Спосіб охолодження виливків у ливарній формі чи контейнері з сипким наповнювачем

Реферат: Спосіб охолодження виливків у ливарній формі чи контейнері з сипким наповнювачем включає створення у формі чи контейнері псевдозрідженого шару такого наповнювача шляхом рівномірного продування повітрям або газом цього наповнювача у вертикальному напрямі. Перед продуванням повітрям або газом на ливарну форму чи контейнер встановлюють коробчастий екран. UA 106005 U (54) СПОСІБ ОХОЛОДЖЕННЯ ВИЛИВКІВ У ЛИВАРНІЙ ФОРМІ ЧИ КОНТЕЙНЕРІ З СИПКИМ НАПОВНЮВАЧЕМ UA 106005 U UA 106005 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі ливарного виробництва і може бути використана при виробництві виливків у формах з сипкого вогнетривкого наповнювача, зокрема, які виготовлені вакуумним формуванням, за моделями, що газифікуються, або в оболонкових формах, виготовлених за разовими моделями та заливаються в контейнері з сипким наповнювачем. Наявність такого сипкого наповнювача дозволяє створити за його участі рухоме середовище. Відомий спосіб охолодження виливків [Патент України № 43694, МПК B22D27/04, опубл. 25.08.2009, бюл. № 16], в якому охолодження виливків у формі відбувається за рахунок продування стисненим повітрям. Однак продування форми з виливком стисненим повітрям є не надто ефективним, оскільки шар вогнетривкого наповнювача, що прилягає до виливка, прогрівається набагато більше, ніж шар, який знаходиться біля стінок форми. А це значить, що повітря, яке проходить через непрогріті зони форми, не виконує поставленої функції інтенсивно забирати тепло від усього об'єму наповнювача. Таке охолодження проходить довго, потребує спеціального стенда, а також транспортних операцій для встановлення та зняття з нього форм з наступним перевезенням їх для подальшого охолодження виливків. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є спосіб [див. Патент України № 97151, МПК B22D27/04, опубл. 10.03.2015, бюл. № 5]. Цей спосіб скорочує час охолодження виливків у формі за рахунок створення псевдозрідженого шару наповнювача, а також суміщення операцій охолодження виливка і сипкого вогнетривкого наповнювача. Проте останній спосіб також потребує спеціального стенда, а також транспортних операцій для встановлення та зняття з нього форм з наступним перевезенням їх для подальшого охолодження виливків. Для одночасного охолодження кількох форм такий стенд буде представляти складну енергоємну конструкцію високої вартості з потужними засобами вентиляції і уловлювання піску для запобігання видуванню його з форм і запорошенню пилом повітря цеху. Порозність ущільненого піску ливарної форми становить близько 0,35-0,36, а стабільного псевдозрідженого шару - 0,50-0,75. Тобто об'єм піщаного наповнювача ливарної форми чи заповненого піском контейнера з виливками при псевдозрідженні збільшиться приблизно на 2040 %, і частина піску вилетить із форми, що призведе до його втрати та запиленню ливарного цеху. Тому реально виконати псевдозрідження піщаного наповнювача безпосередньо в формі згідно з останнім зазначеним патентом можна лише відібравши з неї зазначену частину наповнювача, що важко виконати з гарячим піском навколо гарячого виливка. В основу корисної моделі поставлена задача створення і застосування способу - зменшення економічних витрат та підвищення екологічної безпеки виробництва при ефективному охолодженні в псевдозрідженому шарі, що створюють безпосередньо в формі чи контейнері. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб охолодження виливків у ливарній формі чи контейнері з сипким наповнювачем включає створення у формі чи контейнері псевдозрідженого шару такого наповнювача шляхом рівномірного продування повітрям, або газом цього наповнювача у вертикальному напрямі. Перед продуванням повітрям або газом на ливарну форму чи контейнер встановлюють коробчастий екран. Після заливання розплаву в форми охолодження виливків проводять на заливальному плацу чи конвеєрі без перевезення до спеціального стенда. Охолодження ефективне при тривалості від декількох до десятків хвилин і довше. Воно може виконуватись як суміщення ливарного процесу з термообробкою виливка безпосередньо в піщаній формі. Після заливання опочної чи контейнерної піщаної форми металом на її верхній контрлад встановлюється коробчастий (рамочний) екран з верхнім отвором, таким чином нарощуються стінки форми до висоти, яка більша за висоту псевдозрідженого шару, створеного безпосередньо з наповнювача ливарної форми. Це запобігає виносу піску і запиленню повітря цеху шкідливими для здоров'я людини милоподібними частинками наповнювача (наприклад, кварцу). Встановлення чи монтаж на верхньому торці екрана сітки, що не пропускає такі частинки, а пропускає лише потік газу, більшою мірою гарантує запобігання виносу пилу і втраті сипкого наповнювача. В прикладі застосування способу як коробчастого екрана застосовували порожній контейнер (зокрема, для виготовлення форми) з засобами