(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Изобретение относитс к литейному производству, в частности к устройствам дл кристаллизации под всесторонним газовым давлением. Известно устройство дл обработки материала под высоким давлением, включающее пуансон и пресс-форму, выполненную из обратных усеченных конусов , вставл емых друг в друга ij . Недостатком известного устройства вл етс невозможность воздействи на металл всесторонним газовым давлением , что не позвол ет повысить качество лить . Цель изобретени - повидение качества лить путем воздействи на металл всестороннего газового давлени . Дл зтого предлагаемое устройство снабжено контейнером с переохла еденн газом, а пресс-форма снабжена гермет зирующими прокладками, расположенным между обратными усеченными конусами и формообразующим керамическим порис тым вкладышем, причем пуансон снабже уплотнитальными кольцгили. На чертеже изображено предлагаемо устройство, продольный разрез. Устройство состоит из сомкнутых друг с другом тугоплавкого вкладыша 1 и тугоплавкого фланца 2 с трубчатым окончанием, помещенных во внутренний стакан 3, на котором закрепден с нат гом при помощи конической резьбы стакан 4. При этом тугоплавкий фланец 2 уплотнен н поджат уплотнительным полым винтом 5. На стакан 4 навернут стакан 6, на который в свою очередь навернут стакан 7 и т. д. до такого количества стаканов, которые обеспечат достаточную прочность прессформы . Дл уплотнени поверхностей стыков, тугоплавкого фланца 2 с тугоплавким вкладышем 1, уплотнительного винта 5 и стакана 4, стаканов 3, 4} 4, б;, б, 7 между собой служат некомпенсированные прокладки 8-13. При этом прокладки 8-11 изготовлены, например , из меди, а прокладки 12, 13 из резины. Дл облегчени сборки и разборки пресс-фор№1 в стаканах 3, 4, 6, 7 выполнены отверсти 14 дл захватного инструмента. В полость пресс-фориа введена керамическа форма 15 дл зсшивки расплавленного металла 16. В отверстие 17 введен контейнер с переохлаиеденным газом 16 н пуансон 19 с уплотнительными кольцами 20. При этом фланец 2, днице стакана 4 И прокладка 10 образуют самогерметизирующийс узел. Устройство дл кристаллизации металла под давлением работает следующим образом. В тугоплавкий вкладыш 1 помещаетс кераьшчвска форма 15, в паз фланца 2 помвадетс прокладка 8. Далее вклгифш 1 с керамической формой 15, фланец 2 с прокладкой 8 устанавливают с во внутренней из конических стаканов 3, на который после установки прокладок 10 и 11 наворачиваютс стакан 4, затем аналогичным образом наворачивгвотс стаканы 6 и 7, При этом стаканы 3,4, 6, 7 собираютс друг с другом с достаточным усилием поджима прокладок« Дл этого в стаканах 3, 4 6, 7 выполнены отверсти 14 дл захватного инструмента, что упрощает операции сборки. Возможно использова ние специализированного сборочного приспособлени с соответствующей механизацией этого процесса. После сборки стаканов 3, 4, 6, 7 вворачиваетс уплотнительный полый винт 5 с предварительной установкой прокладки 9. .После сборки пресс-форма ставитс на стол гидропресса и центрируетс относительно пуансона 19 с уплотнительными кольцами 20. Осуществл етс заливка мерной дозы жидкого металла 16 в полость прес формы. В отверстие 17 вводитс контейнер с переохлажденным газом 18 в виде ци линдра заданного объема. Пуансон 19 под действием гидропресса входит в .отверстие 17 и за счет уплотнительны колец 20 герметизирует пресс-форму. Ввиду теплового взаимодействи жидко го металла и переохлажденного газа, например твердого СО, происходит испарение газа. Этот процесс сопровождаетс двум благотворно воздействую щими на кристаллизацию металла факто рами: за счет испарени газа происходит интенсивный теплоотвод с поверхности отливки; происходит быстрое нарастание дав лени в полости пресс-формы. По мере испарени газа и дальнейшего опускани пуансона 19, вследствие чего происходит уменыиение занимаемого газом свободного объема, дав ление в пресс-форме может достигнуть значительной величины. Например, при использовании твердого СО при литье стали можно достигнуть давлени 4550 тыс. атм, а при литье алюминиевых сплавов 25-30 тыс. атм до наступлени термодинамического равновеси . Работа самогерметизирующего узла осуществл етс следующим образом: за счет внутреннего давлени фланец 2 прижимаетс , прижима прокладку 10 к днищу стакана 4, при таком давлении прокладка потечет и заполнит пространство между стаканом 4 и фланцем 2. Таким образом металл кристаллизуетс в услови х интенсивного охлаждени и высокого газового давлени , что позволит существенно повысить качество, а следовательно и свойства получаемого лить . По мере охлаждени металла происходит спад давлени и после охлаждени отливки до заданной температуры и спада давлени до заданной величины, пуансон извлекаетс из пресс-формы. Основные технико-экономические преимущества предлагаемого устройства следующие: создание высоких давлений позволит значительно повысить качество литого металла; использование серийного гидропрессового оборудовани позволит значительно снизить затраты на изготовление устройства за счет простоты изготовлени пресс-формы; за счет уменьшени пространства в полости пресс-формы под действием хода пуансона имеетс возможность уменьшить начальный объем твердого газа, необходимого дл создани высокого давлени , а следовательно и площадь пуансона по сравнению с площадью отливки, что позволит при,максимальных давлени х использовать гидропрессовое оборудование сравнительно небольшой мощности; исключение непосредственного контакта жидкого металла со стенками пресс-формы за счет использовани керамической формы позволит увеличить долговечность пресс-формы; применение некомпенсированных прокладок позволит обеспечить необходимую надежность работы пресс-формы при высоких давлени х. Соответствующим набором дополнительных стаканов можно создать прессформу с достаточно высокой прочностью, способную вьщержать необходимые давлени , обеспечивающие высокое качество лить . Предлагаемое устройство позволит сравнительно экономичными методами организовать производство заготовок, а с применением фасонных вкладышей - и фасонных отливок с кристаллизацией под большим удельным давлением. Известно , что с повышением налагаемого давлени металл кристаллизуетс с повышенным переохлаждением, а при высоких давлени х (пор дка 1000030000 атм) практически мгновенно переходит в твердоподобное состо ние, и таким образом закристаллизованный металл лишен характеристик дефектов литой структуры (ликваци , крупнозернистость , межзеренные неметаллические включени и т. д.), а в р де случаев по прочности может превосходить кованный, т. к. поковки сущест