UA131907U - Спосіб виготовлення виливків - Google Patents

Abstract

Спосіб виготовлення виливків включає виготовлення піщаної форми з сипкого піску в опоці, заливання у форму розплаву металу, затвердіння металу, охолодження затверділого виливка в цій формі, видалення виливка з сипкого піску форми і проведення термообробки виливка. При цьому видаляють виливок з сипкого піску форми в сітчастій корзині, яку поміщають в опоку при виготовленні піщаної форми.

Description

Корисна модель належить до ливарного виробництва, зокрема до технології виготовлення виливків, які отримують литтям в піщані форми з сипкого наповнювача, переважно з наступною термообробкою виливків.

Відомо виготовлення виливків у формі з сипкого піску з застосуванням рамкових перфорованих жакетів, що вставляють в опоку при виготовленні піщаної форми (1). Ці жакети не дають висипатись піску навколо виливка при його охолодженні в піску без опок, дозволяють зменшити парк ливарної оснастки і прискорити охолодження виливків в піщаному середовищі, але за їх допомогою не можна видалити виливки з піску, а також в них піднімати, перевозити виливки чи виконувати їх термообробку.

Відома термообробка металовиробів в перфорованих корзинах |2)Ї. Але такі вироби, наприклад виливки, як правило, виготовляють спочатку в ливарних цехах, а потім перевантажують їх в корзини і виконують термообробку. Суміщення операцій розміщення чи виготовлення виливків в корзині, яка знаходиться в піщаній формі, та видалення виливків з сипкого піску форми при вийманні корзини з піщаної форми не передбачено, бо такі операції при термообробці не виконують, а інформація про розміщення корзин в ливарних формах для проведення термообробки виливка не виявлена. Тексти патентів (1, 2| описують окремі процеси лиття і термообробки, що мають високі трудомісткість і енергоємність, термообробка може збільшувати собівартість виливків в 1,5-2,0 рази, що є недоліком такого розділення процесів виготовлення продукції і потребує зниження витрат для підвищення її конкурентоздатності.

Відомий спосіб виготовлення виливка у піщаній формі з регульованим охолоджуванням окремих частин виливка шляхом подачі холодоагенту на окремі частини або поверхні виливка і видалення виливка, який відрізняється тим, що перед подачею холодоагенту частини або поверхні виливка звільняють від піску (З). У одному з варіантів способу зазначено, що, якщо металевим розплавом виливка є чавун, то пісок видаляють до досягнення чавуном температури евтектоїдного (перлітного) перетворення, яке протікає при 738"С з утворенням евтектоїда (ферит «т графіт), оскільки це перетворення забезпечує можливість здійснення основних видів термічної обробки сталей і чавунів, регулювання їх структури і властивостей. Але недоліком цього способу є те, що виливок знаходиться у формі, при цьому можливе лише незначне прискорення охолодження звільнених від піску ділянок виливка з обмеженими можливостями

Зо виконання зі стабільною якістю елементів місцевої термообробки виливків, а процес видалення піску з ділянки поверхні виливка є трудомістким. Цей винахід лише демонструє більше десяти різновидів можливостей операцій після видалення піску з частини гарячого виливка, але не дозволяє виконати повноцінний процес термообробки, наприклад ізотермічне гартування всього виливка.

Найбільш близьким до заявленого є спосіб виготовлення виливків з аусферитного чи бейнітного чавуну з кулястим графітом, що включає видалення виливка з сипкого піску форми при температурі 850-1000 С, термообробку - гартування виливка шляхом швидкого охолодження та перенесення виливка в середовище з температурою 300-500 "С з наступною витримкою виливка при цій температурі, а швидке охолодження виливка та/або витримку виливка виконують в контейнерних опоках |41.

