SU53298A1 - Metal rod for chill casting - Google Patents

Description

Предлагаемое изобретение относитс  к отливке изделий в металлические формы и касаетс  методов получени  металлических стержней дл  образовани  внутренней полости отливаемых изделий.The present invention relates to the casting of articles into metal molds and concerns methods for producing metal rods to form the internal cavity of the molded articles.

Известно, что при изготовлении литых деталей в посто нных формах металлические части формы образуют по преимуществу наружные, плоские и выпуклые поверхности и, лишь в отдельных случа х, впадины небольшой глубины. Дл  образовани  в отливке глубоких впадин, внутренних поверхностей и полостей примен ютс  стержни, главным образом, земл ные.It is known that in the manufacture of cast parts in permanent forms, the metal parts of the form predominantly form outer, flat and convex surfaces and, only in some cases, depressions of small depth. Rods, mainly earth, are used to form deep cavities, internal surfaces and cavities in the casting.

Применение металлических стержней возможно только в тех случа х, когда а) форма полости разрешает извлечь стержень из отлитой детали, б) неподатливость металлического стержн  компенсируетс  „податливостью , пластичностью материала отливки (сплава) в температурном интервале, при котором производитс  извлечение стержней.The use of metal rods is possible only in those cases where a) the cavity shape allows the rod to be removed from the cast part, b) the non-compliance of the metal rod is compensated for by the ductility and plasticity of the casting material (alloy) in the temperature range at which the rods are removed.

Сравнительно широко металлические стержни примен ютс  поэтому при кокильной отливке легких сплавов , например, сплавов алюмини .Metal rods are comparatively widely used therefore in the chill casting of light alloys, for example, aluminum alloys.

Наоборот, при кокильной отливкеOn the contrary, when chill casting

чугунных деталей металлические стержни примен ютс  очень редко и лишь дл  образовани  простейших впадин небольшой глубины. Применение металлических стержней дл  образовани  глубоких впадин и полостей затруднительно, так как при застывании и усадке чугунна  отливка зажимает стержень, вследствие чего возможно образование трещин в отливке , а извлечение стержн , требующее значительных усилий, ведет к быстрому износу стержн  и разрушению его. Кроме того, извлечение зажатого отливкой стержн  св зано с опасностью разрушить отливку.Cast iron parts metal rods are used very rarely and only to form simple hollows of shallow depth. The use of metal rods for the formation of deep depressions and cavities is difficult, since during casting and shrinkage the iron casting clamps the rod, resulting in the possible formation of cracks in the casting, and the extraction of the rod, which requires considerable effort, leads to rapid wear of the rod and its destruction. In addition, the extraction of the core clamped by the casting is associated with the danger of breaking the casting.

Таким образом, переход от обычных способов отливки к отливке в кокил х освобомгдает только от процессов изготовлени  земл ных форм. Изготовление же земл ных стержней сохран етс  практически полностью и, кроме того, производство их значительно усложн етс , так как к стержн м дл  кокильной отливки приходитс  предъ вл ть повышенные требовани . Так, например, незначительное дл  обычных условий увеличение размеров знака ведет к разрушению стержн  при закрывании кокил  и получению негодной отливки.Thus, the transition from conventional casting to chill casting is only free from the processes of making land forms. However, the manufacture of earth rods is almost completely preserved and, in addition, their production is much more complicated, since the rods for the chill casting have to meet increased requirements. For example, an insignificant increase in the size of the mark for normal conditions leads to the destruction of the rod when the mold is closed and the production of an unusable casting.

