RU172235U1 - DETACHABLE COBLE FOR CASTING OF LIGATURE INGOTS FOR ALUMINUM ALLOYS - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области литейного производства. Разъемный кокиль содержит отъемные боковые стенки 1 с литейными полостями и средствами крепления, установленную между боковыми стенками вставку 2 с литейными полостями, выполненными на обеих сторонах вставки, и литниковую систему. Литейные полости выполнены с закруглением вертикальных стенок и дна. Радиус закругления вертикальных стенок и дна литейной полости составляет 0,06-0,15 длины слитка, высота литейной полости составляет 0,5-0,8 длины слитка, ширина - 0,1-0,3 длины слитка. В боковых стенках и во вставке выполнена система охлаждаемых каналов в виде змеевика со штуцерами для подвода и вывода охлаждающей жидкости. Благодаря тонкостенной конфигурации отливки и дополнительного охлаждения в отъемных частях кокиля увеличена интенсивность теплоотвода от затвердевающей отливки и скорость кристаллизации. Достигается получение лигатурных слитков с равномерным распределением интерметаллидов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.The utility model relates to the field of foundry. The detachable chill mold comprises detachable side walls 1 with casting cavities and fastening means, an insert 2 with casting cavities made on both sides of the insert installed between the side walls, and a gating system. Casting cavities are made with a rounded vertical wall and bottom. The radius of curvature of the vertical walls and the bottom of the casting cavity is 0.06-0.15 of the length of the ingot, the height of the casting cavity is 0.5-0.8 of the length of the ingot, the width is 0.1-0.3 of the length of the ingot. In the side walls and in the insert, a system of cooled channels is made in the form of a coil with fittings for supplying and outputting coolant. Due to the thin-walled configuration of the casting and additional cooling in the detachable parts of the chill mold, the heat removal rate from the hardened casting and the crystallization rate are increased. EFFECT: obtaining alloyed ingots with uniform distribution of intermetallic compounds. 2 s.p. f-ly, 4 ill., 1 ave.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к области литейного производства и предназначено для литья лигатурных слитков в кокиль для сплавов на основе алюминия.The utility model relates to the field of foundry and is intended for casting ligature ingots in a chill mold for aluminum-based alloys.

Уровень техникиState of the art

Известна изложница для отливки цветных металлов, предназначенная для изготовления слитка в результате охлаждения и затвердевания массы расплавленного жидкого металла, содержащая оболочку с отверстием, причем оболочка имеет донную часть, внутреннюю поверхность, некоторая часть которой является поверхностью охлаждения S залитого жидкого металла, и по меньшей мере один формообразующий элемент для формирования по меньшей мере одного элемента фиксации, одного элемента, облегчающего укладку слитков в штабель, или одного элемента, облегчающего манипулирование со слитком. Поверхность охлаждения S имеет по меньшей мере один плоский элемент S_i, образующий частично или полностью донную часть изложницы, при этом на плоскости P_i касательной к определенному плоскому элементу S_i или к каждому из плоских элементов S_i, расположена по меньшей мере одна точка C такая, что все отрезки прямой D, соединяющие любую точку R поверхности охлаждения S с точкой С, проходят только внутри изложницы, причем площадь плоского элемента S_i или общая площадь плоских элементов S_i составляет, по меньшей мере, 10% от поверхности охлаждения S (патент RU №2335375, МПК B22D 3/00, опубл. 10.10.2008 г.).Known mold for casting non-ferrous metals, intended for the manufacture of an ingot as a result of cooling and solidification of the mass of molten liquid metal, containing a shell with a hole, and the shell has a bottom part, an inner surface, some of which is a cooling surface S of the molten liquid metal, and at least one forming element for forming at least one fixing element, one element that facilitates stacking of ingots, or one element, facilitate general manipulation with the ingot. The cooling surface S has at least one flat element S _i forming partly or completely the bottom of the mold, while at least one point C is located on the plane P _i tangent to a specific flat element S _i or to each of the flat elements S _i such that all segments of line D connecting any point R of the cooling surface S with point C extend only inside the mold, and the area of the flat element S _i or the total area of the flat elements S _i is at least 10% of the cooling surface S ( pa tent RU No. 23335375, IPC B22D 3/00, publ. 10.10.2008).

