Между пленкой и моделью создавали разрежение с ос таточным давлением 0,8 кгс/см- и ус танавливали на модель опоку с отсас ваютдами отверсти ми, В опоку засыпа ли кварцевый песок с зернистостью 0,016 мм, имеющий температуру 30 - 40С и виброуплотн ли с часто той колебаний 50 Гц в течение 10 с Далее верх наполнител  выравнивали накладывали на него синтетическую пленку и.создавали в объеме наполнител  разрежение с остаточным дав нием 0,5 кгс/см. Затем разрежение 8 между моделью и пленкой уменьша,пи до атмосферного давлени  и полуформу снимали с модели. Аналогично изготавливали и вторую полуформу, после чего в полуформы устанавливали стержни из ХТС, полуформы спаривали и готовую форму устанавливали на позицию заливки машины. Температуру расплава в тигле машины поддерживали в пределах 670 - . После герметизации камеры с тиглем на зеркало расплава подавали эльгаз под давлением 0,8 кгс/см в течение 20 с. После заполнени  формы расплавом, которое наступ шо через 10 с после начала подачи давлени  на зеркало расплава разрежение в объеме опок снизили до остаточного давлени  0,9 кг/см в течение 4 с. При таком режиме систему выдерживали в течение 20 с и снижали разрежение в объеме опок до атмосферного давлени  в течение 1 с. Затем при таком режиме выдерживали отлив ку в течение 10 с и снижали давление в камере машины до атмосферного в течение 5с, после чего расплав сливали в тигель машины и отливку выдерживали в форме в течение еще 35 с, после чего наполнитель из опок высыпали, удал ли отливку и передавали ее дл  дальнейшей обработки. Средн   шероховатость изготовленной отливки составл ла 200 мкм, максимальна  шероховатость в отдельных местах 360 мкм вместо соответственно шероховатостей 300 и 500 мкм дл  отливки, изготовленной по способу, указанному в базовом объекте, за который прин т прототип. При этом длительность цикла изготовлени  отливки снизилась с 140 до 125 с, брак отлкзок по чистоте поверхности с 15 до 9% по сравнению с базовым способом . Пример 2. Дл  изготовлени  отливки весом 9,5 кг с толщиной стенки 10 мм из алюминиевого сплава марки АЛ9 примен ли литье с противодавлением на машине модели ВП1000. Форму изготавливали как в примере 1, при этом разрежение в объеме опок составл ло 0,5 кгс/см, Температуру расплава поддерживали в пределах 700 - 710°С, После установки формы на машину, камеру с формой и камеру с расплавом герметизировали и создавали в них одинаковое избыточное давление воздуха величиной 4,0 кгс/см в течение 5с, затем в течение 20 с снижали давление в ка мере с формой до остаточного давлени  3,5 кгс/см. После заполнени  формы расплавом, которое наступи.по через 11с, после начала сброса давл ни  из камеры с, формой, разрежение в объеме опок снизили до остаточного давлени  0,85 кг/см в течение 4 с. При избыточном давлении воздуха на расплав 4,0 кгс/см, противодавлении 3,5 кгс/см, остаточном давлении в объеме опок 0,85 кгс/см отливку вьщерживапи в форме в течение 45 с, затем снижали в течение 1 с разрежение в объеме опок до атмосферного давлени  и вьщерживали отливку в течение 35 с, после чего снижали давле ние воздуха в камерах с расплавом и формой до атмосферного 7 с и вьщерживали отливку дл  охлаждени  в тече ние 110 с. Далее наполнитель высьтали , а отливку удал ли из опок дл  дальнейшей обработки. Изготовленна  таким способом отли ка имела среднюю шероховатость 220 мк при максимальной шероховатости отдел ных мест 400 мкм, вместо соответстве но шероховатостей 320 и 520 мкм дл  отливки, изготовленной по способу, изложенному в базовом объекте, за ко торый прин т прототип. При этом дли:тельность цикла изготовлени  отливки снизилась с 410 до 350 с, брак по чистоте поверхности снизилс  с 11 до 77, по сравнению с базовым способом . Пример 3. Дл  изготовлени  отливкивесом 18,5 кг с толщиной стен ки 1 - 9 мм из бронзы марки БрОЦС5-5примен ли питье с противодавлением на машине модели ВП1000, Форм:у изготавливали как и в приме ре 1, при этом разрежение в объеме опок создавали до остаточного давлени  0,3 кгс/см, а на рабочую поверх ность полуформы наносили противопригарное покрытие на основе э.тйлового спирта, поливинилбутерали и маршамита ТОНКВД1 слоем и сушили в течение 5 мин. Температуру расплава поддерживали в пределах 1040 - 1090°С. После уста новки формы камеры с формой и с расплавом герметизировали и создавали в них одинаковое избыточное давление воздуха 6,0 кгс/см в течение 6 с, затем в течение 25 с снижали давление в камере с формой до 5,0 кгс/см. После начала снижени  давлени  в камере с формой снижали разрежение в объеме опок доостаточного давлени  0,8 кгс/см в течение 15 с. При этих величинах давлений в камерах и объемах опок систему выдерживали в течение 180 с, затем раз- . режение в объеме опок снижа,пи до атмосферного давлени  в течение 2 с и давление в камерах с формой и расплавом выравнивали в течение 3 с. При таком газовом режиме систему выдерживали в течение 120 с, после чего давление в камерах снижали до атмосферного, расплав сливали в тигель машины, а отливку охлаждали в течение 400 с. Далее наполнитель высыпали из опок и отливку удал ли дл  дальнейшей обработки. Отливка имела среднюю шероховатость 260 мкм при шероховатости отдельных мест 500 мкм, вместо шероховатости в 360 и 600 мкм соответ-. ственно дл  отливки, изготовленной по базовому способу. При этом брак отливок снизилс  с 14 до 8,5%, а длительность цикла изготовлени  отливки с 870 до 770 с, а с учетом нанесени  и сушки противопригарного покрыти  - с 2500 до 1100 с по сравнению с базовым объектом. Предлагаемьш способ может быть рекомендован при изготовлении отливок из алюминиевых, магниевых, ных, железных и других сплавов, если к этим отлннкам предъ вл ютс  повышенные требовани  как по прочностиым свойствам, так и по чистоте литой поверхзюсти. Оптимальные варианты изготовлени  отливок по предлагаемому способу - литье под низким давлением н с противодавлением, дл  отдельных отливок - литье вакуу -1ным всасыванием. Оптимальньп1 наполнитель - кварцевьй песок, так как в случае применени  металлических наполнителей опасность образовани  пригара значительно уменьшаетс . Способ наиболее пригоден дл  изготовлени  отливок с толщиной стенок более 6-8 NM, когда давление газа на расплав не превьшает 6 кгс/см лтщ при значительном разрежении в объеме опок (более 0,6 кгс/см). Пpeдлaгae raй способ по сравнению с базовым объектом, за который при9 . 1097448О

