PL168031B1 - Forma do odlewania metalu pod niskim cisnieniem PL - Google Patents

Abstract

1. Forma do odlewania metalu pod ni- skim cisnieniem, zawierajaca studzienke od- lewnicza otwarta ku dolowi, co najmniej jedna wneke oraz wlewy odlewnicze laczace studzienke odlewnicza z ta wneka lub z tymi wnekami, znam ienna tym , ze suma pól po- wierzchni przekrojów uzytkowanych wle- w ów (30) jest przynajm niej w chwili odlewania, wieksza od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej (28) lub jest co najmniej taka sama jak to pole. F IG .1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest forma do odlewania metalu pod niskim ciśnieniem. Przede wszystkim wynalazek dotyczy formy z piasku oraz odlewania metalu pod niskim ciśnieniem w formę z piasku, przy czym forma zawiera studzienkę odlewniczą otwartą ku dołowi, co najmniej jedną wnękę oraz wlewy odlewnicze łączące studzienkę odlewniczą z wnęką lub z wnękami. Podstawa studzienki odlewniczej połączona jest z górnym zakończeniem rury doprowadzającej roztopiony metal i powoduje wzniesienie metalu w tej rurze i w studzience aż do napełnienia wnęki lub wnęk za pośrednictwem wlewów.

Znane są formy do odlewania pod niskim ciśnieniem na przykład z opisów patentowych francuskich 2.295.808, 2.367.566 oraz 2.556.996 zapewniające szczególnie korzystne efekty w porównaniu z odlewaniem grawitacyjnym przy wytwarzaniu elementów metalowych o cienkich ściankach i/lub o złożonym kształcie i/lub dużych wymiarach. W rzeczywistości ciśnienie wywierane przez metal, wynikające z doprowadzenia gazu do szczelnej komory mieszczącej roztopiony metal, może być tak sterowane by doprowadzić metal do wszystkich zakamarków wnęk.

Jednakże przy niektórych konfiguracjach elementów, stwierdzono występowanie pewnych wad odlewniczych związanych z napełnianiem, na przykład pojawianie się pęcherzy.

Celem wynalazku jest forma do odlewania pod niskim ciśnieniem. Forma z piasku zawierająca studzienkę odlewniczą otwartą ku dołowi, co najmniej jedną wnękę oraz wlewy odlewnicze, które łączą studzienkę odlewniczą z taką wnęką lub z tymi wnękami, charakteryzuje się tym, że suma pól powierzchni przekrojów aktualnie używanych wlewów jest, przynajmniej w momencie odlewania, większa od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej, lub jest co najmniej takiego samego rzędu jak to pole.

Szczególnie, w przypadku formy z kilkoma wnękami, suma pól powierzchni przekrojów wszystkich wlewów może być większa od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej, lub może być co najmniej takiego samego rzędu jak to pole.

W przypadku gdy wnęki są rozmieszczone na n poziomach, to pole powierzchni przekroju studzienki odlewniczej może być zawarte pomiędzy sumą pól powierzchni przekrojów wlewów na (n-I) poziomach, a sumą pól powierzchni przekrojów wszystkich wlewów.

Jeżeli forma zawiera grupy wlewów, z których każda jest zasilana przez jeden kanał pośredni, wówczas korzystnie, pole powierzchni przekroju każdego kanału jest co najmniej równe sumie pól powierzchni przekrojów tych wlewów, które są przez ten kanał zasilane.

168 031

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój pionowy przez urządzenie odlewnicze, fig. 2 schematycznie przekrój pionowy formy wykonany wzdłuż linii II-II na fig. 3 przez inną formę, stosowaną w urządzeniu z fig. 1, a fig. 3 - przekrój przez formę, wykonany wzdłuż linii III-III na fig. 2.

Urządzenie pokazane na fig. 1, posiada komorę 1 mieszczącą rezerwę roztopionego metalu 2, korpus 3 wspierający formę oraz formę z piasku 4. Urządzenie jest używane do odlewania pod niskim ciśnieniem żeliwa (szarego lub sferoidalnego) stali lub superstopu w formę 4. Z punktu widzenia wewnętrznej konfiguracji formy, urządzenie to jest identyczne z urządzeniem znanym z francuskiego opisu patentowego 2 295 808.