Недостатком данной изложницы является низкая скорость кристаллизации, так как используется принцип естественной конвекции и отсутствие дополнительного охлаждения формы.The disadvantage of this mold is the low crystallization rate, since the principle of natural convection and the absence of additional cooling of the mold are used.

Также известна вертикальная разъемная изложница для отливки слитков, содержащая поддон, отъемные боковые стенки, торцовые стенки и клиновые средства крепления боковых стенок к торцевым, в которой каждая боковая стенка с двух сторон по высоте снабжена фланцами, опорная поверхность которых контактирует с боковой поверхностью торцовых стенок, а последние снизу выполнены с клинообразными пазами, в которых размещены нижние торцы фланцев боковых стенок (патент SU 599913, МПК B22D 7, опубл. 30.03.1978 г.).A vertical split mold for casting ingots is also known, comprising a pallet, detachable side walls, end walls and wedge means for fastening the side walls to the end walls, in which each side wall is provided with flanges on both sides in height, the supporting surface of which contacts the side surface of the end walls, and the latter from the bottom are made with wedge-shaped grooves in which the lower ends of the flanges of the side walls are placed (patent SU 599913, IPC B22D 7, publ. 03/30/1978).

Недостатком этой изложницы является также низкая скорость кристаллизации отливки, что является нежелательным эффектом при литье лигатурных слитков. Также из недостатков можно отметить сложность конструкции из-за большого количества отъемных элементов и клиновых средств скрепление этих стенок.The disadvantage of this mold is also the low crystallization rate of the casting, which is an undesirable effect when casting master alloys. Also of the disadvantages, it is possible to note the complexity of the design due to the large number of detachable elements and wedge means fastening these walls.

Прототипом полезной модели является вертикальная разъемная изложница для литья чушек модифицирующих лигатур (патент RU 2226446, МПК B22D 3/00, B22D 15/00, опубл. 10.04.2004 г.), содержащая отъемные боковые стенки и средства крепления, в которой на внутренних поверхностях боковых стенок выполнены выработки, симметрично которым выполнены выработки на обеих сторонах вставки, установленной между боковыми стенками, выработки образуют две сужающиеся книзу литейные полости с закругленными торцевыми стенками и дном, каждая из которых снабжена литниковой системой, выполненной в виде литейной воронки с закругленным снизу литейным стояком, одни торцы боковых стенок изложницы снабжены приливами, соединенными между собой цилиндрической осью, а другие торцы боковых стенок изложницы снабжены зажимом, при этом литейные полости имеют следующие размеры, мм: радиус закругления торцевых стенок и дна R=20-25, длина L=480-500, высота Н=250-260, ширина верхней части а=25-32, ширина нижней части b=18-22, а литниковая система имеет следующие размеры, мм: диаметр литейной воронки d=60-80, толщина литейного стояка c=12-15, высота литниковой системы h=230-240, длина литниковой системы l=90-100.The prototype of the utility model is a vertical detachable mold for casting ingots of modifying alloys (patent RU 2226446, IPC B22D 3/00, B22D 15/00, publ. 04/10/2004), containing detachable side walls and fasteners, in which on the inner surfaces sidewalls made workings, symmetrically which made workings on both sides of the insert installed between the side walls, workings form two tapering molding cavities with rounded end walls and a bottom, each of which is equipped with a sprue system m made in the form of a casting funnel with a casting riser rounded below, one end of the side walls of the mold is provided with tides interconnected by a cylindrical axis, and the other ends of the side walls of the mold are equipped with a clamp, while the casting cavities have the following dimensions, mm: radius of curvature of the end walls and bottom R = 20-25, length L = 480-500, height H = 250-260, width of the upper part a = 25-32, width of the lower part b = 18-22, and the gating system has the following dimensions, mm: diameter casting funnel d = 60-80, the thickness of the casting pipe c = 12-15, the height of the sprues th system h = 230-240, the length of the gating system l = 90-100.

