RU2048256C1 - Ingot production apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: production of ingots from nonferrous metals. SUBSTANCE: apparatus has bath with metal, through well positioned in bath and provided with pouring holes. Cooling device is positioned in well lower part, where piston with die are positioned to define casting mold. EFFECT: increased efficiency, simplified construction and improved quality of ingots. 1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к литейному производству и предназначено для автоматизирования изготовления плотных отливок из цветных сплавов, в том числе с низкими литейными свойствами, с высокой частотой поверхности и точностью размеров. The present invention relates to foundry and is intended to automate the manufacture of dense castings of non-ferrous alloys, including those with low casting properties, with a high surface frequency and dimensional accuracy.

Известно устройство для получения отливок методом жидкой штамповки [1] содержащее неподвижную металлическую матрицу для приема металла и подвижный пуансон для формообразования отливки. Для дозирования металла применяется мерная ложка. A device for producing castings by liquid stamping [1] containing a fixed metal matrix for receiving metal and a movable punch for shaping the casting. A metal spoon is used to dispense metal.

Однако известное устройство обладает следующими недостатками: дозирование металла производится вручную или с помощью манипулятора; излишек металла образует облой или дополнительный припуск, который необходимо удалять механической обработкой. Устройство не обеспечивает высокой производительности из-за сложности автоматизации. However, the known device has the following disadvantages: metal dosing is performed manually or using a manipulator; the excess metal forms a flash or an additional allowance that must be removed by machining. The device does not provide high performance due to the complexity of automation.

Из известных технических решений наиболее близкой по технической сущности к заявляемому объекту является горячая камера прессования машины литья под давлением [2] Гильза с заливочными отверстиями помещена в ванну с металлом. Поршень расположен в гильзе и имеет возможность подниматься выше заливочных отверстий, открывая их для заполнения цилиндра металлом, и перемещаться на некоторое расстояние ниже заливочных окон оставляя их закрытыми, обеспечивая выдачу дозы жидкого металла и создание давления. Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the claimed object is a hot chamber for pressing an injection molding machine [2] A sleeve with casting holes is placed in a metal bath. The piston is located in the liner and has the ability to rise above the fill holes, opening them to fill the cylinder with metal, and move some distance below the fill windows, leaving them closed, providing a dose of molten metal and creating pressure.

В этом устройстве литейная форма пресс-форма расположена за пределами цилиндра и соединяется с ним достаточно длинным металлопроводом. Металл поступает в пресс-форму под давлением с большой скоростью, создающей, как правило, турбулентное течение, что приводит к получению пористой отливки. Наличие литниковой системы и пресс-остатка требует дополнительного расхода металла. In this device, the mold is located outside the cylinder and is connected to it by a sufficiently long metal wire. The metal enters the mold under pressure at high speed, which creates, as a rule, a turbulent flow, which results in a porous casting. The presence of the sprue system and press residue requires additional metal consumption.

Целью изобретения является получение плотных и точных отливок. The aim of the invention is to obtain a dense and accurate castings.

Поставленная цель достигается тем, что гильза с заливочными отверстиями выполнена сквозной без металлопровода, нижняя ее часть выходит за пределы ванны с металлом и снабжена устройством для охлаждения. Литейная форма размещена непосредственно в гильзе. При этом одна часть литейной формы является одновременно поршнем, отрывающим и закрывающим заливочные отверстия, а другая часть выполнена в виде подвижной матрицы с возможностью выхода из цилиндра для извлечения отливки. Доза металла определяется емкостью самой литейной формы, что обеспечивает точность дозирования. Заполнение литейной формы производится под действием метиаллостатического напора при совмещении полости формы с заливочными окнами, что обеспечивает спокойное заполнение и получение плотной отливки. При литье сплавов с низкими литейными свойствами, особо высокими требованиями по плотности конструкция устройства позволяет после совмещения полости формы с заливочными отверстиями частично раскрытой формы осуществить жидкое прессование путем окончательного закрытия формы с выдавливанием излишков металла через заливочное отверстие в ванну. This goal is achieved in that the sleeve with casting holes is made through without metal wire, its lower part extends beyond the metal bath and is equipped with a cooling device. The mold is placed directly in the sleeve. In this case, one part of the mold is simultaneously a piston, tearing off and closing the filling holes, and the other part is made in the form of a movable matrix with the possibility of exit from the cylinder to extract the casting. The dose of metal is determined by the capacity of the mold itself, which ensures dosing accuracy. The mold is filled under the influence of metalallostatic pressure when combining the mold cavity with pouring windows, which ensures quiet filling and obtaining a dense casting. When casting alloys with low casting properties and particularly high density requirements, the device’s design allows, after combining the mold cavity with casting holes of a partially opened mold, to carry out liquid pressing by finally closing the mold with extruding excess metal through the casting hole into the bath.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что гильза выполнена сквозной без металлопровода, в нижней части ее установлено устройство для охлаждения отливок, которое выходит за пределы ванны с металлом. Внутри гильзы размещены с возможностью перемещения полуформа-поршень и матрица, которые образуют литейную форму. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию "Новизна". Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized in that the sleeve is made through without metal wire, in the lower part of it there is a device for cooling castings, which extends beyond the metal bath. Inside the sleeve placed with the possibility of movement of the half-piston and the matrix, which form a mold. Thus, the claimed device meets the criterion of "Novelty."