Komora 1 posiada górną pokrywę 5 szczelnie zamocowaną na swoich ścianach bocznych i zaryglowaną przez odpowiednie środki (nie pokazane). Przez wykonany w pokrywie 5 otwór 7 przechodzi dysza odlewnicza 6. Dysza 6 posiada dolną część rurową 8, której zewnętrzna średnica odpowiada średnicy otworu 7 oraz górną część 9 o kształcie zasadniczo ściętego stożka, która szczelnie opiera się o obrzeże otworu 7 swoją dużą płaską powierzchnią 10. Uszczelka 11 utworzona przez sznur azbestowy jest umieszczona w rowku wykonanym w podstawie 10 dyszy. Przez dyszę 6 przechodzi przelot lub rura doprowadzająca 12 z materiału żaroodpornego, która zanurza się w żeliwo sięgając w pobliże dna komory 1; górna część przelotu 12 kończy się w środku dyszy 6 na poziomie jej górnej płaskiej powierzchni.

Komora 1 jest połączona ze źródłem 13 gazu pod ciśnieniem poprzez przelot 14, przy czym dołączenie komory 1 do źródła ciśnienia 13 lub do atmosfery dokonywane jest przez urządzenie 15 umieszczone na zewnątrz komory. Manometr 16 pozwala w trakcie odlewania nadzorować ciśnienie panujące wewnątrz komory 1.

Korpus 3 zawiera dwa słupy 17, których podstawy są wyposażone w koła 18 umieszczone na dwóch szynach 19.

Górne końce słupów 17 są połączone stropem 20, na którym jest umieszczony siłownik 21 skierowany ku dołowi; do dolnego końca jego tłpczyska 22 jest przymocowana przegubowo płyta wsporcza 23.

Na każdym ze słupów 17 jest umieszczony kołnierzyk 24, o który opiera się sprężyna śrubowa 25. Pozioma płyta wsporcza 26 może się ślizgać pionowo wzdłuż tej części słupów 17, która znajduje się ponad kołnierzykami 24; płyta 26 styka się w sposób stały z górnymi zakończeniami sprężyn 25, które ją wypychają ku górze. Gdy na płytę 26 nie jest wywierana jakakolwiek siła skierowana do dołu, wówczas płyta ta znajduje się ponad górną powierzchnią dyszy 6. W płycie 26 jest wykonany kołowy otwór 27 o średnicy wystarczającej do przepuszczenia dyszy 6.

Forma 4 jest masywną ślepą formą z piasku składającą się z co najmniej dwóch części. Forma zawiera studzienkę odlewniczą 28 oraz cztery wnęki 29, z których każda jest połączona ze studzienką 28 poprzez wlew 30, a które są rozmieszczone na dwóch poziomach.

Studzienka 28 jest studzienką pionową i posiada kołowy przekrój w przybliżeniu równy przekrojowi rury doprowadzającej 12, na otwartą podstawę, która tworzy gniazdo 31 w kształcie rozszerzonego ściętego stożka dopasowanego do kształtu dyszy 6 i sięga na pewną odległość od górnej krańcowej powierzchni formy.

Cztery wlewy 30 są rozmieszczone równolegle parami i przebiegają w przybliżeniu poziomo. Posiadają przekrój prostokątny, który zostanie niżej wyjaśniony.

Działanie urządzenia przedstawia się następująco: ponieważ korpus 3 jest oddalony od komory 1, to na dnie gniazda 31 formy 4 zostaje umieszczone odpowiednie żaroodporne złącze uszczelniające 32. Forma 4, która w każdej ze swoich wnęk zawiera nie pokazany rdzeń, jest umieszczona na płycie 26 i centrowana na otwór 27 wykonany w tejże płycie, po czym korpus 3 zostaje tak doprowadzony po szynach 19 nad komorą 1 z roztopionym żeliwem, że dysza 6 znajduje się w zasięgu gniazda 31 formy. Siłownik 21 rozciągając się opuszcza za pośrednictwem płyty 23 formę 4 i jej wspornik 26 do zetknięcia ze sprężynami 25. Operacja ta prowadzi do ściśnięcia złącza 32 pomiędzy dnem gniazda 31 a dyszą 6 i zapewnia szczelne połączenie studzienki odlewniczej z rurą doprowadzającą.

