SU865506A1 - Заливочное устройство дл центробежнолитейных машин - Google Patents

Description

(54) ЗАЛИВОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОЛИТЕЙНЫХ МАШИН Изобретение относитс  к литейному производству , в частности к оборудованию и оснастке дл  центробежного лить . Распределение жидкого металла по диаметру и длине центробежной формы в процессе заливки с помощью заливочных устройств (желобов) представл ет сложную техническую задачу, так как при этом необходитио подавать металл без разбрызгивани  струи (особенно в пёрвбнЭТ Льныи период заливки) с тем, чтобы избежать образовани  дефектов на внешней поверхности отливки и обеспечить равномерную подачу струи металла по всей длине формы с тем, чтобы избежать усадочных дефектов со стороны внутренлей поверхности отливки и с целью обеспечени  равномерного разогрева формы, и следовательно, повышени  долговечности оснастки, оборудовани . Известны заливочные устройства дл  горизонтальных центробежных машин, обеспечивающие благопри тные услови  заливки в местах падени  струй металла на поверхность формы 11. Недостатками этих устройств  вл ютс  отсутствие регулировани  перемещени  падающих струй жидкого металла по всей длине формы, в результате чего в отливках со стороны внутренней цилиндрической поверхности в местах падени  струй образуютс  дефекты в виде кольцевых раковин и пористости, повышенный местный разогрев центробежной формы и отливки, в силу чего уменьшаетс  срок службы оснастки и оборудовани , а в отливке возникает возможность образовани  трещин и деформации из-за неравномерного разогрева, вызывающего повышенные внутренние напр жени . Кроме того, в данно.м устройстве велика сложность приводного оборудовани  и условий эксплуатации, так как заливочные устройства вращаютс  с большой угловой скоростью, требуют посто нной статической и динамической балансировки вращающихс  масс с целью обеспечени  безопасных условий работы. Известно заливочное устройство с применением винтообразного желоба, обеспечивающего перемещение струи металла вдоль формы при вращении желоба 2. Недостаток такого решени  - необходимость сложного приводного поворотного механизма, трудность регулировани  истечени  падающей струи, ограниченное применение (только дл  тонкостенных труб).

Известно также заливочное устройство дл  центробежных машин, содержащее приемную воронку, желоб со сливным продольным отверстием в дне 3.

Недостаток известного устройства - отсутствие плавной подачи падающей струи расплава по диаметру формы в первоначальный момент заливки, при этом имеет место разбрызгивание металла по поверхности формы, повышенный гидроудар падающей струи металла, разрущающего футеровку по месту падени  струи, в результате чего металл отливки засор етс  разрущенными частицами футеровки, а на внещней поверхности атливки возникает возможность образовани  таких литейных дефектов, как корольки, спаи, засоры.

Известно неподвижное в процессе заливки металла заливочное устройство дл  горизонтальной центробежной формы, включающее заливочную воронку, чашу с желобом, заливочна  часть которого в дне стенки снабжена системой сливных отверстий, разобщенных друг от друга и расположенных вдоль полости формы по всей длине 4.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением  вл етс  устройство, содержащее воронку и неподвижный желоб с системой отверстий и патрубками - удлинител ми отверстий 5.

Недостатки этих устройств заключаютс  в том, что они не дают возможности в процессе заливки обеспечить истечение струй расплава на рабочую поверхность формы с меньшим гидроударом и с меньшим образованием брызг металла и регулировани  подачи истекающих струй расплава по длине формы, в результате чего на внешней поверхности отливки образуютс  такие литейные дефекты, как корольки, спаи, засоры; на внутренней поверхности отливки - кольцевые раковины, пористость, засоры, повышенные внутренние термические напр жени  отливки и центробежной формы из-за неравномерности нагрева, вызванного тем, что истекающие струи расплава поступают в одни и те же места.

Цель изобретени  - уменьщение гидроудара и брызг при истечении струи расплава из желоба и регулировани  подачи расплава по длине формы.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что заливочное устройство, содержащее приемную воронку и неподвижный желоб с системой отверстий и патрубками - удлинител ми отверстий, снабжено штоком и отводными желобами с приемными воронками, закрепленными на патрубках - удлинител х с возможностью поворота, причем консоли отводных желобов шарнирно соединены т гами между собой и со штоком, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещени .

На фиг. 1 изображено заливочное устройство дл  центробежнолитейных машин, вид сверху; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - центробежна  горизонтальна  форма совместно с заливочным устройством на промежуточной стадии заливки, продольно-горизонтальный разрез; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 4.

Заливочное устройство дл  центробежнолитейных мащин состоит из воронки 1, неподвижного желоба 2 с системой сквозных отверстий 3 и 4 в дне 5, патрубков - удлинителей 6, отводных желобов 7 и 8, т г 9 и 10 и штока 11.

Неподвижный желоб 2 с нижней стороны дна 5 (фиг. 3) снабжен патрубками 6, которые  вл ютс  удлинител ми сквозных отверстий 3 и 4, при этом на патрубках 6 закрепление возможностью поворота отводные желоба 7 и 8, так, что приемные воронки 12 желобов 7 и 8 расположены под отверсти ми 3 и 4.

Консоли отводных желобов 7 и 8 с помощью шарнирных соединений 13 и 14 закреплены между собой т гой 9, а со штоком II соединены т гой 10 и шарнирами 14 и 15.

Шток 11 закреплен в направл ющей 16 с возможностью совершать возвратно-поступательные перемещени .

В качестве примера на фигурах коливество компонентов - элементов устройства ограничено небольшим числом, например, двум  сквозными отверсти ми 3 и 4, двум  отводными желобами 7 и 8 и т. д.

В зависимости от производственной необходимости заливочным устройством может быть снабжена кажда  в отдельности центробежна  горизонтальна  машина.

Заливочное устройство может быть установлено на маневровой передвижной самоходной установке и обслуживать определенный парк центробежных машин. Выбор того или иного варианта устанавливаетс  исход  из конкретных производственных условий: масштабов производства (серийности, числа и производительности центробежных машин, наличи  производственных площадей и др. факторов).

