CZ295357B6 - Způsob a zařízení pro lití do kokily - Google Patents

Abstract

Zařízení pro lití litiny obsahuje kovovou kokilu (100) mající vnější stěny (206, 208, 210) a vnitřní stěny (212, 213, 220). Vnitřní stěny (212, 213, 220) jsou ve styku s formou (300). Zařízení navíc obsahuje tlačné prostředky (400) pro vyvíjení proměnlivého tlaku na vnější stěny (206, 208, 210) kokily pro ovládání změn objemu roztaveného materiálu uvnitř kokily a ochlazovací prostředky (500) kokily pro proměnlivé ochlazování vnitřních stěn (212, 213, 220) řečené kokily.ŕ

Description

Způsob a zařízení pro lití do kokily

Oblast techniky

Přihlašovaný vynález se týká způsobu a zařízení pro lití litiny do kokily.

Dosavadní stav techniky

Způsob a zařízení pro výrobu litinových dílů litím do stacionární kovové formy, jejíž vnitřní stěny jsou potaženy vrstvou vytvrzovacího materiálu pro lití nebo pískem pro lití na syrovo, popisuje dokument SE C 506508, který je v tomto popisu zahrnut ve formě odkazu. Používá se troubovitá kovová forma, přičemž válcovitý, vzhůru otevřený prostor ve formě se potahuje izolačním formovacím materiálem. Roztavená litina se plní shora takovým způsobem, aby ochlazovací účinek formy a jejího potažení vytvářel směrovanou frontu tuhnutí od dolního konce potažení a vzhůru k prostoru nástavce u vrchu, kde se koná poslední fáze tuhnutí litiny.

Popisovaný způsob a zařízení vykazuje výborné výsledky v případě dílů majících stejnou tloušťku a poměrně tenké stěny, jako jsou válcové výplně, avšak je méně použitelné pro lití dílů s měnícím se příčným řezem a složitější geometrií, kde existují příliš velké rozdíly v poměru ochlazování mezi rozdílnými částmi odlitku. Avšak požadavky na zdokonalené mechanické vlastnosti kombinované s prostředky dobré tvárnosti takových slitinových materiálů, které se tradičně používají pro zdokonalování mechanických vlastností, nemohou být splněny, protože obrobitelnost je omezována v důsledku vysokého obsahu karbidu a lití je obtížné kvůli jeho tendenci ke smršťování.

Podstata vynálezu

Proto je hlavním účelem přihlašovaného vynálezu vyvinout způsob a zařízení pro tvarování litinových dílů s různými plochami příčných řezů a poměrně složitou geometrií v kokile v takových případech, kdy mechanické vlastnosti litého materiálu nejsou řízeny a určovány pouhým přidáváním legovacích materiálů.

Dalším účelem způsobu lití podle tohoto vynálezu je rozšíření rozsahu možností ovlivňování poměru rychlosti ochlazování odlitku, a to především s využitím teplotního rozsahu transformování perlitu, který umožňuje ještě další zdokonalování mechanických vlastností. Zvýšená rychlost ochlazování bude také zvyšovat produktivitu, neboli větší počet litých dílů za jednotku a času a výrobní jednotku.

Dalším účelem tohoto vynálezu je dosahování vysoké úrovně požadavků souvisejících s ochranou životního prostředí, snížená spotřeba formovacího materiálu nebo písku počítaná na jednotku hmotnosti odlitků s odpovídající sníženou spotřebou nanášeného formovacího materiálu nebo písku a významně zdokonalené obnovování vkládané energie.

V souladu s přihlašovaným vynálezem se tyto účely dosahují na základě vyvinutí zařízení pro lití litiny a toto zařízení obsahuje kokilu mající vnější stěny a vnitřní stěny, kdy vnitřní stěny jsou ve styku s formou, přičemž význačné je to, že řečené zařízení rovněž obsahuje tlačné prostředky pro vyvíjení proměnlivého tlaku na vnější stěny řečené formy, jakož i ochlazovací prostředky kokily pro proměnlivé ochlazování vnitřních stěn řečené kovové kokily.

Tloušťka stěny formy se volí tak, aby se dosahovala požadovaná rychlost přenosu horka, která je významná pro dosahování požadovaných mechanických vlastností litého dílu. Forma se výhodně zhotovuje z formovacího materiálu nebo písku pro lití na syrovo.