Недоліком цього способу є те, що видалення гарячого виливка за вказаних температур з форми із сипкого піску є досить складною операцією. Найбільш поширені такі форми властиві для лиття за газифікованими моделями (ЛГМ) та для вакуумно-плівкової формовки (ВПФ), в обох випадках при заливанні форми металом і твердінні виливка форми вакуумують для зміцнення піску завдяки перепаду газового тиску. При вказаній температурі, яка вища за температуру евтектоїдного перетворення в залізовуглецевих сплавах і застосовується в основних видах термообробки сталей і чавунів, вакуум від форм відключають, і форми при ВПФ знаходяться на плацу чи піддонах, а форми при ЛГМ в переважній більшості виготовляють в контейнерних опоках - металевих ящиках, що заповнені піском з гарячим виливком.

В цих типових для ливарних цехів випадках видалити виливок з форми можливо лише шляхом зачеплення за ливникову частину виливка вантажозахватним пристроєм, яка може виглядати на поверхні піску форми, і витягуванням виливка краном вгору. Недоліки полягають в тому, що, як правило, треба виконати з гарячого піску частину гарячого ливника виливка, а вантажозахватні пристрої не передбачають захват та транспортування таких гарячих металовиробів (різноманітної номенклатури виробництва) за ливники сумнівної міцності, що буде порушення норм техніки безпеки. В разі відламу цього гарячого ливника або хоч одного з виливків (з "куща" чи блока виливків) при витяганні чи перевезенні виливка чи блока виливків, або зривання виливка з гака крана може порушитись процес доставки виливка на операції термообробки, оскільки процес гартування за способом |4| треба починати протягом 5-15 секунд бо після видалення виливка з форми. В будь-якому випадку техніка безпеки вимагає завантажити гарячий виливок у надійну тару, наприклад корзину (2), для виконання термообробки, зокрема згідно зі способом |І4Ї, в якому позитивний ефект досягають раннім видаленням виливка з піщаної форми зі збереженням його високої температури, необхідної для початку термообробки і (часто) скороченням тривалості виготовлення литої продукції.

Застосування іншого методу видалення виливка з сипкого піску форми, який зазначений в

ЇЇ, потребує виготовлення контейнерних опок з видаленням піску через нижній затвор контейнера, це придатне для рідко застосованих спеціальних контейнерів, веде до додаткових затрат і можливе лише для дрібного литва. А перекидання контейнерної опоки може пошкодити гарячий виливок, якщо це не виконано спеціальним маніпулятором, або катувальним засобом з потужними засобами вентиляції та захисту від попадання пилу від гарячого піску в атмосферу цеха.

Також на конвеєрах ВПФ описано вивантаження форм з гарячим виливком у похилий закритий жолоб з регульованими його кутом нахилу і довжиною І|5)|, а також з можливістю поступового видаленням навколишнього до виливка сипкого піску форми і проведення охолодження чи термообробки виливка шляхом введення в жолоб холодоагенту. При переміщенні під ухил по жолобу можливе зчеплення виливків і зупинення всього руху конвеєра, що потребує спеціальної тари, в якій будуть рухатись по жолобу виливки з можливістю їх термообробки і стабільного руху литої продукції на конвеєрному комплексі.

Задачею корисної моделі є досягнення безпечності операції видалення гарячих виливків з сипкого піску форми з одночасним завантаженням таких виливків в тару для їх термообробки, а також спрощення транспортних операцій переважно для способів лиття в поєднанні з термообробкою чи регульованим охолодженням продукції з литого стану.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення виливків, що включає виготовлення піщаної форми з сипкого піску в опоці, заливання у форму розплаву металу, затвердіння металу, охолодження затверділого виливка в цій формі, видалення виливка з сипкого піску форми і проведення термообробки виливка, згідно з корисною моделлю, видаляють виливок з сипкого піску форми в сітчастій корзині, яку поміщають в опоку при виготовленні піщаної форми. Крім цього, сітчасту корзину, яку поміщають в контейнерну опоку при виготовленні піщаної форми, можуть забезпечувати несучими елементами для підйому її

Зо краном, і ці елементи розташовувати на рівні верхнього контрладу форми. А також виливки з залізовугллецевих сплавів можуть видаляти з сипкого піску форми при температурах вище евтектоїдного перетворення в цих сплавах.

