способ литья колоколов из оловянистой бронзы
Классы МПК: | B22D21/00 Литье цветных металлов или сплавов; выбор компонентов для этого |
Автор(ы): | Кораблев В.И., Дубиков А.А., Химаков М.Г., Шингарев Э.Н. |
Патентообладатель(и): | Государственный научный центр РФ ВНИИ неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-11-25 публикация патента:
27.01.1999 |
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к литейному производству колоколов. Способ включает плавку металла, перемешивание расплавленного металла, слив его в форму и кристаллизацию отливки. Все операции плавки проводят в вакууме при остаточном давлении 1
10-1 - 1
10-2 мм рт. ст. Перемешивание расплава осуществляют индукционными токами. Слив расплава проводят с оптимальной скоростью в многоразовоиспользуемую графитовую форму. Форму предварительно подогревают до температуры не ниже 400oС. При кристаллизации отливки в форме осуществляют подпитку металлом и выведение усадочной раковины в прибыль. Обеспечивается получение колоколов без газовой и усадочной пористости, неметаллических включений, с мелкозернистой плотной структурой. Колокола имеют красивое, чистое и мелодичное звучание. 1 з.п. ф-лы.
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125005/183.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125005/183.gif)
Формула изобретения
1. Способ литья колоколов из оловянистой бронзы, включающий плавку металла, перемешивание расплавленного металла, слив его в форму и кристаллизацию отливки, отличающийся тем, что плавку металла проводят в вакууме при остаточном давлении 1![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125005/183.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125005/183.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125010/177.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к литейному производству колоколов. Известны старинные способы литья колоколов из бронзы в Китае, Японии, древней Греции и Руси, Германии и Англии /1; 2; 3/. Колокола сначала были бочкообразными, почти без украшений. Потом форма колоколов все более приближалась к стандартной конической и на них начинают появляться надписи и украшения. В соответствии с изменением формы изменялась и технология их изготовления. Старинные колокола назывались "Колокола Теофила". По Теофилу формовка колокола производилась следующим образом: при помощи шаблона готовили глиняный болван (стержень), нанося глину постепенно отдельными слоями. Затем на этот болван наносился слой из сала, смешанного с древесным углем такой толщины, которую должны были иметь стенки колокола, вырезали в этом слое надписи и украшения, которые выходили в отливке углубления. Затем наносили слоями глину, оплетали железными обручами и ставили в литейную яму для выплавления сала и сушки. В высушенную форму заливался расплавленный металл, последний заполнял полость между кожухом и стержнем, ранее занятую слоем сала. Один из главных недостатков этого способа заключается в том, что кожух не снимался со стержня после просушки. При сушке формы небольшие частицы глины отваливались, искажая форму, вследствие чего внешняя форма колокола в большинстве случаев получалась весьма далекой от совершенства. Отливка колоколов относилась к производству сугубо индивидуальному. Форма готовилась только для одной отливки, так что колокола по своим размерам, форме и весу почти никогда не повторялись. "Колоколам Теофила" свойственны следующие особенности: небольшой уклон стенок колокола, одно большое подвесное ухо колокола, наличие вдавленных надписей и украшений. В колоколах более позднего времени изготовления также наблюдается грубая неровная поверхность отливки, наличие нескольких треугольных углублений или точек на верхней части колокола - следов крепления кожуха колокола. Плавка по Теофину производилась в железном тигле, выложенном глиной снаружи и изнутри. Вокруг тигля возводился очаг, внутри которого разводился огонь, раздуваемый кузнечными мехами. После расплавления металла, тигель с расплавленным металлом вынимали из печи, переносили к форме и заливали ее. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, взятым за прототип, является способ литья колоколов в земляные (глиняные) формы по Оловянишникову /1/. В качестве металла использовали оловянистую бронзу (олово 20-23%; медь - остальное), которую расплавляли в графитовом тигле или на поду печи с пламенным нагревом. Расплавленный металл периодически перемешивали с помощью деревянных жердей или металлическими прутьями для получения более однородного сплава. После расплавления металл сливали из тигля по желобу или каналу в земляную (глиняную) форму, где он кристаллизовался и остывал. Недостатками известного способа литья колоколов в земляные формы являются: большой угар металла из-за окисления, т.к. плавка ведется на воздухе; неоднородностью сплава из-за плохого, периодического перемешивания расплава; плохое качество поверхности отливки - пористость и шероховатость; высокая разнотолщинность и включения в теле отливки из-за низкой прочности земляной формы. Кроме того, литейную форму можно использовать только на одну заливку, а плохое качество поверхности и разнотолщинность отливки требуют обязательной механической обработки колоколов с последующей их индивидуальной настройкой для получения необходимого тона колокола. Предлагаемый способ позволяет получать высококачественное литье колокола без газовых пор, шлаковых включений, пустот, усадочных раковин, т.е. высокоплотную и прочную отливку с гладкой поверхностью, не требующей механической обработки, с красивым и чистым звуком; многократно повторяемые размеры, форму и вес колокола. Поставленная цель достигается тем, что весь процесс плавки металла, слив его в форму и кристаллизация отливки осуществляют в вакууме; в процессе плавки металла производится постоянное перемешивание его индукционными токами; слив расплавленного металла осуществляется с оптимальной скоростью в многоразовоиспользуемую графитовую форму, подогретую не ниже 400oC, при этом температура верха формы выше на 100![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125010/177.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125005/183.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125005/183.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125010/177.gif)
Проведение процесса в вакууме обеспечило дегазацию металла, что исключает образование газовых пор и шлаковых включений в отливке; постоянное перемешивание расплавленного металла в процессе плавки, осуществляемое индукционными токами, позволило равномерно распределить олово в объеме меди и высокую гомогенность бронзы, а также снизить угар до 1%, слив металла с оптимальной скоростью позволили получать качественную поверхность отливки (отсутствие неслитин, утяжин, пор, трещин, пригаров); слив металла в многоразовоиспользуемую форму обеспечил повторяемость с высокой точностью воспроизводства колоколов по размерам, форме и весу; подогрев графитовой формы до температуры не ниже 400oC и условии, что температура верха формы выше на 100
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125010/177.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125034/8776.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125005/183.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125005/183.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125010/177.gif)
![способ литья колоколов из оловянистой бронзы, патент № 2125503](/images/patents/346/2125010/177.gif)
1. Оловянишников Н.И. История колоколов и колокололитейное искусство, М. , 1912, с. 393-400 (прототип). 2. Рубцов Н.Н. История литейного производства в СССР, М.: Машгиз, 1962, с. 102-119. 3. Журнал "Англия" N 4/1980 (76), стр. 2-12.
Класс B22D21/00 Литье цветных металлов или сплавов; выбор компонентов для этого