Помимо трудностей, св занных с изготовлением стержней дл  кокильной отливки, значительные трудности возникают при простановке стержней в кокиль: операци  простановки стержней , при обычном дл  кокильной отливки вертикальном разъеме формы, крайне неудобна. Неудобство еще увеличиваетс  необходимостью устанавливать стержень в форму, нагретую до 200 - 300° и более. Вместе с тем, хороша  очистка формы от остатков стержн  предыдущей отливки часто затруднительна, и в кокиле остаютс  песчинки, засор ющие последующую отливку. Кроме того, точна  пригонка знака земл ного стержн  к знаку металлической формы невозможна, и у знаков стержн  часто образуютс  заливы,  вл ющиес  причиной различных дефектов в отливке (местный отбел, трещины и т. п.). Наконец, применение земл ных стержней заставл ет сохранить практически все операции по обрубке, зачистке и очистке отливок, включа  барабанную очистку.In addition to the difficulties associated with the manufacture of rods for the chill casting, considerable difficulties arise when the rods are put into the metal mold: the operation of staging the rods, with the vertical form connector that is usual for the chill casting, is extremely inconvenient. The inconvenience is further increased by the need to install the rod in a mold heated to 200-300 ° or more. However, good cleaning of the mold from the remnants of the rod of the previous casting is often difficult, and grains of sand remain in the chill mold, clogging up the subsequent casting. In addition, an accurate fit of the earth rod sign to the metal form sign is impossible, and bays are often formed at the rod signs, which cause various defects in the casting (local bleaching, cracks, etc.). Finally, the use of earth rods retains almost all operations for cutting, cleaning and cleaning castings, including drum cleaning.

Таким образом, необходимость примен ть земл ные стержни существенно снижает значение и преимущества метода отливки в кокиль и ограничивает область приложени  его. Это приобретает особую важность при литье под давлением черных металлов , где возможность применени  металлических стержней ограничена теми же причинами (неподатливость стержн , затруднени  при извлечении его или даже полна  невозможность извлечь металлический стержень при замкнутой форме полости), применение же земл ных стержней св зано с опасностью разрущени  стержн  ударом струи металла.Thus, the need to use earth rods significantly reduces the value and advantages of the casting method and limits the scope of its application. This is of particular importance when casting ferrous metals, where the possibility of using metal rods is limited by the same reasons (the rod’s inactivity, difficulty in extracting it or even completely impossible to remove the metal rod when the cavity is closed), the use of earth rods is associated with danger the destruction of the rod by a jet of metal.

Предлагаемый способ отливки дает возможность отказатьс  от применени  земл ных стержней и получить внутренние поверхности, независимо от их формы, с помощью металлических стержней. Сущность предлагаемого способа сводитс  к следующему. Стержень дл  образовани  полости изготовл етс  частью из легкоплавкого и частью из тугоплавкого металла или полностью из легкоплавкого сплава. В общем случае из тугоплавкого металла (например, из стали) изготовл етс  остов стержн , размеры которого меньще соответствующих размеров стержн  и выбраны так, что остов может быть свободно извлечен из отливки . Из легкоплавкого же металла изготовл етс  сам стержень, точнее, наружные части его, образующие внутренние поверхности отливки. В отдельных местах стержн  (например, в местах ввода металла в форму отливки - т. е. против литников) остов стержн  может выходить на поверхность . Легкоплавка  часть стержн  подбираетс  таким образом, что она не плавитс  до тех пор, пока не образуетс  корочка застывщего металла с внутренней стороны отливки. При дальнейщем застывании отливки легкоплавка  часть стержн  плавитс  и перегреваетс  до некоторой заданной температуры, завис щей от характера сплава, из которого изготовлен стержень .The proposed casting method makes it possible to refuse the use of earth rods and to obtain internal surfaces, regardless of their shape, with the help of metal rods. The essence of the proposed method is as follows. The cavity core is made of a fusible part and a part of a refractory metal or completely of a fusible alloy. In the general case, a core is made of a refractory metal (for example, steel), the core of which is smaller than the corresponding dimensions of the core and chosen so that the core can be freely removed from the casting. The core itself is made of a low-melting metal, more precisely, its external parts, which form the internal surfaces of the casting. In certain places of the rod (for example, in places where the metal is introduced into the casting form — that is, against the sprues), the core of the rod may extend to the surface. The fusible part of the rod is chosen in such a way that it does not melt until a crust of solidified metal forms on the inside of the casting. Upon further solidification of the casting, the low-melting part of the rod melts and overheats to a certain predetermined temperature, depending on the nature of the alloy from which the rod is made.

Чтобы обеспечить указанное поведение легкоплавкой части стержн , необходимо соответствующим образом подобрать: а) сплав, по его физическим характеристикам (температура плавлени , теплоемкость, скрыта  теплота плавлени , удельный вес), б) размеры и вес легкоплавкой части стержн , в) исходную температуру стержн , г) место подвода литника и т. п.In order to ensure the indicated behavior of the low-melting part of the rod, it is necessary to choose appropriately: a) alloy, according to its physical characteristics (melting point, heat capacity, melted heat, specific gravity), b) dimensions and weight of the low-melting part of the rod, c) initial temperature of the rod, g) the place of supply of the sprue, etc.