В даному способі використовують ту перевагу форм з сухого піску, що він подібно рідині має властивість плинності при видаленні виливків. Як правило, після затвердіння виливка форми відключають від вакуум-насоса, і до температури 850-1000 С |4| чи вище евтектоїдного перетворення в металі ІЗ| виливок охолоджується в сипкому піску. Розміщення сітчастої корзини (кошика за перфорованими стінками) в опоці не завадить вакуумуванню форми, а також видаленню виливка, при якому пісок буде висипатись крізь отвори сітки корзини. Сітчаста корзина, яка поміщається в контейнерну опоку при виготовленні піщаної форми, з несучими елементами для підйому її краном (петлями, скобами, вушками, ручками, гачками чи іншими легкозахватними пристроями) дозволить зачепити її гаками строп крана, витягнути з форми, безпечно і швидко доставити її на операцію термообробки і в цій же корзині виконати термообробку. Для зручності зачеплення несучі елементи розташовують на рівні верхнього контрладу форми, вони можуть ледь виглядати з піску. А також видалення у корзині з форми виливків з залізовуглецевих сплавів при температурах вище евтектоїдного перетворення в цих сплавах, яке протікає при 738 С з утворенням евтектоїда (ферит ж графіт), забезпечить можливість здійснення основних видів термічної обробки сталей і чавунів, регулювання їх структури і властивостей, що є важливою умовою, але складною для досягнення, зокрема, за винаходом ІЗ). Зазначені операції звільнення виливка від піску, як правило, займають 5-15 с або їх нескладно довести до такої тривалості з витягуванням краном виливка з форми і дозволяють швидко перенести його в середовище для термообробки безпосередньо в ливарному цеху без зайвого охолодження на повітрі, що забезпечує отримання заданої його структури і міцності.

В прикладі застосування корзини були виготовлені з металевої сітки з вічком не менше 10х10 мм. Їх вставляли на дно контейнерної опоки з проміжком 20-25 мм до стінок або засобів вакуумування контейнера. Дві або чотири скоби, які мала корзина, доходили до рівня верхнього контрладу форми і виглядали на поверхні піску. Потім формували разову модель за ЛГМ - процесом виготовленням піщаної форми з сипкого піску в контейнерній опоці з корзиною і заливали у форму розплав чавуну чи сталі на дільниці лиття залізовуглецевих сплавів. Після затвердіння металу та охолодження затверділого виливка в цій формі згідно з розрахунковим 60 часом, проводили видалення виливка з сипкого піску форми шляхом зачеплення гаками крана за скоби і підйомом корзини з виливом угору. Поруч з формою виконували термообробку спреєрним загартуванням виливка у водоповітряному середовищі або короткочасним опусканням корзини з виливком у воду згідно з способом І|4| з використанням герметичних контейнерів.

Наприклад, за цим способом в багатьох випадках виливки з низьколегованого високоміцного чавуну з товщиною стінки до 20 мм видаляють з сипкого піску форми при температурах вище евтектоїдного перетворення в цьому сплаві, охолоджують на повітрі, а більш масивні виливки (з товщиною стінки 25 мм і більше) замочують у воді з різною витримкою в процесі гартування.

Після досягнення температури 300-500"С в результаті гартування замочуванням або душуванням за допомогою переносної системи форсунок виливки у корзині поміщають в інший порожній контейнер зі встановленою в нього системою ТЕНІів, розміщених всередині уздовж стінок контейнера. Виливок у корзині засипають попередньо нагрітим піском при температурі 300-500 "С. Встановленими уздовж стінок контейнера ТЕНами підтримують цю температуру протягом заданого часу, а потім витягають виливок в корзині з контейнера і охолоджують на повітрі.

