SU996081A1

SU996081A1 - Centrifugal casting unit

Info

Publication number: SU996081A1
Application number: SU802962031A
Authority: SU
Inventors: Андрей Иванович Траченко
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Проектно-Технологический Институт Горного Машиностроения
Priority date: 1980-07-16
Filing date: 1980-07-16
Publication date: 1983-02-15

Description

1one

Изобретение относитс к литейному производству, в частности к оснастке и оборудованию дл центробежного лить .The invention relates to foundry, in particular to tooling and equipment for centrifugal casting.

Известны установки охлаждени литейной центробежной формы, которые предусматривают воздействие водой на поверхность корпуса изложницы с внешней стороны 11-5 Known installation cooling centrifugal molds, which provide for the impact of water on the surface of the housing of the mold from the outside 11-5

Недостатками известных установок ,Q вл ютс ускоренный износ оборудовани из-за коррозии, необходимость канализационной системы по отводу воды и вентил ционной системы по отводу образующихс вод ных паров, загр знение рабочих участков, ограниченность применени , а именно, применение только дл охлаждени интенсивно разогреваемых металлических изложниц без на . личи футеровки из песчаных, пёсчано-20 керамических, керамических и др. материалов .The disadvantages of the known installations, Q, are accelerated equipment wear due to corrosion, the need for a sewage system for draining water and a ventilation system for draining water vapor, contamination of working areas, limited use, namely, only for cooling intensely heated metal molds without on. Litchi lining of sand, sand-20 ceramic, ceramic and other materials.

Известно техническое решение по охлаждению литейной центробежной формы путем воздействи воздушным потоком на внешнюю поверхность корпуса изложницы 1б .A technical solution is known to cool a centrifugal casting mold by subjecting air to the external surface of the mold body 1b.

Недостатком известного решени вл етс ограниченна область применени , а именно применение только дл интенсивно нагретых изложниц, т.е. когда имеет место использование центробежных форм без сло футеровки с целью уменьшить перегрев корпуса изложницы и ускорить процесс кристаллизации центробежной отливки. Кроме того , дл центробежных форм с футеровкой этот способ нецелесообразен в силу тоге, что теплоизол ционна футеровка обладает небольшой теплопроводностью , т.е. при малоинтенсивном отводе тепла сквозь тело корпуса практически не представл етс возможным повли ть на скорость кристаллизации центробежной отливки.A disadvantage of the known solution is the limited scope of application, namely, application only for intensely heated molds, i.e. when the use of centrifugal forms without lining takes place in order to reduce overheating of the mold body and accelerate the crystallization process of the centrifugal casting. In addition, for centrifugal forms with lining, this method is inexpedient due to the fact that the thermal insulating lining has a small thermal conductivity, i.e. with low-intensity heat removal through the body of the body, it is practically impossible to influence the crystallization rate of the centrifugal casting.