Недостатком данной конструкции является большая масса заливаемого металла, что может привести к длительной кристаллизации, которая в свою очередь способствует образованию ликвации.The disadvantage of this design is the large mass of the poured metal, which can lead to prolonged crystallization, which in turn contributes to the formation of segregation.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задачей заявляемой полезной модели является повышение качества получаемых лигатурных слитков с равномерным распределением интерметаллидов.The objective of the claimed utility model is to improve the quality of the resulting ligature ingots with a uniform distribution of intermetallic compounds.

Технический результат при этом заключается в увеличении скорости кристаллизации, за счет повышения интенсивности теплоотвода от затвердевающей отливки благодаря тонкостенной конфигурации отливки и дополнительного охлаждения в отъемных частях кокиля.The technical result in this case is to increase the crystallization rate by increasing the heat removal rate from the hardened casting due to the thin-walled configuration of the casting and additional cooling in the detachable parts of the chill mold.

Технический результат достигается тем, что в разъемном кокиле для литья слитков, содержащем боковые стенки с литейными полостями и средствами крепления, установленную между боковыми стенками вставку с литейными полостями на обеих сторонах вставки, и литниковую систему, причем литейные полости выполнены с закруглением вертикальных стенок и дна, в боковых стенках и во вставке выполнена система охлаждаемых каналов в виде змеевика со штуцерами для подвода и вывода охлаждающей жидкости, при этом радиус R закругления вертикальных стенок и дна литейной полости составляет 0,06-0,15 длины слитка, высота литейной полости Н составляет 0,5-0,8 длины слитка, ширина литейной полости а составляет 0,1-0,3 длины слитка, а на продольных сторонах вставки выполнены центрирующие штыри, которые, при скреплении кокиля совпадают с отверстиями, выполненными на боковых стенках.The technical result is achieved by the fact that in a detachable chill mold for casting ingots containing side walls with casting cavities and fastening means, an insert with casting cavities installed on both sides of the insert installed between the side walls and a gating system, and the casting cavities are made with rounded vertical walls and bottom , in the side walls and in the insert a system of cooled channels is made in the form of a coil with fittings for supplying and outputting coolant, while the radius R of curvature of the vertical walls and bottom and the casting cavity is 0.06-0.15 of the length of the ingot, the height of the casting cavity N is 0.5-0.8 of the length of the ingot, the width of the casting cavity a is 0.1-0.3 of the length of the ingot, and on the longitudinal sides of the insert centering pins, which, when fastening the chill mold, coincide with the holes made on the side walls.

Предлагаемое устройство дополняют частные случаи его выполнения.The proposed device is complemented by special cases of its implementation.

Диаметр охлаждаемых каналов может составлять от 0,02 до 0,05 длины слитка, а высота литниковой системы d может составлять 0.5-0.7 длины слитка.The diameter of the cooled channels can be from 0.02 to 0.05 of the length of the ingot, and the height of the gating system d can be 0.5-0.7 of the length of the ingot.

Приведенные выше варианты частного выполнения устройства не являются единственно возможными. Допускаются различные модификации и улучшения,The above options for private execution of the device are not the only ones possible. Various modifications and improvements are allowed,