При монтаже заливочного устройства на платформах передвижных самоходных установок или на стационарных механизмах, обслуживающих индивидуально каждую мащину, необходимо предусматривать возможность передвижени  платформы совместно с заливочным устройством как по высоте, так и в горизонтальной плоскости, благодар  чему обеспечиваетс  необходима  оперативна  подрегулировка, поднастройка заливочного устройства в процессе работы. Заливочное устройство работает следующим образом. В центробежную форму (фиг. 4 и 5), состо щую из изложницы 17, крышки 18, через центровое отверстие 19 в крыщке 18 ввод т заливочное устройство, причем дл  удобства ввода желоба 2 с отводными желобами 7 и 8 через центровое отверстие 19 в полость формы 20 щток 11 устанавливают в крайнее правое (или левое) положение, при этом отводные желоба 7 и 8 занимают относительно желоба 2 продольные (почти параллельные ему) положени  или станов тс  под небольшими острыми углами. Затем с помощью приводного механизма, щтока 11, т г 9 и 10 отводные желоба 7 и 8 фиксируют в таком положении, чтобы они были расположены к неподвижному желобу 2 примерно под пр мыми углами (фиг. 4),причем своими консол ми (или что то же самое, своими сливными торцами) отводные желоба 7 и 8 должны быть обращены к боковой стенке изложницы 17, котора  при вращении движетс  сверху вниз (на фиг. 5 направление движени  формы условно показано стрелкой 21, поэтому отводные желоба 7 и 8 своими сливными торцами направлены вправо). Если бы вращение формы происходило в противоположном (в обратном) указанному стрелкой 21 направлении, тогда отводные желобы 7 и 8 своими сливными торцами были бы обращены влево, так как в этом случае лева  стенка изложницы 17 имела бы направление движени  сверху вниз (на чертежах такой вариант не представлен). После настройки заливочного устройства привод т центробежную форму во вращение с заданной угловой скоростью и осуществл ют процесс заливки путем подачи жидкого металла (расплава) 22 в воронку 1, который по каналу 23 и сквозным отверсти м 3 и 4 в неподвижом желобе 2 поступает в приемные воронки 12 и по каналам 24 и 25 и сливным торцам в отводных желобах 7 и 8 истекает стру ми 26 и 27 на внутреннюю рабочую поверхность изложницы 17, заполн   расплавом 22 полость формы 20, образу  тело отливки 28 (фиг. 4 и 5). После выхода расплава из отверстий 3 и 4 и по поступлении его в приемные воронки 12 с последующим протеканием по каналам 24 и 25 отводных желобов 7 и 8 потоки жидкого металла резко тер ют скорость вследствие трени  о стенки, так что при истекании со сливных торцов падающие струи 26 и 27 расплава обладают значительно пониженной кинетической энергией. Поскольку сливные торцы отводных желобов 7 и 8 вплотную подведены к стенке изложницы 17 (рассто ни  между сливными носками отводных желобов 7 и 8 и рабочей поверхностью изложницы 7 могут быть сколь угодно малы и, при необходимости, регулируемы), то углы oi и будут острыми и составл ют небольшие градусные величины . Угол сообразован касательными 29 и 30, проведенными через точку 31, угол /3 - касательными 32 и 33, проведенными через точку 34, где 29 и 32 - касательные к окружности внутренней рабочей поверхности изложницы 17; 30 и 33 - касательные к верхней и нижней поверхност м падающих струй 26 и 27; точка 31 - верхн   граница соприкосновени  падающих струй 26 и 27 с внутренней рабочей поверхностью изложницы 17; точка 34 - нижн   граница соприкосновени  падающих струй 26 и 27 с внутренней рабочей поверхностью изложницы 17 и 35 - величина длины дуги между точками 31 и 34 по границе контакта падающих струй 26 и 27 с внутренней рабочей поверхностью изложницы 17 в первоначальный момент заливки. Также в силу того, что сливные торцы отводных желобов 7 и 8 близко подведены к стенке изложницы 17, высоты падени  истекающих струй 26 и 27 уменьшаютс  в несколько раз (по сравнению с известными решени ми, когда они используютс  без поворотных отводных желобов), благодар  чему в значительной мере гаситс  (уменьщаетс ) гидроудар истекающих струй 26 и 27 расплава 22 при столкновении с рабочей поверхностью изложницы 17 и этим самым предотвращаетс  разрушение (размывание ) футеровки или теплоизол ционной краски и по этой причине исключаетс  или в значительной степени уменьшаетс  засорение металла отливки 28 неметаллическими включени ми материала футеровки. Учитыва  эти положительные факторы (уменьщение кинетической энергии, высоты падени , острые углы входа и отсутствие гидроударов истекающих струй расплава),, а также то, что направлени  движени  истекающих струй расплава и изложницы (или, что то же самое, формы) по границе контакта 35 совпадают, предложенное устройство обеспечивает благопри тные услови  осуществлени  процесса заливки центробежной формы без образовани  брызг, следовательно, без возникновени  на внещних поверхност х отливок (т. е. на поверхност х , контактирующих с рабочими поверхност ми футеровки), таких литейных дефектов, как корольки, спаи, засоры, ужимины и др. Предлагаемое заливочное устройство позвол ет в процессе заливки подавать жидкий металл не в одни и те же места центробежной- формы, а распредел ть по всей длине формы путем непрерывного перемещени  истекающих струй 26 и 27, дл  его достаточно сообщить щтоку 11 возвратно-поступательные колебательные перемещени  на заданный ход и желоба 7 и 8, осредством воздействи  т г 9 и 10, будут овершать колебательные движени  около

патрубков 6 (около отверстий 3 и 4) в определенных секторах (фиг. 4 и 5).

При перемещении штока 11 в крайнее правое положение (по стрелке 36) отводной желоб 7 станет в крайнее правое положене 37 и истекающа  стру  26 сместитс  из исходного в крайнее правое положение 38, отводной желоб 8 станет в крайнее правое по ложение 39 и истекающа  стру  27 сместитс  из исходного в крайнее правое положение 40. При перемещении штока 11 в крайнее левое положение (по стрелке 41) желоб 7 станет в крайнее левое положение 42 и истекающа  стру  26 сместитс  влево в положение 43, желоб 8 станет в крайнее левое положение 44 и истекающа  стру  27 сместитс  Б левое положение 45 (на фиг. 4 крайние левые и правые положени  желобов 7 и 8 изображены короткими щтриховыми лини ми).

За счет того, что предложенное заливочное устройство совершает непрерывное колебательное перемещение истекающих струй расплава по всей длине центробежной формы , достигаютс  следующие положительные эф фекты:

1.Обеспечиваетс  равномерный нагрев формы (местный перегрев деталей формы исключаетс ) в результате чего предотвращаетс  возникновение повышенных внутренних термических напр жений и этим самым достигаетс  увеличение срока службы металлической оснастки и оборудовани .