Известна центробежна литейна форма, включающа корпус, крышку, футерованный слой и систему сквозных . продольных вентил ционных каналов, выполненных в крышке, футероаочном слое и торцовой стенке корпуса формы ориентированных по периметру крышки и торцовой стенки корпуса формы С7 3Недостатком этой формы вл ютс .низка скорость охлаждени отливки, мала эффективность вывода из формы образующихс газов, повышенный нагрев корпуса формы и увеличенное сцепление футеровки с поверхностью корпуса формы при удалении закристаллизовавшейс отливки совместно с футеровкой, так как все процессы в течение заливки металла в полость формы и во врем кристаллизации отливки протекают само произвольно, без воздействи какимилибо средствами охлаждени извне. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс центробежна литейна установка, содержаща корпус, форму с возможностью вращени , футеровку , систему вентил ционных каналов в форме и футеровке и систему подающих хладагент сопел, закрепленных вне формы со стороны ее торца 8 } Недостатком известной установки вл етс низкий коэффициент полезного использовани хладагента в силу того что в процессе вращени центробежной формы с большой угловой скоростью образуютс увлекаемые формой потоки окружающего воздуха, под воздействием которых струи хладагента отклон ютс от соосности входных отверстии в тор цовой стенке вследствие чего значительна дол хладагента не попадает в вентил ционную систему и этим самым снижаетс эффективность охлаждени центробежной формы. Цель изобретени - повышение интенсивности охлаждени формы путем повышени коэффициента использовани хладагента. Поставленна цель достигаетс тем что центробежна литейна установка, содержаща корпус, форму с приводом вращени , футеровку, систему вентил ционных каналов в форме и футеровке и систему подающих хладагент сопел, закрепленных вне формы со стороны ее торца, снабжена направл ющими подачи хладагента в систему вентил ционных каналов, выполненными в виде концентричных ребер, между которыми расположены впускные отверсти вентил ционных каналов, и поперечных наклонных перегородок, обращенных в сторону 9A centrifugal casting mold is known, comprising a body, a cover, a lined layer and a through-system. longitudinal ventilation channels made in the lid, lining layer and the end wall of the mold body oriented around the perimeter of the cap and the end wall of the C7 mold body 3 The disadvantage of this mold is. The cooling rate of the casting is low, the efficiency of mold removal is low, and Increased adhesion of the lining with the surface of the mold body when removing the crystallized casting together with the lining, since all processes during the pouring of the metal into the mold cavity and during The crystallization of the casting proceeds on its own, arbitrarily, without any means of cooling from the outside. The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is a centrifugal casting installation, comprising a housing, a rotatable shape, a lining, a system of ventilation ducts in the mold and a lining, and a system of coolant supply nozzles fixed outside the mold from its end 8} The known installation is a low coefficient of useful use of the refrigerant due to the fact that in the process of rotation of the centrifugal mold with a high angular velocity, the flows carried by the shape are formed air, under the influence of which the coolant jet deviates from the alignment of the inlet openings in the end wall, as a result of which a considerable portion of the refrigerant misses the ventilation system and this reduces the cooling efficiency of the centrifugal mold. The purpose of the invention is to increase the intensity of cooling of the mold by increasing the utilization rate of the refrigerant. The goal is achieved by the fact that the centrifugal casting installation, comprising a housing, a rotary driven mold, a lining, a system of ventilation channels in the form and a lining, and a system of coolant supply nozzles fixed outside the form on the side of its end face, is provided with refrigerant supply guides to the ventilation system. channels, made in the form of concentric ribs, between which are located the inlet openings of the ventilation channels, and transverse inclined partitions facing 9