168 031

Następnie, działanie urządzenia 15 powoduje dołączenie komory 1 do źródła ciśnienia 13. Ciśnienie działając na swobodną powierzchnię żeliwa powoduje jego wzniesienie w rurze 12. Żeliwo wypełnia studzienkę 28 formy, wlewy 30 i wnęki 29. Ciśnienie jest utrzymywane przez czas określony w zależności od wymiarów i kształtów części oraz od układu wlewów. W okresie tym, studzienka 28 pełni rolę rezerwy lub nastawki wlewowej dostarczającdo wnęk dodatkowe roztopione żeliwo przeznaczone do kompensowania skurczy. Następnie wlewy 30 krzepną, ciśnienie gazu zostaje przez urządzenie 15 doprowadzone do ciśnienia.· atmosferycznego w komorze 1, a roztopione żeliwo, które znajduje się w studzience 28 i w rurze 12 powraca do komory 1 opróżniając te dwa przeloty.

Działanie siłownika 21 zostaje wstrzymane, zespół forma-wspornik 26 zostaje odsunięty od dyszy 6 w wyniku działania sprężyn 25 a całość korpusu 3 zostaje odsunięta poziomo po szynach 19 od komory 1.

Zgodnie z wynalazkiem, pole powierzchni przekroju studzienki 28 jest zawarte pomiędzy sumą pól powierzchni przekrojów wlewów 30 jednego poziomu a sumą pól powierzchni przekrojów wszystkich wlewów. W konsekwencji, gdy poprzez przelot 14 przepuszcza się odpowiedni wydatek gazu, wówczas metal wznosi się w studzience 28 by zapewnić wysokość metalostatyczną wystarczającą na każdym poziomie, a metal rozpręża się wnikając we wlewy. Pozwala to zapewnić odlewanie wielopoziomowe przy regularnym rozpływie metalu z minimalnymi zawirowaniami co zmniejsza erozję piasku spowodowaną przepływem roztopionego metalu zarówno przez wlewy jak i przez same wnęki. Niebezpieczeństwo okluzji pęcherzy powietrza w metalu oraz pojawienia się fałd zostaje zminimalizowane. W ostatecznym wyniku uzyskuje się lepsze części.

Forma pokazana częściowo na fig. 2 i 3 również zawiera w każdym poziomie po dwie wnęki 29. W tym przypadku, każda wnęka jest zasilana poprzez kilka wlewów 30, a kanały pośrednie 33 łączą studzienkę 28 odpowiednio z dwoma z tych wlewów. Dla zachowania wyżej opisanego spokojnego napełniania, pole powierzchni przekroju każdego kanału 33 jest większe od sumy pól powierzchni przekrojów wlewów zasilanych przez ten kanał.

W przypadku wnęk o dużych wymiarach, co odpowiada zasilaniu każdej wnęki przez kilka wlewów tak jak na fig. 2 i 3, może się zdarzyć, że wlewy pierwszego poziomu lub pierwszych poziomów zakrzepną zanim metal dotrze do szczytu studzienki odlewniczej. W tym przypadku, tak wymiaruje się wnęki (studzienka odlewnicza, kanały, wlewy) by w każdej chwili suma pól powierzchni przekrojów wlewów używanych (tzn. ani pustych ani zakrzepniętych) była większa od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej.

168 031

FIG.3

F1G.2

168 031

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Forma do odlewania metalu pod niskim ciśnieniem, zawierająca studzienkę odlewniczą otwartą ku dołowi, co najmniej jedną wnękę oraz wlewy odlewnicze łączące studzienkę odlewniczą z tą wnęką lub z tymi wnękami, znamienna tym, że suma pól powierzchni przekrojów użytkowanych wlewów (30) jest przynajmniej w chwili odlewania, większa od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej (28) lub jest co najmniej taka sama jak to pole.
2. 2. Fomna według aastzz . 1 , znamienna tym , że suma pó 1 powierzchn i przekrojów wszystkich wlewów (30) jest większa od pola powierzchni przekroju studzienki odlewniczej (28) lub jest co najmniej taka sama jak to pole.
3. 3. Forma wedtog ast^. 2 , znamienna tym , ee poee powierzchni ρ^ε^ο^ słudzienki odlewniczej (28) jest zawarte pomiędzy sumą pól powierzchni przekrojów wlewów (30) na (n-1) poziomach a sumą pól powierzchni przekrojów wszystkich wlewów.
4. 4. Forma wedhig astRz. 1 albo 2 albo 3 , znamienna tym, że poee powierzchni ρ^ε^ού każdego kanału jest co najmniej równe sumie pól powierzchni przekrojów wlewów zasilanych przez ten kanał.