Для установления соответствия заявляемого технического решения критерию "Существенные отличия" был проведен поиск известных в науке и технике решений, могущих содержать выявленные существенные отличительные от прототипа признаки. To establish the conformity of the claimed technical solution to the criterion of "Significant differences", a search was made for solutions known in science and technology that could contain identified significant features distinguishing from the prototype.

В результате исследования не были обнаружены в науке и технике решения со сходными признаками, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "Существенные отличия". As a result of the study, solutions with similar features were not found in science and technology, which allows us to conclude that the claimed technical solution meets the criterion of "Significant differences".

На чертеже показано устройство для получения отливок. The drawing shows a device for producing castings.

Устройство состоит из ванны 1 с металлом 2, в которой размещена гильза 3 в защитном кожухе 4 с заливочными отверстиями 5, установленная на опорной плите 6. Нижняя часть гильзы выходит за пределы ванны с металлом и снабжена устройством 7 охлаждения. Полость литейной формы 8 образована нижней частью полуформы-поршня 9 и верхней частью подвижной матрицы 10. Приводы для раздельного и совместного перемещения элементов литейной формы на фигуре не показаны. Длина поршня по образующей больше его полного хода. The device consists of a bath 1 with metal 2, in which the sleeve 3 is placed in the protective casing 4 with pouring holes 5, mounted on the base plate 6. The lower part of the sleeve extends beyond the metal bath and is equipped with a cooling device 7. The cavity of the mold 8 is formed by the lower part of the mold half-piston 9 and the upper part of the movable matrix 10. The drives for separate and joint movement of the elements of the mold are not shown in the figure. The length of the piston along the generatrix is greater than its full stroke.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

В исходном состоянии полуформа-поршень 9 находится в крайнем нижнем положении, перекрывая верхней частью заливочные отверстия 5. Матрица 10 находится в крайнем нижнем положении за пределами гильзы 3 и отстоит от полуформы-поршня 9 на расстоянии, достаточном для удаления отливки (форма разобрана). In the initial state, the half-mold-piston 9 is in its lowest position, blocking the filling holes 5 with the upper part. The matrix 10 is in the lowest lower position outside the sleeve 3 and is separated from the half-mold-piston 9 by a distance sufficient to remove the casting (the form has been disassembled).

Перед началом работы в подогреваемую ванну 1 заливают металл 2 и в дальнейшем пополняют по мере расхода металла. Матрица 10 за счет привода перемещается вверх к полуформе-поршню 9, и происходит сборка формы. Полость литейной формы 8 с внешней стороны в этом положении имеет незакрытые (свободные) поверхности будущей отливки или специальные питатели. Собранная таким образом форма за счет привода матрицы 10 перемещается вверх. Матрица 10 также входит во внутрь гильзы 3. Перемещение формы происходит до крайнего верхнего положения матрицы 10, при котором свободные поверхности или специальные питатели совмещаются с заливочными отверстиями 5. Матрица 10 фиксируется в крайнем верхнем положении, а полуформа-поршень 9 за счет собственного привода перемещается вверх, увеличивая полость литейной формы 8 на заданную технологом величину, зависящую от вида сплава, конфигурации и требований к отливке. При этом металл 2 из ванны 1 через заливочные отверстия 5 поступает в полость литейной формы 8. Воздух и образующиеся газы отводятся из полости литейной формы 8 через специальную вентиляционную систему. Матрица 10 в фиксированном положении. Полуформа-поршень 9 за счет собственного привода перемещается вниз до положения собранной формы, выдавливая излишки металла через заливочные отверстия 5 в ванну 1. Before starting work, the metal 2 is poured into the heated bath 1 and subsequently replenished as the metal is consumed. The matrix 10 due to the drive moves up to the mold half-piston 9, and the assembly of the form. The cavity of the mold 8 from the outside in this position has open (free) surfaces of the future casting or special feeders. Thus assembled form due to the drive matrix 10 moves up. The matrix 10 also enters the sleeve 3. The mold is moved to the extreme upper position of the matrix 10, in which free surfaces or special feeders are combined with the filling holes 5. The matrix 10 is fixed in the highest position, and the half-piston 9 moves due to its own drive up, increasing the cavity of the mold 8 by a predetermined value by the technologist, depending on the type of alloy, configuration and casting requirements. In this case, the metal 2 from the bath 1 through the filling holes 5 enters the cavity of the mold 8. The air and the resulting gases are discharged from the cavity of the mold 8 through a special ventilation system. Matrix 10 in a fixed position. The semi-mold-piston 9, due to its own drive, moves down to the position of the assembled form, squeezing excess metal through the filling holes 5 into the bath 1.