После того, как стержень расплавилс , жидкий сплав переливаетс  в форму дл  стержн , в которой заранее установлен остов дл  стержн . Таким образом, параллельно с изготовлением отливки в кокил х идёт изготовление стержн  также в кокил х; отливка же в период застывани  и охлаждени  играет роль плавильной печи дл  производства стержней в кокил х. После того, как металл в форме стержн  затвердевает, стержень извлекаетс  из кокил , охлаждаетс  до некоторой установленной опытным путем температуры и устанавливаетс  в кокиль дл  отливки. Далее весь процесс повтор етс .After the rod has melted, the liquid alloy is poured into a mold for the rod, in which a core for the rod is pre-installed. Thus, in parallel with the manufacture of the casting into a chill mold, the rod is also being manufactured into a chill mold; casting during the period of solidification and cooling plays the role of a melting furnace for the production of rods in a chill mold. After the metal in the form of a rod hardens, the rod is removed from the chill mold, cooled to a certain temperature established by experiment and installed in a chill mold for casting. Further, the whole process is repeated.

На чертеже фиг. 1 представл ет продольный разрез кокил  на одну отливку со стержнем по предлагаемому изобретению; фиг. 2 - тот же кокильIn FIG. 1 shows a longitudinal section of a chill mold per casting with a rod according to the invention; FIG. 2 - the same chill mold

в поперечном разрезе; на фиг. 3 представлен кокиль на две детали; на фиг. 4-10 показаны различные положени  кокил  в процессах изготовлени  отливки.in cross section; in fig. 3 shows a chill mold in two parts; in fig. 4-10 show the different positions of the chill molds in the casting process.

Предлагаемый процесс осуществл етс  следующим образом.The proposed process is carried out as follows.

Кокиль, как обычно, состоит из двух половин 7 и 2 с вертикальным разрезом и в нижней своей части имеет форму 3 дл  отливки (полость, Соответствующую наружному контуру изготовл емой отливки), а в верхней части - форму 4 дл  стержн , причем форма стержн  повернута на 180° по отношению к положению, которое он будет занимать в форме отливки. Таким образом, кокиль имеет одновременно форму и дл  изготовл емой детали и дл  стержн , необходимого дл  изготовлени  детали, причем обе формы расположены под углом 180° одна по отношению к другой. Остовы стержней образуютс  каркасом 5, оба конца которого имеют заданную форму и размеры посто нной части (остова) металлического стержн . Таким образом, каркас 5 образует остовы двух стержней. Когда кокиль закрыт и готов к заливке, один конец каркаса 5, т. е. один остов, несущий готовый стержень, находитс  в форме детали, а другой, свободный, в форме стержн , занима  в ней положение , которое он должен занимать внутри готового стержн . Когда кокиль залит, отливка застыла и стержень расплавилс , кокиль поворачивают на 180, так что форма стержн  оказываетс  внизу, а форма детали (с залитой деталью) - вверху. При этом сплав переливаетс  из застывшей отливки в форму стержн , в которой в нужном положении находитс  остов стержн . Кокиль стержн  остаетс  закрытым до тех пор, пока стержень затвердеет. После того, как кокиль раскрыт, деталь 5 может свободно вращатьс  вокруг оси, концы которой имеют цилиндрическую форму. По мере приближени  к месту присоединени  к каркасу 5 сечение оси мен етс , переход  от круга к эллипсу.The chill mold, as usual, consists of two halves 7 and 2 with a vertical cut and in its lower part has the shape 3 for casting (cavity Corresponding to the outer contour of the casting being made), and in the upper part - shape 4 for the core, with the shape of the rod turned 180 ° relative to the position it will occupy in the form of a casting. Thus, the die is at the same time shaped both for the part being manufactured and for the rod necessary for producing the part, with both forms arranged at an angle of 180 ° one with respect to the other. The cores of the rods are formed by a skeleton 5, both ends of which have a predetermined shape and size of a constant part (skeleton) of a metal rod. Thus, the frame 5 forms the cores of the two rods. When the chill is closed and ready to be poured, one end of the frame 5, i.e. one core carrying the finished rod, is in the form of a part, and the other, free, in the form of a rod, occupies in it the position that it must occupy inside the finished rod . When the mold is cast, the casting is frozen and the core is melted, the mold is turned 180, so that the shape of the core is at the bottom, and the shape of the part (with the cast part) is at the top. In this case, the alloy is poured from the solidified casting into the rod form, in which the core frame is in the desired position. The rod chill remains closed until the rod hardens. After the die has been opened, the part 5 can freely rotate around an axis, the ends of which have a cylindrical shape. As it approaches the point of attachment to the frame 5, the cross section of the axis changes, going from a circle to an ellipse.