не выходящие за пределы области действия полезной модели, определенной первым пунктом формулы.not exceeding the scope of the utility model defined by the first paragraph of the formula.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Устройство поясняется фигурами, где на фиг. 1 представлен общий вид кокиля в изометрии, на фиг. 2 представлен вид внутренней стороны боковой стенки, на фиг. 3 продольное вертикальное сечение центральной вставки, на фиг. 4 продольное вертикальное сечение боковой стенки.The device is illustrated by figures, where in FIG. 1 is a perspective view of a chill mold in isometric view; FIG. 2 is a view of the inner side of the side wall; FIG. 3 is a longitudinal vertical section through the center insert; FIG. 4 longitudinal vertical section of the side wall.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Конструкция кокиля содержит следующие конструктивные элементы: отъемные боковые стенки 1 и установленную между ними вставку 2. Внутри боковых стенок 1 и вставки 2 выполнена система каналов 3 в виде змеевика. Система каналов выполняется, например, методом сверления горизонтальных и вертикального каналов с перекрытием пересечений внутренних полостей каналов заглушками 4 и образующих форму единого канала в виде змеевика. С внутренней стороны боковые стенки 1 и продольные стенки вставки 2 имеют литейные полости. Также, для удобства транспортировки, на вставке 2 закреплена с возможностью снятия ручка 5. Для надежного и точного скрепления кокиля на продольных сторонах вставки 2 выполнены центрирующие штыри 6, которые, при скреплении кокиля совпадают с отверстиями 7, выполненными во внутренних сторонах боковых стенок 1. Для надежной фиксации кокиля предусмотрены дополнительные кронштейны 8, установленные на поперечных сторонах боковых стенок 1, которые стягивают между собой боковые стенки 1 центральную вставку 2 болтом 9. Для удобства разборки кокиля и быстрого отъема предусмотрены ручки 10, закрепленные на продольных внешних сторонах боковых стенок 1. Для подачи охлаждающей жидкости через змеевик в боковые части вкручиваются штуцеры 11.The design of the chill mold contains the following structural elements: detachable side walls 1 and an insert 2 installed between them. Inside the side walls 1 and insert 2, a channel system 3 is made in the form of a coil. The channel system is performed, for example, by drilling horizontal and vertical channels with overlapping intersections of the internal cavities of the channels with plugs 4 and forming the shape of a single channel in the form of a coil. On the inner side, the side walls 1 and the longitudinal walls of the insert 2 have casting cavities. Also, for ease of transportation, the handle 5 is removably fixed on the insert 2. For reliable and accurate fastening of the chill mold on the longitudinal sides of the insert 2, centering pins 6 are made, which, when the chill mold is fastened, coincide with the holes 7 made in the inner sides of the side walls 1. For reliable fixation of the chill mold additional brackets 8 are mounted on the transverse sides of the side walls 1, which pull together the side walls 1 of the central insert 2 with a bolt 9. For the convenience of disassembling the chill mold and quick disconnect handles 10 are provided, mounted on the longitudinal outer sides of the side walls 1. To supply coolant through the coil, the fittings 11 are screwed into the sides.

Работа кокиля осуществляется следующим образом.The work of the chill mold is as follows.

Боковые стенки 1 соединяют с вставкой 2 с использованием центрирующих штырей 6 и отверстий 7 в боковых стенках 1 и вставке 2, далее через кронштейны 8 устанавливается болт 9 и происходит стягивание формы для надежной фиксации.The side walls 1 are connected to the insert 2 using the centering pins 6 and the holes 7 in the side walls 1 and the insert 2, then a bolt 9 is installed through the brackets 8 and the mold is tightened for reliable fixation.

Производится разогрев внутренних литейных полостей кокиля при помощи газовой горелки. Литье слитков осуществляется в литниковую систему поочередно либо одновременно. После полной заливки формы через систему каналов начинает подаваться охлаждающая жидкость. Далее по окончании кристаллизации слитков отключают подачу охлаждающей жидкости. Затем происходит разбор формы в обратном порядке. Ослабляются и извлекаются болты 9 и производится разъем формы, используя ручки 10 на боковых стенках 1, извлекают слиток.The internal casting cavities of the chill mold are heated using a gas burner. Ingot casting is carried out in the sprue system alternately or simultaneously. After the mold is completely filled, coolant begins to flow through the channel system. Then, at the end of the crystallization of the ingots, the coolant supply is turned off. Then the form is parsed in the reverse order. The bolts 9 are loosened and removed and the mold connector is made using the handles 10 on the side walls 1, the ingot is removed.

Отлитые в изложнице слитки имеют плоскую форму с закругленной донной частью, полученные слитки обрабатываются на пиле для удаления литниковой части отливки.The ingots cast in the mold have a flat shape with a rounded bottom, the resulting ingots are processed on a saw to remove the gating part of the casting.

Пример.Example.