вакуумування. Встановлювали такий контейнер догори дном на ливарну форму чи перший контейнер, заповнені сипким наповнювачем з виливками та при створенні псевдозрідженого шару наповнювача за переліком операцій згідно з описом в способі-прототипі через його засоби вакуумування видаляли повітря або газ з псевдозрідженого шару після продування за межі цього порожнього контейнера через відкриті отвори вказаних засобів вакуумування. Або цей порожній контейнер вакуумували шляхом підключення його засобів вакуумування через трубопроводи до вакуумного насоса, що зазвичай 1 UA 106005 U 5 10 15 20 25 30 35 40 використовується для вакуумування піщаних форм. Для таких контейнерів засоби вакуумування частіше всього виконують у вигляді сітчастих фільтрів або металорукавів. Таким чином, якщо брали один контейнер з наповнювачем і виливком, то на нього ставили вказаний другий порожній контейнер як екран для нарощування стінок першого заповненого контейнера (піщаної форми). Остання операція повністю запобігає попаданню газу з пилом за межі форми з екраном, створює повністю ізольований об'єм і дозволяє використовувати вільні від формовки контейнери без витрат на нову оснастку та надає можливість одночасного пришвидшення охолодження багатьох форм без застосування стендів безпосередньо на місці заливки форм без додаткового їх транспортування краном чи іншим транспортом. Щоб виливок при охолодженні не опустився на дно форми, його утримують на спеціальних опорах або підвішують за ливникову систему. Реалізація описаного способу з використанням псевдозрідженого шару забезпечує відвід тепла від виливка примусовою конвекцією сипкого матеріалу як дисперсної фази в дисперсійному газовому середовищі, що продувається крізь формувальну оснастку (опочну чи контейнерну) і коробчастий екран. Такий екран дозволяє задіяти весь об'єм піску форми для охолодження без потреби його відбирання з форми, при цьому не зменшується маса піску, що відбирає тепло виливка. Також мінімізуються втрати наповнювача, практично повністю повертаючи його в багатократне зворотне використання, що разом з екологічними перевагами (без витрат на витяжну вентиляцію і очищення повітря), а також без погіршенням умов праці та без недешевого обладнання стендів сприяє зменшенню економічних витрат та підвищенню екологічної безпеки виробництва. Операції охолодження виконують аналогічно опису в прототипі. Охолодження виливків в псевдозріженому шарі наповнювача форми здійснюють до заданої температури виливка. Для виготовлення екранів можливе застосування тонкостінної жесті. Для ущільнення стику екрану з формою застосовують просте ущільнення, стрічки гуми по стику або щільне вставлення екрана у проріз формувальної оснастки по внутрішньому периметру тощо. Застосування екрана на місці заливки металом форми без транспортування її до стенда також дозволяє починати процес охолодження під час твердіння виливка, що розширює діапазон можливостей його термічної обробки безпосередньо у піщаній формі з формуванням заданої структури металу. Спосіб придатний для застосування у всіх формах, які мають сипкий наповнювач, що дозволяє створити за його участі рухоме твердогазове дисперсійне середовище при конвекційному охолодженні виливка та власне наповнювача, для вакуумної формовки, лиття за моделями, що газифікуються, для контейнерів з тонкостінними оболонковими формами (виконаними за легкоплавкими моделями), між якими засипаний сипкий наповнювач. Гарячі виливки в останніх оболонкових формах (наприклад, гіпсо-піщаних) при швидкому охолодженні частково чи повністю втрачають залишки оболонки. Такі оболонки руйнуються під дією ударів рухливих частинок наповнювача, і піщинки зі зруйнованої оболонки включаються в псевдозріжений шар. Рухоме піщане середовище діє на поверхню виливка подібно обробці піщаним струменем часто без потреби наступної очистки виливка, а тертя нагрітих піщинок між собою створює ефект термічно-механічної регенерації наповнювача, що дає економію на очисних та регенераційних операціях. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб охолодження виливків у ливарній формі чи контейнері з сипким наповнювачем, що включає створення у формі чи контейнері псевдозрідженого шару такого наповнювача шляхом рівномірного продування повітрям або газом цього наповнювача у вертикальному напрямі, який відрізняється тим, що перед продуванням повітрям або газом на ливарну форму чи контейнер встановлюють коробчастий екран. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що на верхню частину коробчастого екрана встановлюють чи монтують сітку. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як коробчастий екран на ливарну форму чи контейнер встановлюють догори дном порожній контейнер з засобами вакуумування та через ці засоби вакуумування видаляють повітря чи газ після продування або цей порожній контейнер вакуумують. 2 UA 106005 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3