Таким образом, часть оси, примыкающа  непосредственно к каркасу 5, имеет форму эллипса. Такую же фор .му имеют подшипники, устроенныеThus, the part of the axis directly adjacent to the frame 5 has the shape of an ellipse. Bearings arranged in the same form are

в половинках формы. Благодар  такому устройству оси и подшипников, при закрывании формы, каркас .5 автоматически устанавливаетс  в требуемое положение. Кажда  половинка кокил  может быть сделана из двух частей: нижней, в которой расположена форма детали, и верхней, в которой расположена форма стержн . В этом случае после поворота кокил  на 180°, в результате которого форма детали с отливкой оказалась наверху, форма детали может быть раскрыта до остывани  стержн . Такое устройство кокил  может оказатьс  целесообразным дл  тонкостенных или сравнительно сложных деталей, дл  которых запоздалое извлечение из формы часто недопустимо.in halves of the form. Thanks to this arrangement of the axle and bearings, when the mold is closed, the frame .5 is automatically set to the desired position. Each half of the chill mold can be made of two parts: the bottom, in which the shape of the part is located, and the top, in which the shape of the core is located. In this case, after the rotation of the mold by 180 °, as a result of which the shape of the part with the casting was at the top, the shape of the part can be revealed before the rod cools. Such a chill device may be appropriate for thin-walled or relatively complex parts for which delayed removal from the mold is often unacceptable.

Основные операции и положени  кокил  при изготовлении отливки предлагаемым способом приведены на фиг. 4-10.The main operations and positions of the mold in the manufacture of castings by the proposed method are shown in FIG. 4-10.

Фиг. 4 - кокиль закрыт. Стержень установлен в форме отливки, наход щейс  в нижней части кокил . Кокиль готов к заливке.FIG. 4 - chill closed. The rod is installed in the form of a casting located at the bottom of the chill mold. Kokil is ready for pouring.

Фиг. 5-кокиль залит. Остывающа  отливка отдает тепло стержню. В результате отливка затвердела, стержень расплавилс . Положение самого кокил  не отличаетс  от фиг. 4.FIG. 5-chill cast. The cooling cast gives heat to the rod. As a result, the casting hardened, the core melted. The position of the mold itself does not differ from FIG. four.

Фиг. 6 - кокиль повернут на 180°. Форма с отливкой находитс  вверху и расплавленный металл стержн  переливаетс  в форму стержн , расположенную теперь в нижней части кокил .FIG. 6 - chill rotated 180 °. The mold with the casting is at the top and the molten metal of the rod is poured into the form of the rod, which is now located in the lower part of the mold.

Фиг. 7 - форма отливки раскрываетс . Отливка висит на верхнем конце каркаса 5.FIG. 7 — The mold is cast. The casting is hanging on the upper end of the frame 5.

Фиг. 8-отливка снимаетс  с остова стержн  и после некоторой выдержки стержень затвердевает.FIG. The 8-casting is removed from the core of the rod and after some holding, the rod solidifies.

Фиг. 9 - форма стержн  раскрыта.FIG. 9 - rod shape is disclosed.

Фиг. 10 - кокиль повернут вновь на 180°. Последующим закрытием кокиль приводитс  в первое положение.FIG. 10 - chill is rotated again by 180 °. The subsequent closure of the die is brought to the first position.

Дл  работы по предлагаемому способу могут быть применены станки или приспособлени  самых разнообразных конструкций.For work on the proposed method, machine tools or devices of a wide variety of designs can be used.

