литейная форма для отливок с армирующими элементами и оснастка для ее изготовления

Формула изобретения

1. Литейная форма для изготовления отливок с армирующими элементами, содержащая верхнюю и нижнюю полуформы с горизонтальным разъемом, образующие рабочую полость, сообщенную через выпор с окружающей атмосферой, и знаки для установки армирующих элементов, отличающаяся тем, что полуформы выполнены вакуумно-пленочной формовкой и изолированы от окружающей атмосферы термопластичными герметизирующими пленками, на полуформах выполнены опорные болваны, контактирующие друг с другом по плоскости разъема, знаки расположены в болванах по обе стороны от рабочей полости каждой из полуформ и выполнены в виде двух сквозных полуотверстий, соответствующих поперечному сечению армирующих элементов, при этом отношение высоты каждого болвана к радиусу или половине толщины армирующего элемента в месте знаков составляет 1,2 - 1,5.

2. Литейная форма по п. 1, отличающаяся тем, что она установлена в комплекте из не менее двух полуформ, расположенных с промежутками последовательно в линию и связанных между собой единым армирующим элементом.

3. Оснастка для изготовления литейных форм, предназначенная для изготовления отливок с армирующими элементами, содержащая формовочный стол для вакуумно-пленочной формовки, модельную плиту с моделью, оформляющей рабочую полость полуформы, опоку с фильтрующими элементами и перфорированную проставку, установленную между модельной плитой и опокой, отличающаяся тем, что проставка выполнена в виде рамки единой для верхней и нижней полуформ, установленной с возможностью формирования по опорному контуру опок болванов со знаковыми частями для установки единого армирующего элемента между полуформами, и имеющей высоту, равную высоте болвана.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству, а, именно к литейным формам, изготовленным вакуумно-пленочной формовкой и оснасткам для литейных форм, предназначенных для изготовления армированных отливок, в которых армирующий элемент по длине превышает габариты литейной формы. К ним относятся преимущественно ограды, решетки и тому подобные изделия с художественными литыми фрагментами, а также литые заготовки типа тел вращения с армирующими элементами в качестве валов.

Известно техническое решение, сущность которого заключается в том, что полуформы, изготовленные вакуумно-пленочной формовкой выполняют с высокими болванами и глубокими карманами, впадинами (см. авт. свид. СССР N 801981, МКИ B 22 D 27/04, заявл. 31.07.78 г., опубл. 07.02.81 г., Б.И. N 5).

Известна также литейная форма, изготовленная вакуумно-пленочной формовкой, содержащая верхнюю и нижнюю полуформы, каждая из которых имеет вакуумные камеры, сухой формовочный материал, заключенный между герметизирующими элементами, рабочую полость, верхняя часть которой через канал сообщена с атмосферой, и литниковую систему, при этом упомянутый канал выполнен по разъему формы, а верхняя полуформа по разъему выполнена с впадиной, нижняя - с выступом, образующим между собой щель, сообщенную с каналом (см. авт. свид. СССР N 599909, МКИ B 22 C 9/00, заявл. 02.08.76, опубл. 30.03.78, БИ N 12).

Однако, наиболее близким аналогом по технической сущности, принятым в качестве прототипа, является литейная форма для изготовления отливок с армирующими элементами, содержащая верхнюю и нижнюю полуформы с горизонтальным разъемом, образующую рабочую полость, сообщенную через выпор с окружающей атмосферой, и знаки для установки армирующих элементов (см. Смеляков Н.Н. Армированные отливки. Машгиз, 1958, с. 96-97, фиг.77)

Среди недостатков прототипа литейной формы следует отметить необходимость изготовления стержней, которые служат знаками для армирующего элемента, что связано с дополнительными затратами на изготовление стержневых ящиков и увеличением трудоемкости по изготовлению литейной формы.

Общим недостатком известных технических решений и прототипа является невозможность изготовления отливок с армирующими элементами, превышающими по длине размеры литейных форм, или необходимость изготавливать отливки с короткой арматурой в пределах размеров литейных форм с последующим свариванием частей, что увеличивает трудоемкость. Известна также оснастка для изготовления литейных форм, содержащая формовочный стол для вакуумной формовки, модельную плиту с моделью, оформляющей рабочую полость полуформ в опоках с фильтрующими элементами, и перфорированный экран, установленный между модельной плитой и опокой (см. авт. свид. СССР N 891200 МКИ B 22 C 7/00, заявл. 04.04.80, опубл 23.12.81 БИ N 47). Среди существенных недостатков оснастки необходимо отметить невозможность изготовления форм для отливок с армирующими элементами, превышающими по длине габариты опок.

Однако, наиболее близким аналогом, принятым в качестве прототипа, является оснастка для изготовления литейных форм, содержащая формовочный стол для вакуумной формовки, модельную плиту с моделью, оформляющей рабочую полость в опоке, и многослойную проставку (прокладку) из полимерных пленок, установленную между модельной плитой и опокой (см. авт. свид. СССР N 821030, МКИ B 22 C 9/02 заявл. 18.06.79, опубл. 15.04.81, БИ N 14).