углами р к поверхности 20 торцовой стенки (крышки З), выпускные отверсти 21 направлены против вращени фор14 вра1чени формы, причем основани поперечных перегородок сопр жены с впускными отверсти ми, а подающие хладагент сопла закреплены под углом к поверхности торцовой стенки формы в направлении протин ее вращени . На фиг. 1 изображен разрез А-А на фиг. 2 (центробежна установка в сборе с соплом); на фиг. 2 - вид Б на фиг. 1; на фиг. 3 разрез В-В на фиг. 2; на фиг. k - разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 5 разрез Д-Д на фиг. 1. Центробежна установка состоит из корпуса, включающего изложницу 1, толкатель 2, крышку 3 с центровым отверстием 4 и парой концентричных ребер 5 и 6 с внешн«;й стороны, между которыми (ребрами 5 и 6) расположены впускные сквозные отверсти 7 и поперечные наклонные перегородки 8, футеровки 9 с коллекторами 10 и 11, продольными каналами 12, радиальными каналами 13 и И, центровыми отверсти ми 15 и 16, полостью 17 дл образовани отливки и сопел 18, закрепленных в зажимах 19 вне формы с целью упрощени чертежей число конструктивных элементов ограничено следующим количеством: сопел 18 - два, поперечных наклонных перегородок 8 - восемь, впускных СКВОЗНЫХ отверстий 7 восемь , кольцевых коллекторов 10 и 11 Два , продольных каналов 12 -,,восемь, радиальных каналов; 13 и 1А - по восемь и т.д., однако при проектировании технологических процессов необходимо руководствов 1тьс конкретными производственными услови ми и технологическими соображени ми при выборе количества конструктивных элементов, их величины и формы с тем, чтобы обеспечить наиболее благопри тные ус-, лови дл оптимального осуществлени производственного процесса). Сопла 18 совместно с зажимами 19 расположены вне формы со стороны торца , например, крышки 3 и могут быть закреплены на приливах (или кронштейнах ) ограждени центробежной формы, например, на дверце ограждени . При монтаже сопел 18 в зажимах 19 важным условием вл етс ориентировка сопел относительно конструктивных элементов формы, а именно сопла 18 должны быть установлены под острыми $99 мы (направление вращени формы показано стрелкой Е на фиг. 2), а геометрические оси 22 сопел направлены в полости (пространства, наход щиес между парой концентричных ребер 5 и , 6, наклонными перегородками .8 и внешней поверхностью 20 торцовой стенкикрышки 3). Концентричные ребра 5 и 6 и поперечные наклонные перегорО)рки 8 могут быть выполнены совместно с торцовой стенкой (крышкой З) цельнолитыми или приделаны, например, с помощью сварки илимеханическими средствами. Поперечные наклонные перегородки 8 располагают между парой концентричных ребер 5 и 6 с заданной частотой по всему кругу, например, с заданной величиной шага. Впускные сквозные отверсти 7, кол- 20 лекторы 10 и 11, продольные каналы 12, радиЯльные каналы 13 и 1, центровые отверсти k, 15 и 16 образуют объединенную охлаждающе-вентил ционную систему центробежной формы. При необхо- К димости коллекторы, продольные и ради альные каналы могут быть выполнены только в футеровке S. только в корпусе формы или комбинированные, но об затель ным условием вл етс то, чтобы значите льна часть вентил ционной системы нахо дилась в зоне контакта футеровки 9 с вну тренними поверхност ми корпуса (изложницы 1, торцовой стенки-крышки 3, толкател 2). В качестве футеровки 9 могут быть использованы различные материалы, т.е. заранее изготовленные песчанокерамические стержни, футеровка, изготовленна из жидкоподвижных составов огнеупорных материалов, насыпна футеровка из литейных кварцевых песков с изготовлением граничащего с. корпусом формы сло из крупнозернистых материалов, например, металлической дроби, гранулированного шлака и др. материалов, при этом важно, чтобы по границе раздела (рабоча поверхность корпуса формы и соприкасающиес , с корпусом формы слои футеровки) имелись пустотные пространства .Футеровка может быть выполнена пу тем сочленени отдельных составных элементов. В качестве материалов дл футеровки могут быть использованы также металлы и сплавы, термостойкие пластмассы и т.д. Последовательность сборки центробежной литейной установки следующа . 1 Толкатель 2 устанавливают в корпусе изложницы 1 в исходное начальное положение, производ т изготовление футеровки 9 например, путем установки заранее изготовленных nec4aHd-Keрамических стержней, закрепл ют крышку 3 на корпусе изложницы 1 и сопла 18 в зажимах 19- , Работа центробежной литейной установки осуществл етс следующим образом . Сначала центробежную форму привод т во вращение с заданной угловой скоростью (на фиг. 1 направление вращени формы указано стрелкой Е), после чего осуществл ют подачу хладагеита через сопла 18, например,путем пОдачи сжатого воздуха от существующих в цехах пневмосетей, а затем производ т заливку жидкого металла 23 в полость центробежной формы. Следует при этом подчеркнуть, что в качестве хладагента может быть применен не только воздух, но и различные газовые смеси, отдельные газы, а также указанные агенты совместно с другими частицами веществ, например, воздушноводна смесь, пар и т.д. В процессе вращени центробежной формы хладагент, например, сжатый воздух, из сопел 18 поступает в пространства-полости , расположенные между парой концентричных ребер 5 и 6, поперечными наклонныйи перегородками 8, внешней поверхностью 20 торцовой стенки (крышки 3) и впускными отверсти ми 7 (на фиг. 1-5 направлени движени хладагента условно показаны стрелками без цифровых и буквенных индексов) и под действием упругих сил с больиюй скоростью через впускные отверсти 7 проникает в коллектор 10, граничащий с передней торцовой стенкой (крышкой З). из коллектора 10 хладагент распредел етс на отдельные потоки, которые в дальнейшем устремл ютс .