Относительно многократного использовани  стержней следует указать на следующее. Расплавление стержн  происходит в замкнутом пространстве, изолированном от внешной среды, отRegarding repeated use of rods, the following should be indicated. The rod melts in a closed space, isolated from the external environment, from

контакта с воздухом или какими-либо другими окислительными газами и, таким образом, в этих услови х угар металла не будет иметь места, однако, процесс многократной переплавки металла все же будет сопровождатьс  потер ми. Если размеры стержн  сделать точно соответствующими размерам полости отливки, то после нескольких операций стержень окажетс  „неполным, а размеры и форма отливки искаженными. Чтобы компенсировать потери металла при переплавках , стержень снабжаетс  „знаком , в котором содержитс  некоторый запас металла. Фиксаци  стержн  в определенном положении осуществл етс  каркасом 5, так что знак дл  этой цели не нужен. Устройство знака имеет целью создание некоторого запаса металла и потери металла при переплавке будут итти исключительно за счет уменьщени  размеров „знака. Когда „знак полностью будет израсходован , в форму стержн , сразу после перелива в нее металла из формь отливки вводитс  дополнительна  порци  жидкого металла из специальной плавильной печи небольщих размеров. Если запас металла в стержне составл ет , например, 20/о от веса легкоплавкой части стержн , а при каждой операции тер етс  О,,, от веса металла , то добавка сплава в стержень должна производитьс  через каждые 200 отливок.contact with air or any other oxidizing gases and, thus, under these conditions, the loss of metal will not take place, however, the process of multiple remelting of the metal will still be accompanied by losses. If the dimensions of the core are made to exactly correspond to the dimensions of the casting cavity, then after several operations the core will be “incomplete, and the size and shape of the casting will be distorted. In order to compensate for the loss of metal during remelting, the rod is provided with a sign in which a certain amount of metal is contained. The rod is fixed in a certain position by frame 5, so that a sign is not needed for this purpose. The design of the mark is aimed at creating a certain amount of metal and metal losses during remelting will occur solely by reducing the size of the mark. When the sign is completely consumed, an additional portion of the liquid metal from a special small-size smelting furnace is introduced into the rod form immediately after the metal is poured into it. If the metal stock in the rod is, for example, 20 / o of the weight of the low-melting part of the rod, and each time O is lost, of the weight of the metal, the alloy should be added to the rod every 200 castings.

Дл  ввода дополнительной порции металла в стержень, в кокиле должен быть предусмотрен специальный канал (литник) в форму стержн  (канал этот на эскизах не показан), который после добавки металла закрываетс  глухой пробкой.To insert an additional portion of metal into the rod, a special channel (sprue) must be provided in the form of a rod (this channel is not shown in the sketches), which, after the addition of metal, is closed with a blind plug.

Кокиль дл  работы по предлагаемому способу может быть изготовлен как дл  одной, так и дл  нескольких деталей. На фиг. 3 показан кокиль дл  двух деталей.Chill for work on the proposed method can be made for one or several parts. FIG. 3 shows a metal mold for two parts.

Способ может получить применение только в массовом производстве, где сравнительно сложна  первична  наладка технического процесса (выбор размеров легкоплавкой части стержн , подбор сплава и т. п.) оправдываетс  длительным применением его в дальнейщем .The method can be used only in mass production, where the initial adjustment of the technical process (selection of the sizes of the low-melting part of the rod, selection of the alloy, etc.) is relatively complex is justified by prolonged use of it in the future.

Предмет изобретени .The subject matter of the invention.

Claims (2)

1.Металлический стержень дл  кокильной отливки, отличающийс  тем, что он состоит из металлического каркаса 5, окруженного легкоплавким металлом 4, с целью расплавлени  последнего теплом остывающего издели  дл  облегчени  удалени  стержн .1. Metal rod for chill casting, characterized in that it consists of a metal frame 5 surrounded by a low-melting metal 4 in order to melt the latter with a warming cooling product to facilitate removal of the rod. 2.Дл  изготовлени  стержн  по п. 1 применение дл  приема расплавленного легкоплавкого металла стержн  формы 3.2. For the manufacture of a rod according to claim 1, a form 3 rod for receiving molten low-melting metal. ь s фиг 2фиг 3 к авторскому свидетельству Л. Я. Ко 53298 фиг 4 фиг.5 p g zzzrj СадогурскогоFIG. 2 Fig. 3 to the author's certificate of L. Ya. Co. 53298. FIG. 4, FIG. 5 p g zzzrj Sadogursky.