Среди существенных недостатков прототипа оснастки необходимо отметить следующие:

невозможность изготовления форм для отливок с армирующими элементами, превышающими по длине размеры литейных форм;

большой неоправданный расход полимерных пленок в виде многослойной проставки, расположенной между модельной плитой и опокой.

Предложенное техническое решение, включающее два объекта изобретения - два устройства, связанные единым изобретательским замыслом под общим названием "Литейная форма для отливок с армирующими элементами и оснастка для ее изготовления", направлено на решение задачи изготовления отливок с армирующими элементами, длина которых превышает размеры литейной формы, а также на снижение расхода термопластичной герметизирующей пленки, идущей на формовку. Решение указанной задачи достигается тем, что литейная форма для изготовления отливок с армирующими элементами, содержащая верхнюю и нижнюю полуформы с горизонтальным разъемом, образующие рабочую полость с горизонтальным разъемом, сообщенную через выпор с окружающей атмосферой, и знаки для установки армирующих элементов, отличающаяся тем, что полуформы выполнены вакуумно-пленочной формовкой и изолированы от окружающей атмосферы термопластичными герметизирующими пленками, на полуформах выполнены опорные болваны, контактирующие друг с другом по плоскости разъема, знаки расположены в болванах по обе стороны от рабочей полости каждой из полуформ и выполнены в виде двух сквозных полуотверстий, соответствующих поперечному сечению армирующих элементов, при этом отношение высоты каждого болвана к радиусу или половине толщины армирующего элемента в месте знаков составляет 1,2...1,5; кроме того, она установлена в комплекте из менее двух полуформ, расположенных с промежутками последовательно в линию и связанных между собой единым армирующим элементом (вместо одной крупногабаритной формы); оснастка для изготовления литейных форм, предназначенная для изготовления отливок с армирующими элементами, содержащая формовочный стол для вакуумно-пленочной формовки, модельную плиту с моделью, оформляющей рабочую полость полуформы, опоку с фильтрующими элементами и перфорированную проставку, установленную между модельной плитой и опокой, при этом проставка выполнена в виде рамки, единой для верхней и нижней полуформ, установленной с возможностью формирования по опорному контуру опок болванов со знаковыми частями для установки единого армирующего элемента между полуформами, и имеющей высоту, равную высоте болвана. Сопоставительный анализ существенных признаков прототипа и заявляемого технического решения для обоих объектов изобретения указывает на наличие отличительных признаков в устройствах, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения требованиям критерия "новизна". Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипами, у заявляемых объектов появляется новый технический результат - возможность изготовления отливок с армирующими элементами по длине превышающей габариты опоки, в том числе в комплекте из не менее двух форм, установленных последовательно в линию с промежутками между ними и связанных между собой единым удлиненным армирующим элементом. Предложенное техническое решение, кроме того, обеспечивает:

расширение технологических возможностей при изготовлении армированных отливок за счет смещения армирующих элементов относительно рабочей полости литейной формы, например, при изготовлении различных оград с литыми фрагментами, расположенными на разном расстоянии от конца армирующего элемента;

снижение расхода формовочного материала за счет того, что большая часть армирующего элемента расположена за пределами опок, меньших по размерам, но соответствующих габаритным размерам литых элементов, что приводит к снижению затрат электроэнергии, связанных с транспортировкой формовочного материала, просеиванием последнего, и к сокращению времени цикла операций формовки;

снижение расхода герметизирующей пленки за счет использования меньших опок или нескольких, не менее двух, установленных с промежутками в линию форм, размеры которых меньше единых армирующих элементов, но соответствуют габаритным размерам литых элементов.

Упомянутое выше позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет требованиям критерия "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых показаны:

на фиг. 1 - литейная форма для изготовления отливок с армирующими элементами;

на фиг. 2 - то же, разрез по А-А (фиг. 1);

на фиг 3 - оснастка для изготовления упомянутой литейной формы.