по радиальным каналам 13, продольным каналам 12, примыкающему к задней торцовой стейке коллектору 11, радиальным каналам 1 в центровое отверстие 1б, полость 17 и через центровые отверсти , 15 и удал етс из полостей формы наружу в окружающую среду. Дл промежуточного вывода газов совместно с хладагентом вл етс возможным выполнить в стенках корпуса сквозные отверсти и соединить их с охлаждающе-вентил ционной системой (этот вариант на фиг. Г5 не представлен).angles p to the surface 20 of the end wall (cover 3), the outlet openings 21 are directed against the rotation of the shape mold 14, the bases of the transverse partitions mating with the inlet holes and the nozzle supplying the refrigerant are fixed at an angle to the surface of the shape end wall . FIG. 1 shows section A-A in FIG. 2 (centrifugal installation complete with a nozzle); in fig. 2 is a view B in FIG. one; in fig. 3 is a sectional view BB in FIG. 2; in fig. k is a section of GGD in FIG. one; in fig. 5 a section dd in fig. 1. The centrifugal unit consists of a body including a mold 1, a pusher 2, a cover 3 with a center hole 4 and a pair of concentric ribs 5 and 6 on the outer side, between which (edges 5 and 6) are located the inlet through holes 7 and transverse inclined partitions 8, linings 9 with manifolds 10 and 11, longitudinal channels 12, radial channels 13 and I, center holes 15 and 16, cavity 17 to form a casting and nozzles 18 fixed in clamps 19 out of the mold in order to simplify the drawings; Items limited to cl the driving quantity: nozzles 18 - two, transverse inclined partitions 8 - eight, inlet RETAINAL openings 7 eight, annular collectors 10 and 11 Two, longitudinal channels 12 -, eight, radial channels; 13 and 1A - eight each, etc., however, when designing technological processes, it is necessary to guide specific manufacturing conditions and technological considerations when choosing the number of structural elements, their size and shape, in order to ensure the most favorable conditions for optimal production process). The nozzles 18, together with the clips 19, are located outside the form on the side of the end, for example, the cover 3 and can be fixed on the tides (or brackets) of the centrifugal form, for example, on the door of the fence. When mounting the nozzles 18 in the clips 19, an important condition is the orientation of the nozzles relative to the structural elements of the form, namely, the nozzles 18 must be set under the sharp $ 99 we (the direction of rotation of the form is shown by arrow E in Fig. 2), and the geometric axes 22 of the nozzles are directed in the cavity (the spaces between the pair of concentric ribs 5 and 6, the inclined partitions .8 and the outer surface 20 of the end wall of the lid 3). Concentric ribs 5 and 6 and transverse inclined burnups 8 can be made together with the end wall (cover 3) solid or fastened, for example, by welding or mechanical means. Transverse inclined partitions 8 are placed between a pair of concentric ribs 5 and 6 with a given frequency around the circle, for example, with a given step size. The inlet through holes 7, the collectors 20 and 10 and 11, the longitudinal channels 12, the radio channels 13 and 1, the center openings k, 15 and 16 form a combined centrifugal cooling and ventilation system. If necessary, collectors, longitudinal and radial channels can be performed only in lining S. only in the body form or combined, but the necessary condition is that a significant part of the ventilation system is in the contact area of the lining 9 with the inner surfaces of the body (mold 1, end wall cover 3, pusher 2). Various materials can be used as lining 9, i.e. pre-made sand-ceramic rods, lining, made of liquid rolling materials of refractory materials, bulk lining of cast quartz sand with the manufacture of the adjacent c. the case forms a layer of coarse-grained materials, such as metal grit, granulated slag, and other materials, it is important that at the interface (the working surface of the form case and in contact with the form case layers of lining) there are voids. Lining can be done the articulation of individual components. Metals and alloys, heat-resistant plastics, etc. can also be used as lining materials. The assembly sequence of the centrifugal casting plant is as follows. 1 The pusher 2 is installed in the housing of the mold 1 to its initial starting position, the lining 9 is manufactured, for example, by installing prefabricated nec4aHd Ceramic rods, fixing the cover 3 on the housing of the mold 1 and the nozzle 18 in the clamps 19, The centrifugal casting installation is as follows. First, the centrifugal mold is rotated at a given angular velocity (in Fig. 1, the direction of rotation of the mold is indicated by arrow E), after which coolant is supplied through nozzles 18, for example, by supplying compressed air from existing pneumatic grids, and then pouring liquid metal 23 into the cavity of a centrifugal mold. It should be emphasized here that not only air can be used as a refrigerant, but also various gas mixtures, individual gases, as well as the indicated agents, together with other particles of substances, for example, an air-water mixture, steam, etc. In the process of rotation of the centrifugal form, the refrigerant, for example, compressed air, from nozzles 18 enters the cavity spaces located between a pair of concentric fins 5 and 6, transversely inclined and partition walls 8, the outer surface 20 of the end wall (cover 3) and inlet holes 7 ( In Fig. 1-5, the direction of movement of the refrigerant is conventionally shown by arrows without numeric and alphabetic indices) and under the action of elastic forces with great speed through the inlet holes 7 penetrates into the collector 10, bordering the front end wall (cover 3) . from the collector 10, the refrigerant is distributed into separate streams, which then rush along the radial channels 13, the longitudinal channels 12 adjacent to the back end steak to the collector 11, the radial channels 1 into the center hole 1b, the cavity 17 and through the center holes, 15 and is removed from the mold cavities to the outside into the environment. For the intermediate outlet of gases together with the refrigerant, it is possible to make through holes in the body walls and connect them with a cooling and ventilation system (this variant is not represented in Fig. D5).

