Метод за производство на чугунена форма
Изобретението се отнася до леярското производство. По дадения модел на формата се оформя кухина под формата на огнеупорен материал. В него е монтирана топима вложка, например от алуминий. Вложката е здраво фиксирана с щифтове, за да се увеличи нейната стабилност и да се предотврати изплуване. Течният чугун се излива в кухината на формата с плоска струя с температура на чугуна 1240-1260 o C и скорост на повдигане на чугуна под формата на 18-22 mm / s. Това осигурява равномерно нагряване на вложката. На границата между чугуна и вложката, когато се разтопи, се образува зона с еднаква дебелина с финозърнеста метална структура. Произведената кокилна форма има висока точност на конфигурацията и високо качество на отлятата работна кухина. 3 болен.
Изобретението се отнася до леярското производство и може да се използва при производството на единични и многократни чугунени форми, като например форми за производство на мелница.
Известен метод за производство на матрица чрез леене, включващ образуване на кухина на матрица за леене на форма от пясъчно-глинеста смес, монтиране на едно или повече пясъчни ядра в матрицата, изливане на матрицата с метал и последващо извличане от матрицата на втвърдената отливка на формата и прътите [виж, например, Леене в студено състояние. Дубинин Н.П., Беликов О.А., Вязов А.Ф. и др. - М.: Машиностроение, 1967, с. 262-263].
Недостатъкът на този метод е ниската точност на конфигурацията и ниското качество на работната кухина на произведената форма поради използването на недостатъчно здрав пясъчен прът със значителна грапавост на повърхността, както и поради ниската топлопроводимост на материала на пръта, което предотвратява образуването на плътна зона с финозърнеста метална структура в работната стена на формата. Всичко това води до допълнителна обработка на формата,което значително намалява експлоатационната стабилност на последния.
Най-близкият аналог на заявения обект е метод за производство на чугунена форма, включващ формиране на формовъчна кухина от огнеупорен материал според дадена матрица, инсталиране на топима вложка в нея, периферно изливане на течно желязо в кухината на матрицата, последващо отстраняване на топимата вложка от металната форма и втвърденото отливане на чугунената форма. Когато това периферно изливане на течно желязо се извършва вертикално с лек наклон на струята от 2-3 o и температура на желязото 1300-1320 o С [виж. статия на Вдовин К.Н., Кожемякин С.П., Воронцов А.В. Производство на отливки с топими вложки, w. "Леярна", 1996, 6, с. 10].
Недостатъкът на известния метод е невъзможността за производство на чугунена форма с точна конфигурация и високо качество на работната повърхност поради изместването на алуминиевата вложка по време на сглобяването на формата и възможността за напластяване по време на струйно изливане във формата на течно желязо. Всичко това води до деформация на кристализиращата кора на стопилката от чугун в зоната на нейния контакт с материала на вложката и образуването на зона с различна дебелина с дребнозърнеста структура в повърхностния слой на работната стена на изработената форма, както и до изкривяване на профила на вътрешната й кухина. В допълнение, на контактната граница на разтопимия материал с разтопения чугун с t = 1300-1320 o C, в резултат на екзотермичната реакция на химичното взаимодействие на металите, настъпва рязко повишаване на температурата, което води до преждевременно топене на вложката и следователно до нарушаване на конфигурацията на работната повърхност на произведената форма.
Изобретението се основава на задачата да се разработи такъв метод за производство на чугунформа, която да осигури изработването на високопрецизна и висококачествена отлята работна кухина на формата чрез образуване на разширена зона с еднаква дебелина с фино-зърнеста метална структура в повърхностния слой на работната стена на изработената форма.
Проблемът се решава от факта, че в известния метод за производство на чугунена форма, включващ образуването на формовъчна кухина от огнеупорен материал съгласно дадена матрица, инсталирането на топима вложка в нея, периферното изливане на течно желязо в кухината на матрицата, последващото отстраняване на топимата вложка и втвърденото отливане на чугунената форма от металната форма, съгласно изобретението, по време на монтажа , топимата вложка е твърдо фиксирана в кухината на формата, а периферното пълнене на Ku течен чугун се извършва с плоска струя с температура на чугуна 1240-1260 o C и със скорост на издигане под формата на 18-22 mm / s.
Известно е твърдо фиксиране на пясъчния прът в кухината на формата при производството на отливки с вътрешни кухини. Твърдата фиксация е предназначена да осигури стабилността на пръта [виж, например, Титов Н. Д., Степанов Ю. И. Технология на леярското производство. - М.: Машиностроение, 1985, стр. 169-170].
В заявения метод операцията на твърдо фиксиране на вложката в кухината на леярската форма също е предназначена да увеличи стабилността на вложката от изместване спрямо предварително определената позиция в процеса на производство на чугунена форма.
