|
(21), (22) Заявка: 2008121617/02, 30.05.2008
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
30.05.2008
(43) Дата публикации заявки: 10.12.2009
(46) Опубликовано: 27.04.2010
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
RU 2159165 С2, 20.11.2000. US 3807483 А, 30.04.1974. RU 2027838 C1, 27.01.1995. RU 2084308 C1, 20.07.1997.
Адрес для переписки:
109125, Москва, ул. Окская, 4, корп.3, офис 34, ООО “Минаев и партнеры”
|
(72) Автор(ы):
Матвеенко Иван Владимирович (RU), Зубарев Александр Александрович (RU), Кондратьев Сергей Александрович (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Матвеенко Иван Владимирович (RU), Кондратьев Сергей Александрович (RU), Зубарев Александр Александрович (RU)
|
(54) СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ИМПУЛЬСОМ ПАРОГАЗОВОГО ДАВЛЕНИЯ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает установку опоки на подмодельную плиту с моделью и засыпку смеси. На опоке размещают камеру импульсной головки с электродами. Уплотняют смесь в опоке путем разряда конденсатора замыканием электродов струей токопроводящей жидкости и давлением паров воздушной среды, находящихся в камере импульсной головки. Количество токопроводящей жидкости предварительно дозируют по соотношению: m=0,65·Р·V·/848·Т, (кг), где Р – давление парогазовых продуктов испарения токопроводящей жидкости в конце уплотнения, Па; V – объем уплотняемой формы, м3; Т – температура парогазовых продуктов испарения токопроводящей жидкости, Т=(2-3) Ткип, К; – количество вещества проводящей жидкости, моль; Ткип – температура кипения токопроводящей жидкости, К; 0,65 и 848 – поправочные коэффициенты. Достигается повышение равномерности уплотнения смеси. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Изобретение откосится к литейному производству, в частности к изготовлению литейных форм и стержней. Известен способ импульсного уплотнения формы посредством взрыва смеси газов в замкнутом объеме импульсной головки над поверхностью формы [1].
Однако этому способу присущи недостатки, обусловленные работой с взрывоопасной смесью газов: повышенное требование к соблюдению мер безопасности, усложнение конструкции из-за необходимости обеспечения герметичности устройства, реализующего способ.
Наиболее близким по технической сущности (прототип) является способ уплотнения литейных форм и стержней [2], включающий установку опоки на подмодельную плиту с моделью, засыпку смеси, размещение на опоке камеры импульсной головки, разряд конденсатора осуществляют в воздушной среде камеры импульсной головки путем замыкания электродов струей токопроводящей жидкости, количество которой предварительно дозируют по соотношению:
где: Р – давление парогазовых паров;
Т – температура парогазовых продуктов;
М – молярная масса токопроводящей жидкости, кг/моль;
V – объем уплотняемой формы, м3;
Ткип – температура кипения токопроводящей жидкости;
R – молярная газовая постоянная, Дж/моль·К.
В качестве токопроводящей жидкости используют раствор электролита.
Указанному способу присущи недостатки:
При формовке крупных сложно-профильных отливок в узких и одновременно высоких карманах имеет место слабое уплотнение смеси. При создании в камере повышенного давления с целью повышения плотности смеси в карманах в формовочной смеси над модельной областью появляются горизонтальные трещины в момент снятия нагрузки. Этот эффект объясняется тем, что давление сжатого воздуха над смесью падает мгновенно, а сила давления внутри поровой фазы, направленная вверх от модельной плиты, исчезает с запозданием. В результате перепад давления приводит к созданию растягивающих напряжений и, как следствие, к образованию горизонтальных трещин. Указанные недостатки приводят к снижению качества форм и к браку отливок.
Целями изобретения являются повышение равномерности уплотнения смеси (одновременно по всему объему) литейных песчано-глинистых форм и повышение их качества.
Для достижения указанных целей известный способ (прототип) дополняется системой отверстий (вент) в модельной плите, расположенных как вокруг моделей, так и по периметру опоки. Количество проходного сечения вент в разных местах определяется в зависимости от свойств смеси и сложности моделей.
Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически изображена установка для реализации предлагаемого способа уплотнения, в которой камера 1 импульсной головки с воздушной средой 2 расположена над опокой 3 со смесью 4 и моделью 5 таким образом, что размещенные в камере электроды 6, соединенные с высоковольтным конденсатором 7, замыкаются струей токопроводящей жидкости 8, подаваемой из дозирующего устройства 9.
Пример осуществления способа.
