устройство литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (лвкд)

Формула изобретения

Устройство для литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащее контейнер с размещенной в нем керамической формой, изготовленной по выплавляемым моделям, заформованной опорным материалом, разупрочняющимся после затвердевания отливки, размещенную под контейнером облицованную огнеупорным материалом камеру выжимания для заливки в нее расплава металла, механизм встречного перемещения контейнера и камеры для вытеснения расплава металла из камеры в форму, отличающееся тем, что опорный материал выполнен из легкоплавкого сплава.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в литейном производстве для изготовления отливок способом выжимания с кристаллизацией под давлением (ЛВКД) преимущественно в керамических формах, изготовленных по выплавляемым моделям.

Известно устройство для получения отливок выжиманием с кристаллизацией под давлением с использованием керамических форм, изготовленных по выплавляемым моделям (SU 1830203 A3, B22D 18/02, заявл. 07.02.89 г.).

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является техническое решение для получения отливок выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащее контейнер с размещенной в нем керамической формой, изготовленной по выплавляемым моделям, с наружными ребрами, заформованным опорным материалом, размещенную под контейнером облицованную огнеупорным материалом камеру выжимания для заливки в нее расплава металла, механизм встречного перемещения контейнера и камеры для вытеснения расплава металла из камеры в форму и последующей кристаллизации металла отливки в форме под давлением за счет сжатия жидкого остатка расплава в камере выжимания (К.А.Медведев, Н.Н.Чернов. Литье по выплавляемым моделям с кристаллизацией под давлением коррозионно-стойких сталей // Литейное производство, №1, 2006 г., с.20-23).

К недостаткам этого известного устройства следует отнести:

- большую трудоемкость изготовления керамических форм, т.к. ручная приклейка асбестового шнура на наружную поверхность формы трудоемка, что увеличивает себестоимость отливок;

- обычный опорный материал (кварцевый песок) имеет прочность на сжатие меньше механического давления, создаваемого им в расплаве металла, вытесненного в форму, при кристаллизации его под давлением и не препятствует разрушению керамической формы или ее деформации.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченных недостатков.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для литья выжиманием с кристаллизацией под давлением (ЛВКД), содержащем контейнер с размещенной в нем керамической формой, изготовленной по выплавляемым моделям, заформованную опорным материалом, разупрочняющимся после затвердевания отливки, размещенную под контейнером облицованную огнеупорным материалом камеру выжимания для заливки в нее расплава металла, механизм встречного перемещения контейнера и камеры для вытеснения расплава металла из камеры в форму, согласно изобретению опорный материал выполнен из легкоплавкого сплава.

Механическое давление, создаваемое в форме при ЛВКД, составляет обычно не более 1 МПа, поэтому в качестве опорного материала могут быть использованы легкоплавкиие сплавы, например Pb, Sb, Sn.

Легкоплавкий сплав металла после затвердевания отливок расплавляется и сливается из контейнера для повторного использования.

Высокая теплопроводность опорного материала способствует получению мелкого зерна в отливках.

Введение углубления в камеру выжимания с поршнем для подпрессовки позволяет осуществить кристаллизацию металла отливки под давлением с сокращением расхода металла в несколько раз. Например, при диаметре камеры выжимания, равным 250 мм, и диаметре вновь введенного углубления, равном 100 мм, расход материала на пресс-остаток уменьшается ˜ в 5 раз (при стальном литье).

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, на фиг.2 - контейнер с керамической формой, заформованный опорным материалом из стальной дроби, и электромагнит, расположенный снаружи контейнера.

В контейнере 1 размещена керамическая форма 2, заформованная опорным материалом. Под контейнером 1 расположена камера выжимания 4, облицованная слоем 5 жидкостекольной смеси. На камеру выжимания 4 установлен пуансон 6 с облицовкой 7 и литниковым ходом 8. В облицованную камеру выжимания 4 залит расплав 9 стали 45Л. В донной части камеры выжимания расположено углубление 10 (диаметром 100 мм при диаметре камеры выжимания 250 мм), в котором расположен поршень 11, связанный с силовым гидроцилиндром вертикального перемещения (не показано). Контейнер 1 и камера выжимания 4 снабжены механизмом встречного перемещения (не показано).

При использовании в качестве опорного материала ферромагнитных частиц (Фиг.2) контейнер 1 выполнен из стали Х18Н9Т, опорный слой 3 - из стальной дроби, а снаружи контейнера 1 расположен электромагнит 12.

Устройство работает следующим образом.

В контейнер 1 устанавливается керамическая форма 2 и заформовывается опорным материалом.

В облицованную камеру выжимания 4, установленную неподвижно, заливается расплав стали 45Л при температуре 1540°С, после чего на нее устанавливается пуансон 6. При достижении температуры расплава металла 9, равной 1490°С, включается привод вертикального перемещения контейнера 1 вниз, с заданной скоростью. При перемещении контейнера 1 нижний торец его упирается в пуансон 6, который перемещается в камере 4 и вытесняет расплав 9 из камеры 4 в керамическую форму 2 через литниковый ход 8. После заполнения формы 2 производится подпрессовка расплава в форме поршнем 11 при перемещении его вверх в углубление 10. При этом опорный материал противодействует разрушению керамической формы. Подпрессовка поршнем производится при создании давления в жидком расплаве, находящемся в углублении 10, в пределах 1 МПа. После затвердевания отливки производится отрыв пресс-остатка от отливки, легкоплавкий сплав металла расплавляется и сливается из контейнера, затем процесс повторяется.

Использование изобретения позволяет упростить изготовление керамических форм, повысить выход годного, а в целом - снизить себестоимость отливок.