2.Достигаетс  выравнивание температуры металла центробежных отливок по всей и по этой причине исключаетс  возможность возникновени  значительных внутренних напр жений, следовательно, исключаетс  возможность возникновени  в стенках отливки гор чих и холодных трещин в процессе кристаллизации металла и последующем охлаждении, что  вл етс  возможным примен ть заливочное устройство дл  изготовлени  отливок ответственного назначени , например, из износостойких сплавов (сталей и чугунов), в значительной степени склонных к трещинообразованию.

3.Обеспечиваетс  равномерна  высококачественна  подпитка кристаллизующегос  металла отливки по всей длине в силу того, что наиболее гор чие (подпитывающие) порции расплава поступают периодически со стороны внутренней свободной поверхности , создава  благопри тные услови  дл  протекани  направленной кристаллизации от внешних слоев металла, контактирующих с материалом формы, к внутренним сло м, со стороны свободной поверхности.

4.Отсутствие местных перегревов отливки предотвращает возникновение в атливке кольцевых раковин и пористости со стороны внутренней свободной поверхности, что дает возможность уменьшить расход металла на механическую обработку резанием и, этим самым,сэкономить металл, уменьшить трудозатраты на механическую

обработку, уменьщить расход металлорежущего инструмента, снизить себестоимость изготовлени  литых деталей.

5. Обеспечиваетс  принудительна  турбулизаци  (турбулентное перемешивание)

расплава по всей длине отливки истекающими стру ми жидкого расплава, перемещающимис  по всей длине центробежной формы, что  вл етс  эффективным средством повышени  качества отливок (дл  достижени  такой цели примен ют специальные механические устройства), так как в результате интенсивного периодического турбулентного перемешивани  истекающими (падающими) стру ми расплава отливки повышаетс  однородность химического состава металла отливки как по толщине стенки , так и по всей длине, при этом разрушаютс  первичные кристаллы в первоначальный момент затвердевани , т. е. в значительной мере преп тствуетс  их рост, количество кристаллов возрастает, происходит

своего рода модифицирующий эффект, конечный результат которого - измельчение структуры металла, улучшение его служебных свойств.

После окончани  заливки работу устройства прекращают, шток 11 отвод т в крайнее правое (или левое) положение и устройство удал ют из полости формы.

Наиболее целесообразным  вл етс  применение заливочного устройства при производстве крупных отливок (по величине диаметра и длины) центробежным способом отливки.

Использование предложенного устройства позволит снизить отходы металла в стружку: со стороны внутренней свободной поверхности отливки на 40-60%; с внешней стороны, со стороны поверхности, контактирующей с материалом формы, на 50% и более, вплоть до исключени  механической обработки. Кроме того, полностью ликвидировать брак отливок по таким дефектам, как корольки, спаи и усадочные кольцевые раковины.

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   Заливочное устройство дл  центробежнолитейных мащин, содержащее воронку и неподвижный желоб с системой отверстий и патрубками-удлинител ми отверстий, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  гидроудара и брызг при истечении струи расплава из желоба и регулировани  подачи расплава по длине формы, оно снабжено щтоком и отводными желобами с приемными воронками, закрепленными на патрубкахудлинител х с возможностью поворота, причем консоли отводных желобов шарнирно соединены т гами, между собой и со штоком, установленным с возможностью возвратнопоступательного перемещени . Источники информации, .прин тые во внимание при экспертизе t пллпг М- 1огл1о-7с 01 и о 10/ло 1. Патент ФРГ № 1301876, кл. 31 Ь 13/02,.
2. 2. Юдин С. Б. и др. Центробежное литье. 5 М., «Машиностроение, 1972, с. 8.

   т

   гг

   5 W

   //

   X

   1Л

   8

   Фиг.1
3. 3. Патент Германии № 486025, кл. 31 Ъ 13/10, 1929. - Липницкий А. М. Литье в металличес . Л., «Машиностроение, 1969, 5. Патент Германии № 642652, кл. 31 Ь, 13/06, 1937.

   Фиг. 2

   5 34

   23

   2.25

   /J./4

   %г.5

   i8