-1 CZ 295357 B6

Navíc je výhodné to, že k řečeným tlačným prostředkům patří hydraulický nebo pneumatický lis, který účinkuje na vnější stěny kovové kokilové formy.

Řečené ochlazovací prostředky kokily výhodně obsahují určitý počet chladicích okruhů rozvedených v řečené kovové kokile, nádrž obsahující chladicí médium, tepelný výměník a chladicí čerpadlo, přičemž řečené chladicí čerpadlo zajišťuje cirkulování chladicího média v chladicím potrubí, které propojuje řečené chladicí okruhy s řečenou nádrží obsahující chladicí médium s řečeným tepelným výměníkem a s řečeným chladicím čerpadlem.

Uvedené účely se dosahují v souladu s přihlašovaným vynálezem na základě způsobu výroby litinových dílů podle tohoto vynálezu, kde kovová kokila, která má vnější stěny a vnitřní stěny a ve které jsou vnitřní stěny ve styku s formou, se plní roztavenou litinou. Řečený způsob se vyznačuje tím, že se tlačnými prostředky vyvíjí proměnlivý tlak na vnější stěny řečené kovové kokily a že se ochlazovacími prostředky kokily proměnlivě ochlazují vnitřní stěny řečené kovové kokily v průběhu ochlazování odlitku.

Řečená forma se výhodně zhotoví z vytvrzujícího formovacího materiálu nebo písku pro lití na syrovo. Tloušťka stěn formy se volí tak, aby se dosahovala požadovaná rychlost ochlazování.

Tento způsob lití umožňuje lití materiálů majících nízký C-ekvivalent, jakož i materiálů majících vysoké úrovně karbidových stabilizačních legovacích materiálů, které se používají pro získání odlitků se značně velkou pevností v ohybu, mezí únavy a modulech pružnosti, jež ve svém souhrnu poskytují dobré mechanické vlastnosti.

Na základě lití materiálů s nízkým C-ekvivalentem a přidávání umírněných dávek karbidových stabilizačních legovacích materiálů lze získávat pevný materiál, který ve skutečnosti neobsahuje žádné karbidy a vykazuje dobrou obrobitelnost.

Tento způsob lití rovněž zajišťuje menší rozměrový rozptyl odlitků ve srovnání s výsledky konvenčního lití s použitím písku pro lití na syrovo.

Přehled obrázku na výkrese

Nyní bude proveden podrobnější popis výhodných provedení přihlašovaného vynálezu s odkazem na připojené vyobrazení, na němž:

obr. 1 předvádí schematický příčný řez zařízením pro lití litiny do kokily podle přihlašovaného vynálezu.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 předvádí zařízení pro lití litiny do kokily 100 podle přihlašovaného vynálezu. Toto zařízení zahrnuje tuhou, tlustostěnnou, kovovou kokilu 100, která obsahuje boční součásti 200 vrchní součást 205 a spodní součást 207. Každá z bočních součástí 200 má vnější stěnu 210, která se nachází dále od dutiny 150 formy, do níž se lije roztavená litina, a vnitřní stěnu 220, která se nachází v blízkosti formy 300. Vrchní součást 205 má odpovídající vnější stranu 206 a vnitřní stranu 212. Podobně spodní součást 207 má vnější stranu 208 a vnitřní stranu 213. Tloušťka stěny 330 formy se volí tak, aby se dosahovala požadovaná rychlost přenášení horka. Materiál formy, tloušťka stěn, tlak a teplota ovlivňují seřizování rychlosti přenášení horka, takže tenká stěna bude podporovat velkou rychlost ochlazování, zatímco stěny s velkou tloušťkou bude podporovat malou rychlost ochlazování. Forma 300 se zhotovuje s použitím známých způsobů, alternativně pak ve vzduchovém pěchovacím stroji na jádra, ve formovacím stroji na jádra nebo

-2CZ 295357 B6 manuálním zpracováváním s použitím vytvrzujícího, izolačního formovacího materiálu, do něhož se přimíchává přiměřené množství známého organického nebo anorganického pojivového činidla nebo písku pro lití na syrovo. Formování se provádí s použitím šablony, podle níž se tvaruje dutina 150 formy. Tloušťka stěny 330 formy se generuje s použitím konvenčních prostředků, alternativně pak v jádrové skříni nebo podle výšky bloku formu. Forma 300 výhodně obsahuje první část 310 formy a druhou část 320 formy. Obě části 310 a 320 formy se spojují s použitím prostředků lepených nebo šroubových spojů po sestavení jádra, pokud je takové jádro potřebné. Forma 300 se umisťuje do kokily 100, přičemž boční součásti 200, vrchní součást 205 a spodní součást 207 kokily 100 uzavírají formu 300 pomocí jednoho nebo několika tlačných prostředků 400. Roztavený materiál se lije do formy přes vstupní otvor 160, který vede do dutiny 150 formy. Vstupní otvor se zhotovuje s použitím známých postupů a způsobů.