н т прототип, позвол ет снизитьКроме того, возможность изготавлина 25-40% брак отливок и на 5-20%вать р д отливок без противопригардлительность цикла изготовлени  от-ного покрыти  или с минимальным поливки . Эти показатели достигаютс  закрытием позвол ет снизить трудоемсчет уменьшени  пригара на отливках5 кость за счет операций наиесени  и более интенсивного теплоотводаи сушки покрытий, а также стоимость от отливки как во врем  кристаллиза-формовочных материалов за счет матеции , так и во врем  ее охлаждени ,риалов противопригарного покрыти .

Claims (2)

1. СПОСОБ ЛИТЬЯ ПОД ГАЗОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ в разовые формы, изготовленные вакуумной формовкой, включающий создание разрежения в объеме опок, создание перепада давлений в формообразующей полости формы и в тигле е расплавом, заполнение распла· вом полости формы, кристаллизацию· и охлаждение отливки, сброс перепада давлений и удаление отливки, о тличающийся тем, что, с целью снижения брака отливок, уменьшения механического пригара, повышения производительности и снижения времени охлаждения, разрежение в объеме опок уменьшают пропорциональ но разнице давлений газа на расплав в тигле и в формообразующей полости формы в отношении 0,1-2,0

2. Способ поп, 1, отличающийся тем, что снижение разре жения в объеме опок начинают после заполнения полости формы расплавом.

О

I