Також спосіб рекомендується для конвеєрних комплексів лиття методом ВПФ в формах з сітчастими корзинами з охолодженням чи термообробкою виливків в закритому похилому жолобі з засобами охолодження і відсмоктування газів. З піщаних форм після заливки їх металом на конвеєрі виливки в корзинах з піском плавно переміщають у вхідний отвір жолоба (як наступну гілку конвеєра), потім вони просуваються під дією гравітаційних сил під ухил і охолоджуються у заданому режимі. У похилого жолоба передбачена ізоляція його внутрішнього простору від простору цеху і вентиляція шляхом вакуумування для видалення газів від нагрітого піску для досягнення екологічних умов виробництва, а також поступове чи часткове видалення піску і введення холодоагенту у вигляді води або потоку повітря для регульованого охолодження виливків. Рух виливків по жолобу в корзинах завдяки стиканням стінками корзин виключає зчеплення гарячих виливків в жолобі і чітко фрагментує рух литої продукції на конвеєрному комплексі.

Таким чином, використовуючи відомі режими термообробки виливка та відомі методи контролю температури і тривалості операцій, корисний ефект досягали шляхом застосування плинності сухого піску, а також сітчастої корзини для безпечного і нескладного видалення гарячих виливків з сипкого піску форми, це було одночасним завантаженням виливків в тару для їх термообробки, що привело до спрощення транспортних операцій переважно для способів лиття з термообробкою чи регульованим охолодженням ливарної продукції з литого стану.

Спосіб дозволяє в ливарних цехах одержувати виливки, зокрема з залізовуглецевих сплавів з литого стану, створюючи суттєву конкуренцію металопрокату чи кованим виробам зниженням собівартості отримання рівноцінних за службовими властивостями литих заготовок без застосування додаткової термообробки.

Джерела інформації: 1. А. с 1629141 СССР. МКИ В22С21/00. Опока для вакуумно-пленочной формовки. Опубл. 23.02.1991, бюл. Мо. 2. Пат. Мо 54731 А Україна. МПК С2109/00, С23С8/00. Спосіб газової цементації сталевих деталей. Опубл. 17.03.2003, бюл. Мо 3.

З. Пат. Мо 82963 Україна, МПК В22027/04, В22027/15. Спосіб виготовлення виливка у піщаній формі з регульованим охолоджуванням окремих його частин. Опубл. 26.05.2008, бюл.

Мо 10. 4. Пат. Мо 123731 Україна, МПК В2207/00, В22023/00, Сб2105/02, б2101/20, В22 027/04.

Спосіб виготовлення виливків з бейнітного або аусферитного чавуну з кулястим графітом.

Опубл. 12.03.2018, бюл. Мо 5. 5. Пат. 2070470 Россия. МКИ В22С9/02. Установка для литья. Заявка 4864296. Заявл. 06.09.1990, опубл. 20.12.1996.

Claims (3)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Спосіб виготовлення виливків, що включає виготовлення піщаної форми з сипкого піску в опоці, заливання у форму розплаву металу, затвердіння металу, охолодження затверділого виливка в цій формі, видалення виливка з сипкого піску форми і проведення термообробки виливка, який відрізняється тим, що видаляють виливок з сипкого піску форми в сітчастій корзині, яку поміщають в опоку при виготовленні піщаної форми.

2. Спосіб виготовлення виливків за п. 1, який відрізняється тим, що сітчасту корзину, яку поміщають в контейнерну опоку при виготовленні піщаної форми, забезпечують несучими елементами для підйому її краном і ці елементи розташовують на рівні верхнього контрладу форми.

3. Спосіб виготовлення виливків за п. 1, який відрізняється тим, що виливки з залізовуглецевих сплавів видаляють з сипкого піску форми при температурах вище евтектоїдного перетворення в цих сплавах.