Na základě uvedeného konstrukčního řešení existuje možnost vyvíjení proměnlivého tlaku na boční součásti 200, vrchní součást 205 a spodní součást 207 kokily s použitím tlačných prostředků 400, které jsou uspořádány v sestavě kokily. Výhodnými tlačnými prostředky 400 jsou hydraulické nebo pneumatické lisy, jež jsou upraveny pro účinkování na příslušné vnější stěny 206, 208 a 210 kokily. V důsledku tuhnutí roztaveného materiálu v kokile 100 se projevuje zmenšování objemu (například při formování austenitu) a zvětšování objemu (například při formování grafitu) v průběhu rozdílných fází transformování. Tyto změny objemu budou větší nebo menší v závislosti na činitelích, jako je rozměrový vztah mezi roztaveným materiálem, očkování, úpravy taveniny atd. Na základě možného ovládání tlaku vyvíjeného na příslušné vnější stěny 206, 208 a 210 kokily rovněž existuje možnost částečného ovládání síly, která způsobuje přemisťování zbytkového roztaveného materiálu z oblastí, v nichž se objem zvětšuje, do oblastí, v nichž se objem zmenšuje, aniž by tento materiál byl vtlačován do formy nebo jádra nebo by docházelo k vytváření řediny.

Zařízení podle tohoto vynálezu je také vybaveno ochlazovacími prostředky 500 pro proměnlivé ochlazování kokily, které účinkují na příslušné vnitřní stěny 212, 213 a 220 kokily. Ochlazovací prostředky 500 pro ochlazování kokily obsahují několik, výhodně šest, chladicích okruhů 520, které jsou rozvedeny v nebo na bočních součástech 200, vrchní součásti 205 a spodní součásti 207 kokily. Ochlazovací prostředky 500 výhodně obsahují chladicí nádrž 530, která obsahuje zásobu chladicího média, jakým může být voda, tepelný výměník 540 pro regeneraci tepla z chladicího média a chladicí čerpadlo 550 pro zajišťování oběhu chladicího média v chladicím potrubí 510 vedoucím do chladicích okruhů 520 a z chladicích okruhů 520.

Dutina 150 formy se ochlazuje účinkem chladicího média cirkulujícího v kokile 100 v průběhu celého postupu lití. Regulování rychlosti ochlazování se provádí na základě vyhodnocování rychlosti přenosu horka, kterou vykazuje stěna 330 formy, rychlosti přenosu horka, jež vykazuje vnitřní stěna 220 kokily, a dále na základě parametrů dutiny 150 a teploty chladicího média. Přenos horka také ovlivňuje stlačování, které provádějí tlačné prostředky 400. Rychlost ochlazování se ovladatelně sleduje v průběhu celého procesu ochlazování až do úplného dokončení transformace perlitu, aby byly dosaženy požadované mechanické vlastnosti odlitku; to znamená, že velká rychlost ochlazování bude poskytovat velkou pevnost. Rychlost ochlazování v průběhu fáze transformace perlitu se může zvyšovat v důsledku otevírání kokily tehdy, když je teplota odlitku nad teplotou transformace perlitu. Ochlazování vzduchem, které se pak koná, zvyšuje rychlost ochlazování, což ve svém důsledku dále poskytuje dokonce větší pevnost. Naopak existuje možnost snižování rychlosti ochlazování tím, že otevření kokily se provádí tehdy, když je teplota v austenitickém rozsahu. Okamžitě po otevření se odlitek noří do izolujícího média a tímto izolačním médiem se pokrývá, po čemž následuje udržování odlitku v tomto stavu do té doby, než teplota odlitku klesne pod teplotu transformace perlitu. Tento způsob se může také používat pro omezování pnutí v litém dílu, avšak v takovém případě se odlitek musí udržovat v izolačním médiu tak dlouho, až v případě litiny klesne teplota pod 200 °C. Otevírání kokily se může provádět před nebo po fázi transformace perlitu v závislosti na požadovaných mechanických vlastnostech.