Въпреки това, наред с добре познатото техническо свойство, претендираната характеристика проявява ново техническо свойство, което се състои в осигуряване на постоянно и равномерно налягане на стопилката на вложката върху чугунената кора, образувана по нейния контур, което води до образуването на строго фиксирана интегрална бездефектна зона с финозърнеста структура на чугун вработната стена на произведената студена форма.
Известен с изливането на метал в кухината на формата с плоска струя [виж. Леене под налягане. Дубинин Н.П., Беликов О.А., Вязов А.Ф. и други - М.: Машиностроение, 1967, стр. 114].
Както в известния, така и в претендирания метод, тази операция е предназначена за гладко запълване на формата с метал.
В допълнение, в заявения метод тази операция е предназначена да създаде нов технически резултат, а именно изместването на зоната на високи температури на течния чугун от нискотопимата вложка към периферията на кухината на формата, което позволява да се предотврати преждевременното нагряване и топене на вложката, докато повърхността й не влезе в контакт с течно желязо.
Отличителни характеристики, характеризиращи температурата и скоростта на изливане на чугун в кухината на формата, не се срещат в известни технически решения.
Въз основа на гореизложеното може да се заключи, че за специалист претендираният метод за производство на чугунена форма не следва изрично от нивото на техниката и следователно отговаря на условието за патентоспособност "изобретателска стъпка".
Същността на изобретението е илюстрирана с чертежи, където: на фиг. 1 показва общ изглед на формата в сглобена форма преди изливане на желязо, в разрез; фигура 2 - същото на етапа на изливане на желязо; фигура 3 - същото преди отстраняването на втвърдената чугунена форма.
Изобретателският метод за производство на чугунена форма се осъществява във форма, която се състои от две разглобяеми във вертикална равнина половини 1 и 2 (фигура 1-3), направени съответно в колби 3 и 4, напълнени с огнеупорен материал, като пясъчно-глинеста смес. Полуформи 1 и 2 в сглобена форма образуват затворена кухина 5 (фигура 1), изработена по даден моделпроизведена охладителна форма. В същото време в горната част на формата 1 се формира литникова система по който и да е известен метод, състояща се от щранг 6, изместен към периферната стена на кухината 5 с фуния 7, а в долната му част е оформена знакова част 8, предназначена да бъде поставена в кухината 5 на леярската форма на разтопената вложка 9. ny за освобождаване чрез гравитация от кухината 5 на леярската форма от метала на разтопената вложка 9.
Топимата вложка 9 е направена от стопим материал, като алуминий, и има заключващи елементи 12 (фигура 1) с произволна известна форма, като щифтове, които са предназначени да подобрят стабилността и да осигурят твърда фиксация на топимата вложка 9, когато е монтирана във форма. В зависимост от предназначението на произведената чугунена форма, топимата вложка 9 може да бъде направена под формата на неразклонен прът или под формата на прът, свързан с произволен брой сдвоени симетрични елементи под формата на отливки, например, топки или цилиндри. На фигура 2, позиция 13 обозначава плоска струя чугун, подадена в кухината 5 на формата, а на фигури 2 и 3, позиция 14 обозначава зона с финозърнеста структура на чугун в отливката на чугунена форма.
Методът за производство на чугунена форма се извършва по следния начин.
Първо се оформя кухина 5 (фиг. 1, 2) на матрица с литникова система, направена от огнеупорен материал, например пясъчно-глинеста смес, в съответствие с даден разглобяем модел на матрица, като се използва известна технология [виж, например, Titov N.D., Stepanov Yu.I. Леярска технология. - М.: Машиностроение, 1985, стр. 94-95]. INкухина 5 на разтопима вложка 9 на формата (фигура 1), изработена от алуминий във формата на вътрешната работна кухина на произведената форма, поставена с твърда фиксация. За да направите това, първо, разтопяващата се вложка 9 е твърдо фиксирана в тялото на полу-молби 2 чрез фиксиране на елементи, например, щифтове 12, а след това долната му част се фиксира чрез поставянето му в символичната част 8 на полумесеца 1. Полу-молците 1 и 2 са твърдо свързани една с друга, а формата се сглобява по този начин, е поставена от равнината на раздялата в равнината на равнината. Операцията на твърдо фиксиране на разтопената вложка 9 помага да се увеличи нейната стабилност в кухината 5 на леярската форма както по време на сглобяването на последната, така и по време на последващото изливане във формата на течно желязо, а също така елиминира възможността вложката 9 да плава поради разликата в плътността на течния чугун и материала на вложката. След това, през фунията 7 (фигура 2) и щранга 6 по протежение на периферната страна на кухината 5, течното желязо се излива във формата. Периферното изливане на течен чугун се извършва с плоска струя 13 с температура на чугуна 1240-1260 o C и скорост на издигане на чугун под формата на 18-22 mm / s. В този случай се формира плоска струя 13 от течно желязо, като се използва подходяща секция на щранг 6, например секция под формата на трапец.
