аппарат для плавки и центробежно-вакуумного литья

Формула изобретения

Аппарат для плавки и центробежно-вакуумного литья металлов, содержащий корпус, сообщенный с вакуумной системой, газопроницаемую опоку, расположенную в корпусе, привод вращения с подшипниковым узлом, емкость предварительного разрежения, отличающийся тем, что он снабжен керамическим или графитовым плавильным тиглем, установленным в корпусе на подшипниковом узле привода и выполненным с конической внутренней поверхностью, расширяющейся кверху, при этом на плавильном тигле установлена опока, снабженная крышкой и выполненная в виде диска с кольцевой полостью центрального литника, соединенного с полостями для изделий, расположенными в опоке радиально в горизонтальной плоскости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, используемым в литейном производстве, и может быть использовано в ювелирной промышленности.

Известны различные устройства, используемые при литье по выплавляемым моделям сплавов драгоценных металлов.

Например, плавильно-заливочная установка [1], предназначенная для плавки металла и заливки его центробежным способом. Установка состоит из плавильной печи сопротивления, механизма опрокидывания печи с противовесом и центробежного устройства, приводящего печь во вращение. В нижней части (корпусе) установки размещены трансформатор тока, приводной агрегат, а также распределительное устройство. На панели корпуса расположены ступенчатый переключатель для регулирования силы тока печи, амперметр, сигнальная лампа, а также две кнопки включения и выключения плавильного устройства. На крышке корпуса установлен механизм для опрокидывания плавильного устройства при соответствующей частоте его вращения. Состоит он из расцепляющего устройства и гидравлических тормозов, препятствующих резкому опрокидыванию тигля и возможному прорыву жидкого металла.

Недостатком этой установки являются ее большие габариты и то, что плавка металла производится на открытом воздухе, что приводит к потерям металла. Кроме того, наличие центрального литника (стояка) - также отрицательное явление, т.к. металл, образующий литник, должен переплавляться повторно, безвозвратные потери металла при этом также возрастают.

Известна установка «Вакуум-металл» [1] для литья методом вакуумного всасывания. Она состоит из рабочей камеры, камеры предварительного разрежения, вакуумного насоса и пульта управления, на котором расположены манометр, сигнальная лампа и выключатель насоса. Для соединения рабочей камеры с камерой предварительного разрежения предусмотрен вакуумный затвор с рукояткой. В верхней части рабочей камеры имеется фланец с кольцевой уплотнительной прокладкой. Работает установка следующим образом. В камере предварительного разрежения с помощью насоса создается вакуум. Прокаленная опока устанавливается на фланец тигля, и литейная форма заливается жидким металлом. Далее поворотом рукоятки вакуумного затвора рабочая камера соединяется с камерой предварительного разрежения. При этом давление на стенки газопроницаемой опоки уменьшается (становится значительно меньше атмосферного) и атмосферное давление, действуя на поверхность жидкого металла, заставляет его заполнять литейную полость формы. Разность между атмосферным давлением и давлением в литейной форме создает искусственное избыточное давление жидкого металла на стенки формы, обеспечивая этим качественное воспроизведение в отливке рельефа поверхности модели.

Недостатками этой установки являются: отдельная плавка металла и наличие центрального литника, эти недостатки приводят к безвозвратным потерям металла.

Наиболее близким из числа известных по технической сущности и достигаемому результату является устройство для центробежного литья [2], содержащее корпус, в котором установлена перфорированная опока, подшипниковую опору, привод вращения, при этом корпус сообщен с системой вакуумирования. С целью улучшения качества литья за счет лучшего вакуумирования опока выполнена с фланцем, который размещен между подшипниковыми опорами, смонтированными на корпусе. Установка работает следующим образом. Перед заливкой металла в рабочей камере создается разрежение, а в камере предварительного разрежения создается более глубокий вакуум. Включается привод вращения и через клиновой ремень и шкив вращение передается на опоку модельного блока. Литьевая форма заливается металлом и одновременно поворотом рукоятки вакуумного затвора рабочая камера соединяется с камерой предварительного разрежения. При этом за счет взаимодействия центробежных сил и разницы давлений снаружи и изнутри на стенки газопроницаемой опоки литьевая полость качественно заполняется жидким металлом. При этом получается хорошее качество рельефа поверхности изделий, причем последние не имеют усадочных раковин и рыхлости.

Недостатком описанной установки является наличие большого центрального литника, который впоследствии подвергается повторной переработке с новыми безвозвратными потерями металла.

Цель изобретения - создание аппарата для плавки и литья драгоценных металлов, обеспечивающего высокое качество литья и способствующего уменьшению безвозвратных потерь металла.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемый аппарат состоит из плавильного тигля 1 (фиг.1) с конической внутренней поверхностью (расширяющейся к верху), установленного внутри корпуса 4 на подшипниковом узле 2 привода вращения 3. Корпус 4 через вакуумный клапан 6 соединен с емкостью 5 предварительного разрежения. На плавильном тигле установлена газопроницаемая опока 7, которая выполнена в виде диска с расположенными радиально в одной горизонтальной плоскости полостями 8 для заливки металла, центральный литник при этом выполнен кольцевым.

Плавильный тигель может быть керамическим или графитовым, а плавка металла может осуществляться с помощью токов высокой частоты или электрическими нагревателями сопротивления. Тигель с опокой закрываются поворотной крышкой, установленной на оси.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где 1 - плавильный тигель, 2, 10 - подшипниковые узлы, 3 - привод вращения, 4 - корпус аппарата, 5 - емкости предварительного разрежения, 6, 12 - вакуумные клапаны, 7 - опока, 8 - горизонтально установленные полости (формы для изделий), 9 - крышка, 11 - расплавляемый металл.

Работает аппарат следующим образом. Внутрь плавильного тигля 1 кладут металл. На тигель устанавливают прокаленную газопроницаемую опоку 7 и закрывают крышку 9. Внутри корпуса и в емкости предварительного разрежения создается вакуум, и при достижении заданных значений разрежения закрывается вначале клапан 6, а затем клапан 12 (после создания более глубокого вакуума в камере 5 предварительного разрежения), после чего включается устройство плавки металла. После того как металл расплавится, включается привод вращения аппарата 3 и открывается клапан 6 (для создания более глубокого вакуума в корпусе аппарата). За счет центробежных сил и вакуумирования корпуса аппарата жидкий металл по конической внутренней поверхности тигля течет внутрь опоки и заполняет полости 8 (формы изделий). Заполняемость форм и качество получаемых изделий хорошие благодаря воздействию на расплав центробежных сил и вакуумирования корпуса аппарата. Выполнение опоки с горизонтальным, радиальным расположением полостей будущих ювелирных изделий позволяет выполнить центральный литник кольцевым и существенно снизить его вес, или даже полностью исключить литник. Уменьшение или устранение центрального литника снижает энергозатраты за счет снижения количества расплавляемого металла, а также снижает безвозвратные потери драгоценного металла за счет снижения угара при плавке меньшего количества металла (угар при плавке и литье золота составляет 0,1-0,2%, серебра - 0,2-0,5%). Кроме того, меньше драгоценного металла (за счет уменьшения или ликвидации центрального литника) будет подвергаться повторной плавке, что также ведет к снижению безвозвратных потерь металла.

Источники информации

1. Технология ювелирного производства. - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1978, с.60-62.

2. Авторское свидетельство СССР №1770055, кл. В22D 13/10, заявл. 19.06.90, опубл. 23.10.92.