Для опробования предложенного способа уплотнения был использован высоковольтный конденсатор, подключенный к электродам, размещенным в воздушной камере экспериментальной импульсной головки, установленной на опоку размером 500×600×150 мм, с технологической пробой, используемой в качестве модели. Уплотнению подвергалась песчано-глинистая смесь, содержащая по составу, %:
Кварцевый песок К020 |
5-10 |
Смесь горелая |
89-94 |
Глина формовочная со следующими |
1-1,2 |
свойствами: |
|
Прочность на сжатие, кгс/см2 |
0,6-0,8 |
Влажность, % |
2-5 |
Газопроницаемость, ед. |
100-130 |
В качестве токопроводящей жидкости использовался 10%-ный водный раствор поваренной соли.
Расчет потребного количества раствора поваренной соли выполняли по приведенной выше формуле исходя из следующего:
Величина давления, установившегося в конце уплотнения над смесью, Р=6·105 Па;
V – объем уплотняемой формы, м3.
Температура бралась кратной температуре кипения раствора поваренной соли, Ткип=381 К.
Значение для раствора поваренной соли равно 19,93·10-3 моль. 0,65 – поправочный коэффициент – кг/моль; 848 – поправочный коэффициент – Дж/К. Подставив значения Р, и Ткип в формулу
рассчитали массу раствора поваренной соли для различных значений Т=(2-3) Ткип. Для сравнения была взята температура вне заявленного диапазона (примеры 1 и 5). Данные сведены в таблицу 1.
Таблица 1 |
Пример |
Температура продуктов испарения, К |
Количество раствора поваренной соли, кг |
1 |
T1=1,5 |
Ткип=571,5 |
0,1097 |
2 |
Т2=2,0 |
Tкип=762 |
0,0823 |
3 |
Т3=2,5 |
Tкип=952,5 |
0,0658 |
4 |
Т4=3,0 |
Ткип=1143 |
0,0549 |
5 |
Т5=3,5 |
Ткип=1333,5 |
0,047 |
Вычисленное по формуле количество раствора поваренной соли тонкой струей через отверстие, выполненное вдоль оси электрода, впрыскивалось на противоположный электрод, что приводило к замыканию электродов и разряду конденсатора с выделением запасенной на нем энергии и прохождению электрического тока большой плотности по струе токопроводящей жидкости с последующим испарением ее и образованием парогазовых продуктов, расширяющихся и уплотняющих смесь.
Уплотнение формы определялось (после удаления модели) посредствам замера твердости формы по общей методике на горизонтальных и вертикальных поверхностях формы.
Качество формы оценивалось визуально с установлением наличия в форме рыхлот, пустот и качества отпечатка модели.
Ниже в таблице 2 приведены результаты оценки качества формы, ее твердости в зависимости от количества поданного раствора токопроводящей жидкости.
Таблица 2 |
Количество раствора токопроводящей жидкости, г |
Твердость стенок формы, ед. |
Качество формы |
Вертикальных |
Горизонтальных |
109,7 |
50 |
62 |
Плохое (рыхлоты) |
82,3 |
68 |
80 |
Хорошее |
65,8 |
78 |
85 |
Хорошее |
54,9 |
80 |
92 |
Хорошее |
47,0 |
90 |
95 |
Удовлетворительное (переуплотнение) |
Анализ показателей твердости и качества форм дает возможность установить наиболее приемлемый диапазон количества раствора токопроводящей жидкости, соответствующий расчетному диапазону температур Т=(2-3) Ткип, где Ткип – температура кипения токопроводящей жидкости в градусах Кельвина.
Список используемой литературы
1. Патент ФРГ 2902555, кл. В22С 15/22, 1979.
2. Библиотека электротехнолога. / Выпуск 2, Электроразрядная обработка материалов. Под ред. Л.Я.Попилова. – Л.: Машиностроение, 1971, с.245-246.
Формула изобретения
1. Способ уплотнения литейных форм и стержней, включающий установку опоки на подмодельную плиту с моделью, засыпку смеси, размещение на опоке камеры импульсной головки с электродами, уплотнение смеси в опоке путем разряда конденсатора замыканием электродов струей токопроводящей жидкости и давлением паров воздушной среды, находящихся в камере импульсной головки, причем количество токопроводящей жидкости предварительно дозируют по соотношению: , кг, где Р – давление парогазовых продуктов испарения токопроводящей жидкости в конце уплотнения, Па; V – объем уплотняемой формы, м3; Т – температура парогазовых продуктов испарения токопроводящей жидкости, Т=(2-3) Ткип, К; – количество вещества проводящей жидкости, моль; Ткип – температура кипения токопроводящей жидкости, К; 0,65 и 848 – поправочные коэффициенты.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вокруг модели и по периметру опоки устанавливают венты.
РИСУНКИ
|
|