-3CZ 295357 B6

Tento vynález se výhradně neomezuje na provedení ukázaná na vyobrazení nebo popsaná v předcházejícím textu, avšak může se modifikovat v roztoku připojených patentových nároků. Například existuje možnost sestavování formy z více než dvou formových dílů, což lze například provádět na základě sestavování tří nebo čtyř dílů do podoby jedné celistvé formy.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Zařízení pro lití litiny, které obsahuje kokilu (100) mající vnější stěny (206, 208, 210) a vnitřní stěny (212, 213, 220), kde řečené vnitřní stěny jsou ve styku s formou (300), vyznačující se tím, že dále obsahuje tlačné prostředky (400) pro vyvíjení proměnlivého tlaku na vnější stěny (206, 208, 210) kokily a ochlazovací prostředky (500) kokily pro proměnlivé ochlazování vnitřních stěn (212,213,220) řečené kokily.
2. 2. Zařízení pro lití litiny podle nároku 1, vyznačující se tím, žekřečeným tlačným prostředkům (400) patří hydraulické nebo pneumatické lisy, které jsou uspořádány tak, aby účinkovaly na vnější stěny (206, 208, 210) řečené kokily.
3. 3. Zařízení pro lití litiny podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, žek řečeným ochlazovacím prostředkům (500) kokily patří výhodně určitý počet chladicích okruhů (520) rozvedených v řečené kokile (100), nádrž (530) obsahující chladicí médium, tepelný výměník (540) a chladicí čerpadlo (550), přičemž řečené chladicí čerpadlo zajišťuje cirkulování chladicího média v chladicím potrubí (510), které propojuje řečené chladicí okruhy (520) s řečenou nádrží (530) obsahující chladicí médium, s řečeným tepelným výměníkem (540) a s řečeným chladicím čerpadlem (550).
4. 4. Zařízení pro lití litiny podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž3, vyznačující se tím, že stěna (330) řečené formy má tloušťku, která se pro získání požadovaných mechanických vlastností litého materiálu volí tak, aby se dosahovala požadovaná rychlost přenosu horka.
5. 5. Zařízení pro lití litiny podle kteréhokoli z předcházejících nároků laž4, vyznačující se tím, že řečená forma (300) se zhotovuje z vytvrzujícího formovacího materiálu nebo písku pro lití na syrovo.
6. 6. Způsob výroby litinových odlitků, podle něhož se kovová kokila (100), která má vnější stěny (206, 208, 210) a vnitřní stěny (212, 213, 220), kde řečené vnitřní stěny jsou ve styku sformou (300), plní roztavenou litinou, vyznačující se tím, že se tlačnými prostředky (400) vyvíjí proměnlivý tlak na vnější stěny (206, 208, 210) řečené kovové kokily a že se ochlazovacími prostředky (500) proměnlivě ochlazují vnitřní stěny (212, 213, 220) řečené kokily v průběhu ochlazování odlitku.
7. 7. Způsob výroby litinových odlitků podle nároku 6, vyznačující se tím, že řečená forma (300) se zhotoví z vytvrzujícího formovacího materiálu nebo písku pro lití na syrovo.
8. 8. Způsob výroby litinových odlitků podle nároku 6, vyznačující se tím, že k řečeným tlačným prostředkům (400) patří hydraulické nebo pneumatické lisy, které se uspořádají tak, aby účinkovaly na vnější stěny (206,208, 210) řečené kokily.
9. 9. Způsob výroby litinových odlitků podle nároku 6 nebo 7, vyznačující se tím, že k řečeným ochlazovacím prostředkům (500) kokily patří výhodně určitý počet chladicích okruhů (520) rozvedených v řečené kokile (100), nádrž (530) obsahující chladicí médium, tepelný

   -4CZ 295357 B6 výměník (540) a chladicí čerpadlo (550), kdy se řečeným chladicím čerpadlem zajišťuje cirkulování chladicího média v chladicím potrubí (510), které propojuje řečené chladicí okruhy (520) s řečenou nádrží (530) obsahující chladicí médium, s řečeným tepelným výměníkem (540) a s řečeným chladicím čerpadlem (550).
10. 10. Způsob výroby litinových odlitků podle kteréhokoli z předcházejících nároků 6 až 8, vyznačující se tím, že stěna (330) řečené formy má tloušťku, která se pro získání požadovaných mechanických vlastností litého materiálu volí tak, aby se dosahovala požadovaná rychlost přenosu horka.