Литейная форма для изготовления отливок с армирующими элементами содержит верхнюю и нижнюю полуформы с горизонтальным разъемом, изготовленные в опоках 1 и 2 вакуумно-пленочной формовкой, образующие рабочую полость 3. Формовочный материал 4 изолирован от окружающей атмосферы герметизирующими пленками 5-6 и 7-8. Верхняя полуформа имеет стояк 9 с литниковой системой, разливочную чашу 10, выпор 11, через который рабочая полость 3 сообщена с окружающей атмосферой. Кроме того, опоки 1 и 2 имеют фильтрующие элементы 12 и 13 и патрубки 14 и 15 для подключения к вакуумной системе (на чертеже не показана) или для сообщения с атмосферой. На фиг. 1. показан армирующий элемент 16 диаметром d = 2R и опорный болван 17 высотой h, большей радиуса R или половины толщины армирующего элемента, при этом отношение h/R=1,2...1,5. Такое соотношение обеспечивает контакт по разъему опорных болванов, а увеличение отношения приводит к неоправданному увеличению расхода формовочного материала. Меньшее отношение не гарантирует плотного контакта по разъему формы. Крепежные детали и фиксирующие элементы (штыри), обеспечивающие точное положение каждой опоки 1 относительно модельной плиты 20 и опок 1 и 2 относительно друг друга, на чертежах не показаны. Установка не менее двух литейных форм, одна из которых изображена на фиг. 1, последовательно в линию с промежутками между ними и связанных между собой единым удлиненным армирующим элементом также не показана на чертежах.

Оснастка для изготовления литейных форм, предназначенных для изготовления отливок с армирующими элементами (см. фиг.3), содержит формовочный стол 18, модельную плиту 19 с моделью 20, перфорированную отверстиями диаметром 0,8 - 1,0 мм, проставку 21, выполненную в виде рамки высотой h, равной высоте болвана 17, согласно опорному контуру опок, и единой для верхней и нижней полуформ, а также модель знака 22. Проставка 21 установлена между модельной плитой 19 и опокой 1 (или 2) с возможностью формирования болвана 17 в каждой из полуформ. Модель знака 22 представляет собой установленный на модельной плите 19 перфорированный полуцилиндр радиусом R и предназначена для формирования полуотверстий и для последующей установки в них армирующих элементов 16.

Литейную форму для отливок с армирующими элементами изготавливают следующим образом: на формовочный стол 18 с модельной плитой 19, моделью 20, проставкой 21 и моделью знака 22 (вторая по другую сторону от модели 20 не показана) накладывают предварительно нагретую термопластичную герметизирующую пленку 5, которая после подключения полости формовочного стола 18 к вакуумной системе (на чертеже не показана) плотно облицовывает модель 20 со всеми элементами (литниковая система, выпор и т.п.), проставку 21 и модель знака 22, как показано на фиг.3. Затем на модельную плиту 19 устанавливают опоку 1 (или 2), которую заполняют сухим без связующего формовочным материалом 4. После вибрационного уплотнения формовочного материала 4 его изолируют от окружающей атмосферы герметизирующей пленкой 7, а после формирования заливочной чаши 10 опоку 1 подключают к вакуумной системе через патрубок 14 (вакуумная система на чертеже не показана) и фильтрующий элемент 12.

Аналогично изготавливают нижнюю полуформу в опоке 2 с фильтрующим элементом 13, патрубком 15, используя герметизирующие пленки 6 и 8.

После изготовления нижней полуформы в опоке 2 ее устанавливают на заливочный стол (на чертеже не показан), а в знаковые части, сформированные по модели знака 22 в виде полуотверстий, устанавливают армирующий элемент 16, после чего собирают обе полуформы в опоках 1 и 2, подключенные к вакуумной системе. Заливку металла производят через разливочную чашу 10, стояк 9 с литниковой системой, при этом выпор 11, сообщенный с атмосферой, обеспечивает поддержание перепада давления по обе стороны герметизирующих пленок 5 и 6 в процессе заполнения рабочей полости 3 расплавленным металлом (на чертеже не показан). После выдержки на затвердевание отливки литейную форму, подключенную к вакуумной системе, вместе с отливкой транспортируют на выбивную решетку, установленную над бункером (на чертеже не показаны). После отключения патрубков 14 и 15 вакуумной системы и сообщения их с атмосферой выбивка отливок производится автоматически. Отливка вместе с армирующим элементом 16, литниковой системой и выпором 11 после охлаждения поступает на обрубку и обдувку. Опоки 1 и 2 после выбивки отливок и формовочного материала 4 подаются на обдувку и охлаждение, а затем на повторную формовку.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает возможность изготовления отливок с удлиненными армирующими элементами, длина которых превышает размеры литейной формы, а использование малых опок, благодаря отличительным признакам, изложенным в формуле изобретения, обеспечивает расширение технологических возможностей за счет смещения армирующих элементов относительно рабочей полости литейной формы и позволяет получать по одной оснастке отливки, расположенные на различных расстояниях от конца армирующего элемента; снижение расхода формовочного материала и энергозатрат, связанных с транспортировкой и просеиванием формовочного материала; снижение расхода герметизирующих термопластичных пленок и энергозатрат, связанных с их нагревом при формовке; сокращение времени цикла операций за счет использования меньших объемов формовочного материала.

Кроме того, предложенное техническое решение обеспечивает прочное соединение арматуры с отливкой, что позволяет исключить дополнительные работы, связанные с креплением их относительно друг друга. Прочность соединения возрастает при нанесении рифления на армирующий элемент в местах соединения с отливкой.