Были отлиты слитки лигатур Al-Sc (0,5-2%), Начальная температура металла составила 910°С, начальная температура формы перед заливкой 80°С. Время кристаллизации до полного затвердевания отливки при таких условиях составила 13 секунд что составляет 70°С/секунду. Данные результаты также подтверждены расчетами, проведенными при помощи компьютерного моделирования. Полученные в результате отливки слитки отвечали всем требованиям.Al-Sc alloy ingots (0.5–2%) were cast, the initial temperature of the metal was 910 ° С, and the initial temperature of the mold was 80 ° С before pouring. The crystallization time to complete solidification of the casting under such conditions was 13 seconds, which is 70 ° C / second. These results are also confirmed by calculations carried out using computer simulation. The ingots obtained as a result of casting met all the requirements.

Литейные полости имели следующие размеры:Foundry cavities had the following dimensions:

L=260 мм, длина;L = 260 mm, length;

H=175 мм, высота;H = 175 mm, height;

R=17,5 мм, радиус закругления вертикальных стенок и дна;R = 17.5 mm, the radius of curvature of the vertical walls and the bottom;

а=35 мм, ширина.a = 35 mm, width.

Литниковые системы имели следующие размеры:Gating systems had the following sizes:

l=93 мм, длина литниковой системы;l = 93 mm, gating system length;

b=70 мм, диаметр литейной воронки;b = 70 mm, diameter of the casting funnel;

c=14 мм, толщина литейного стояка;c = 14 mm, the thickness of the casting riser;

d=157,5 мм, высота литниковой системы;d = 157.5 mm, gating system height;

r=25 мм, радиус закругления литника;r = 25 mm, the radius of curvature of the gate;

k_{вставки}=16 мм, диаметр внутреннего канала охлаждения, выполненных внутри вставки;k _insert = 16 mm, the diameter of the internal cooling channel, made inside the insert;

k_{боковой стенки}=10 мм, диаметр внутреннего канала охлаждения, выполненных внутри боковых стенок.k _{side wall} = 10 mm, the diameter of the internal cooling channel, made inside the side walls.

За счет малого объема металла и высокой скорости кристаллизации, полученные слитки имеют равномерное распределение лигатурной составляющей по всему объему.Due to the small volume of the metal and the high crystallization rate, the obtained ingots have a uniform distribution of the ligature component throughout the volume.

Claims (3)

1. Разъемный кокиль для литья слитков, содержащий боковые стенки с литейными полостями и средствами крепления, установленную между боковыми стенками вставку с литейными полостями на обеих сторонах вставки, и литниковую систему, причем литейные полости выполнены с закруглением вертикальных стенок и дна, отличающийся тем, что в боковых стенках и во вставке выполнена система охлаждаемых каналов в виде змеевика со штуцерами для подвода и вывода охлаждающей жидкости, при этом радиус R закругления вертикальных стенок и дна литейной полости составляет 0,06-0,15 длины слитка, высота литейной полости Н составляет 0,5-0,8 длины слитка, ширина литейной полости а составляет 0,1-0,3 длины слитка, а на продольных сторонах вставки выполнены центрирующие штыри, которые при скреплении кокиля совпадают с отверстиями, выполненными на боковых стенках.1. A detachable chill mold for casting ingots, comprising side walls with casting cavities and fastening means, an insert installed between side walls with casting cavities on both sides of the insert, and a gating system, the casting cavities being made with rounded vertical walls and the bottom, characterized in that in the side walls and in the insert, a system of cooled channels is made in the form of a coil with fittings for supplying and outputting coolant, and the radius R of curvature of the vertical walls and bottom of the casting cavity with it is 0.06-0.15 of the length of the ingot, the height of the casting cavity H is 0.5-0.8 of the length of the ingot, the width of the casting cavity a is 0.1-0.3 of the length of the ingot, and centering pins are made on the longitudinal sides of the insert, which, when bonding the chill mold, coincide with the holes made on the side walls. 2. Разъемный кокиль по п. 1, отличающийся тем, что диаметр охлаждаемых каналов составляет 0,02-0,05 длины слитка.2. A detachable chill mold according to claim 1, characterized in that the diameter of the cooled channels is 0.02-0.05 of the length of the ingot. 3. Разъемный кокиль по п. 1, отличающийся тем, что высота литниковой системы d составляет 0,5-0,7 длины слитка.3. A detachable chill mold according to claim 1, characterized in that the height of the gating system d is 0.5-0.7 of the length of the ingot.

Images