В резултат на това има равномерно нагряване и топене на метала на вложката 9 с едновременното образуване на зона с еднаква дебелина с финозърнеста метална структура на границата между горещ чугун и студената повърхност на вложката 9.
Това се осигурява от факта, че изливането на течно желязо с плоска струя 13 в кухината 5 (фигура 2) на леярската форма ви позволява да изместите зоната на високи температури на течното желязо от разтопената вложка към периферията на кухината 5, като по този начин предотвратявате преждевременното нагряване итопяща се вложка 9 до контакта на повърхността на последната с течно желязо. В допълнение, твърдото фиксиране на разтопената вложка 9 осигурява постоянството на налягането в обема на вече разтопената долна част на вложката 9, разположена в затвореното пространство между стената на полуформата 2, все още твърдата горна част на вложката 9 и кората, образувана при контакта на вложката 9 с течно желязо, в резултат на което се предотвратяват колебанията на налягането на стопилката на вложката 9 върху образуваната чугунена кора, и следователно механичното разрушаване на последното е изключено. По този начин в заявения метод се създават условия за образуване на разширена зона 14 по контура на вложката 9 (фиг.2, 3) с финозърнеста чугунена структура с еднаква дебелина, което позволява да се получи вътрешна работна кухина на произведената форма с висока точност на конфигурацията и висококачествена повърхност.
Изливането на течно желязо при температура 1240-1260 o C в кухината 5 на формата осигурява, на границата на контакта му със студената вложка 9, бързо отстраняване на топлината от прегряване на стопилката от чугун, което позволява още на първия етап на кристализация по контура на вложката 9 да се създаде здрава чугунена кора, която може да издържи натиск както от стопилката на вложката 9, така и от течното желязо, и в същото време образуват зона 14 с финозърнеста чугунена структура с еднаква дебелина.
Скоростта на повдигане на чугуна във формата, равна на 18-22 mm / s, допринася за напредналото образуване на здрава контурна чугунена кора на контактната граница "течен чугун - вложка" до пълното разтопяване на вложката 9 и едновременното образуване на зона с еднаква дебелина с финозърнеста структура в повърхностния слой на работната стена на формата, което осигурявависока точност на конфигурация и качество на повърхността на произведената форма.
Непрактично е да се излива чугун при температура под 1240 o C, тъй като недостатъчното прегряване на метала над температурата на ликвидус ще доведе до бърза загуба на течливост на чугуна и следователно до лошо качество на пълнене на формата.
Също така е непрактично да се излива чугун с температура над 1260 o C поради преждевременното топене на вложката, докато се образува силна чугунена кора по контура му, което ще доведе до нарушаване на конфигурацията на работната кухина и намаляване на качеството.
Не е препоръчително да се излива чугун със скорост на покачване във формата под 18 mm / s и над 22 mm / s, тъй като в първия случай вложката ще се стопи преждевременно, а във втория случай повърхността й ще бъде измита от течен чугун. Всичко това ще доведе до изкривяване на конфигурацията на работната кухина на произведената форма и намаляване на качеството на нейната повърхност.
След 2-4 минути след изливането на течния чугун от кухината 5 на формата, металът на разтопената вложка 9 (фиг. 3) се отстранява чрез гравитация през наклонен канал 10. След това охладената чугунена форма се избива от формата и литниковата система се отделя от нея. Произведена по претендирания метод чугунена форма не изисква допълнителна обработка. Материалът на разтопения прът може да се използва многократно, а загубите му в процеса на леене на формата са незначителни и възлизат на около 2%.
По този начин изобретателският метод за производство на матрица, като е малоотпадъчен и спестява ресурси, позволява да се получи форма с висока точност на конфигурация и качество на вътрешната отлята работна кухина.
Метод за производство на чугунена форма, включващ образуването на формовъчна кухина от огнеупорен материалматериал според дадена форма, монтиране на топима вложка в нея, периферно изливане в кухината на формата на течно желязо, последващо отстраняване от металната форма на топимата вложка и втвърдената отливка на чугунената форма, характеризиращо се с това, че по време на монтажа топимата вложка е неподвижно фиксирана в кухината на формата, а периферното изливане на течния чугун се извършва с плоска струя с температура на чугуна от 1240-1260 o C и при скорост нейното покачване под формата на 18-22 mm/s.