Происходит опрессовка отливки, находящейся в твердо-жидком состоянии. Форма с отливкой за счет привода полуформы-поршня 9 перемещается вниз по гильзе 3 к устройству 7 охлаждения, Заливочные отверстия 5 перекрываются боковой поверхностью полуформы-поршня 9. Происходят окончательное затвердевание отливки и охлаждение до температуры выбивки. There is a pressure testing of the casting, which is in a solid-liquid state. The mold with the casting due to the drive of the half-mold-piston 9 moves down the sleeve 3 to the cooling device 7, The filling holes 5 are blocked by the lateral surface of the half-mold-piston 9. The casting is finally solidified and cooled to the knock-out temperature.

Указанное охлаждение может происходить за время движения формы с отливкой в зоне охлаждения без ее остановки. Полуформа-поршень 9 достигает крайнего нижнего положения и останавливается. Матрица 10 с отливкой продолжает двигаться вниз за счет своего привода, и происходят разборка формы и выталкивание отливки. Устройство может быть выполнено с расположением полуформы-поршня 9 снизу, а матрица 10 сверху, тогда охлаждаемая часть гильзы 3 будет располагаться выше зеркала металла и съем отливок в верхнем положении. Возможны также варианты выполнения устройства с горизонтальным или наклонным расположением гильзы 3 в ванне 1 с металлом 2. Горизонтальное и наклонное расположение гильзы 3 упрощает по сравнению с вертикальным операцию извлечения отливки после раскрытия формы, но усложняет конструкцию установки и увеличивает ее габариты в плане. The specified cooling may occur during the movement of the mold with casting in the cooling zone without stopping it. Half-piston 9 reaches its lowest position and stops. The die 10 with the casting continues to move down due to its drive, and the mold is disassembled and the casting is pushed out. The device can be made with the arrangement of the half-piston 9 at the bottom, and the matrix 10 at the top, then the cooled part of the sleeve 3 will be located above the metal mirror and the castings will be removed in the upper position. Embodiments of the device with a horizontal or inclined arrangement of the sleeve 3 in the bath 1 with metal 2 are also possible. The horizontal and inclined arrangement of the sleeve 3 simplifies the operation of extracting the casting after opening the mold compared to the vertical, but complicates the design of the installation and increases its overall dimensions in plan.

Использование новых элементов сквозной гильзы, полуформы-поршня и подвижной матрицы обеспечивает получение отливок в полностью автоматизированном цикле без каких-нибудь ручных или манипуляторных операций, что приводит к повышению производительности труда, как в литье под давлением с горячей камерой прессования. Спокойное заполнение полости формы под действием металлостатического напора обеспечивает получение плотной отливки, как при литье в кокиль. Возможность осуществления подпрессовки обеспечивает получение точных и плотных отливок из сплавов с низкими литейными свойствами, как при жидкой штамповке. The use of new elements of the through sleeve, the half-piston and the movable matrix provides castings in a fully automated cycle without any manual or manipulative operations, which leads to increased labor productivity, as in injection molding with a hot pressing chamber. Quiet filling of the mold cavity under the action of a metallostatic pressure ensures a dense casting, as when casting in a chill mold. The ability to carry out prepress provides accurate and dense castings from alloys with low casting properties, as in liquid stamping.

Отсутствие элементов литниковой системы на затвердевшей отливке приближает коэффициент выхода годного к 1, как при прессовании детали из порошков. В то же время в начальный наиболее ответственный момент затвердевания отливки форма находится на уровне заливочных отверстий, и вся ванна металла выполняет роль боковой отводной прибыли, что исключает дефекты усадочного происхождения. Заливка металла в форму производится из нижней части ванны, что позволяет иметь на зеркале металла постоянный слой защитного шлака заданного состава, исключая в то же время попадание его в полость формы. Экономический эффект достигается за счет повышения точности отливки и снижения или полного устранения припусков на механическую обработку, устранения брака по газовым, усадочным раковинам и шлаковым включением, снижения трудоемкости изготовления отливок. The absence of gating system elements on the hardened casting brings the yield coefficient closer to 1, as when pressing a part from powders. At the same time, at the initial most critical moment of the casting solidification, the mold is at the level of the filling holes, and the entire metal bath acts as a lateral drain profit, which eliminates defects of shrinkage origin. The metal is poured into the mold from the lower part of the bathtub, which makes it possible to have a constant layer of protective slag of a given composition on the metal mirror, while at the same time excluding it from entering the mold cavity. The economic effect is achieved by increasing the accuracy of casting and reducing or completely eliminating allowances for machining, eliminating defects in gas, shrinkage shells and slag inclusion, reducing the complexity of manufacturing castings.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК, содержащее ванну с металлом, сквозной металлоприемник с заливочными окнами и размещенным в нем поршнем и устройство для охлаждения отливки, отличающееся тем, что оно снабжено матрицей, размещенной в сквозном металлоприемнике и образующей совместно с поршнем литейную форму, при этом устройство для охлаждения расположено вокруг нижней части металлоприемника. A device for producing castings comprising a bath with metal, a through metal receiver with pouring windows and a piston placed in it, and a device for cooling the casting, characterized in that it is provided with a matrix placed in the through metal receiver and forming a mold with the piston, and the device for cooling is located around the bottom of the metal receiver.

Images