Важным фактором обеспечени высокоэкономичного использовани хладагента вл етс соблюдение услови , а именно поперечные сечени выпускных отверстий 21 сопел 18 должны быть меньше рассто ни 2б между концентричными ребрами 5 и 6, а ширина или диаметр впускных отверстий 7 должны быть приблизительно равны рассто нию 25 между концентричными ребрами 5 и 6 (фиг. 2-4). На практике возможны другие соотношени указанных конст руктивных элементов, например, попе-. речные сечени выпускных отверстий 21 могут быть больше рассто ни 25, а ширина или диаметр отверстий 7 6ohb ше или меньше рассто ни 25, однако при этом может оказатьс малоэффективный перерасход хладагента. Дл концентрированной подачи хладагента из выпускных отверстий 21 торцы сопел 18 должны быть приближены :непосредственно к торцовой стенке (к крышке 3) на небольшое рассто ние. Благодар тому, что Поперечные сечени выпускных отверстий 21 сопел 18 меньше рассто ни 25 между концентрич ными ребрами 5 и 6 сопла 18 наклонены под острыми углами fb к торцовой поверхности 20, поперечные перегородки 8 наклонены под углом ct в сторону вра щени формы и выпускные отверсти 21 обращены против вращени формы, выбрасываемые из сопел 18 струи хладагента обжимаютс в пространствах-полост х 24 боковыми поверхност ми концентричных ребер 5 и 6, внешней поверхностью 20 торцовой стенки (или что тоже самое крышки 3), захватываютс наклонными поперечными перегородками 8 и нагнетаютс под большим напором через впускные отверсти 7 в охлаждающевентил ционную систему формы, при этом почти весь хладагент используетс по своему назначению, т.е. поступа ет в охлаждающе-вентил ционную систему формы и этим самым дocти aeтc значительное повышение коэффициента полезного использовани хладагента (КПД - коэффициент полезного использовани хладагента может быть достигнут не менее 90). В известном решении невозможно достигнуть коэффициента полезного использовани хладагента более 60 вследствие см ти выход щих струй хладагента потоками воздуха, образую996081An important factor in ensuring a highly economical use of the refrigerant is that the conditions are met, namely the cross sections of the outlet openings 21 of the nozzles 18 must be less than the distance 2b between the concentric ribs 5 and 6, and the width or diameter of the inlet 7 must be approximately equal to the distance 25 between the concentric edges 5 and 6 (Fig. 2-4). In practice, other ratios of these structural elements are possible, for example, pop. The flow sections of the outlet openings 21 may be greater than 25, and the width or diameter of the openings 7 6ohb is less than or less than 25, however, this may be ineffective refrigerant overrun. For a concentrated supply of refrigerant from the outlet openings 21, the ends of the nozzles 18 should be approached: directly to the end wall (to the cover 3) for a short distance. Due to the fact that the cross sections of the outlet openings 21 of the nozzles 18 are less than 25 between the concentric ribs 5 and 6 of the nozzles 18 are inclined at acute angles fb to the end surface 20, the transverse partitions 8 are inclined at an angle ct in the direction of rotation of the form and the outlet openings 21 facing against the rotation of the form, the coolant jets ejected from the nozzles 18 are compressed in the cavity spaces 24 by the lateral surfaces of the concentric fins 5 and 6, by the outer surface 20 of the end wall (or the same cover 3), are caught by inclined points baffles 8 and injected under great pressure through the inlet openings 7 into the cooling ventilation system of the mold, while almost all of the refrigerant is used for its intended purpose, i.e. It enters the cooling-ventilating system of the mold, and thus a significant increase in the coefficient of beneficial use of the refrigerant (efficiency — the coefficient of useful use of the refrigerant can be at least 90). In the known solution, it is impossible to achieve a refrigerant utilization rate of more than 60 due to the discharge of the coolant jets by air streams, forming 996081

8eight

Claims

During rotation, the centrifugal mold, since in this case a significant portion of the refrigerant cannot enter the inlet openings in the end wall of the mold and therefore is used ineffectively, affecting the mold from the outside. 1 The refrigerant coming from the nozzles 18, when passing through the cooling-ventilation system of the centrifugal mold, performs the following functions. Directly in contact with the lining 9, the air flows to cool it intensively, i.e. increase heat removal and thereby accelerate the crystallization of the metal 23 of the centrifugal casting. It is known that the biggest disadvantage of centrifugal casting in lined forms is low productivity due to the slow process of crystallization of the metal, for example, the solidification time of sewer and water pipes in a lined mold is 3 times longer than in a metal mold. The proposed centrifugal installation can significantly improve the performance of the casting in lined molds. Moving through the channels of the cooling and ventilation system of the centrifugal form, the coolant flows prevent the molds 1 from being heated by the hot flows of gases formed in the form of gases and thus significantly reduce the pressure in the mold wall, as the temperature difference across the thickness decreases; the walls between the inner .and the outer surface of the mold. Due to the higher efficiency of the refrigerant, the proposed centrifugal installation compared to the known one allows to obtain, with the same refrigerant consumption, significantly intensify the centrifugal mold cooling process, accelerate the cooling of the cast metal and thereby increase the labor productivity in the casting by no less than 30 and with the same cooling effect, the refrigerant will be saved more than 1.3 times. Claims of the invention: A centrifugal casting installation comprising a body., A form with a rotational drive, a lining, a system of ventilation channels in the form and lining 99, and a system of coolant-supply nozzles fixed outside the form on the side of the end face. that, in order to increase the intensity; to cool the mold by increasing the utilization rate of the refrigerant, it is reduced by directing the refrigerant supply to the system of ventilation ducts made in the form of concentric ribs, between which there are inlet pipes STI ventilation duct, and the transverse inclined walls, in obratsennyh storynu rotation forms "wherein the base of the transverse partitions conjugated to inlets and refrigerant feeding nozzles secured at an angle to the surface shape of the end wall in a direction against its rotation. Sources of information taken into account during the examination 1 1. Centrifugal casting of mugunners pipe.-Proceedings of the VNIITOL conference. Ed. Rubtsova N.N. M., Nashgiz, 1951 p. 36

2. Golovin S.Ya. Special types of pouring. MtL., Mashgiz, 1959, p. 268., 3 Saikov V.N. Centrifugal casting. M., Mashgiz, 1956, p. 128. k. Lipnitsky A.M. Metal casting. L., Mechanical Engineering, 1969, p. 89, 90. 5.10din S.B. and others. Centrifugal casting. M., Mechanical Engineering 1972, p. 159, 171, fig. 133. 6. USSR author's certificate N85987, cl. B 22 B 13/10, 19 “9. 7 USSR author's certificate N501829, cl. In 22 O 13/00, 197. 8. USSR copyright certificate, cl. B 22 O 13/10, 1975.

J P JL

I S I - W -JAAAAAx JW / vLi h /