магнитная разъемная форма с литейным стержнем

Формула изобретения

1. Магнитная разъемная форма с литейным стержнем, содержащая литейный стержень со знаковыми частями, две полуформы, каждая из которых содержит намагничивающийся формовочный материал с выполненными в нем ответными углублениями для знаковых частей и рабочей полостью для заливаемого расплава металла, источник магнитного поля и полюсные пластины, отличающаяся тем, что стержень выполнен с поверхностным слоем из намагничивающегося дисперсного формовочного материала, его знаковые части полностью или частично из твердого сплошного или пористого намагничивающегося материала и обращены к одноименным полюсным пластинам, при этом между знаковыми частями стержня размещен источник магнитного поля, который окружен полностью или частично намагничивающимся формовочным материалом стержня.

2. Форма по п.1, отличающаяся тем, что в полюсных пластинах выполнены ответные углубления под знаковые части стержня.

3. Форма по п.1, отличающаяся тем, что полюсные пластины выполнены с по меньшей мере одной опорой для знаковой части стержня.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится преимущественно к литейному производству, в частности к конструкциям магнитных разъемных форм, имеющих в своем составе литейный стержень со знаковыми частями.

Известна литейная разъемная форма с литейным магнитным стержнем, состоящая как минимум из одного литейного магнитного стержня, содержащего одну знаковую часть, выполненную из сплошного немагнитного материала, источник магнитного поля в виде электрической катушки, витки которой охватывают сердечник, выполненный из сплошного намагничивающегося материала, поверхностный слой стержня, окружающий источник магнитного поля со всех сторон и выполненный из намагничивающегося дисперсного формовочного материала, два полюсных наконечника, расположенных по краям катушки и сердечника, и двух полуформ (полукокилей), выполненных из немагнитного сплошного материала и имеющих вертикальный разъем (а.с. СССР N 1775214, B 22 C 9/00, 1990).

Форма имеет следующие основные недостатки:

высокую стоимость из-за выполнения полукокилей из сплошного материала, связанную с повышенной трудоемкостью их изготовления методами механической обработки;

повышенный брак отливок по горячим трещинам из-за отсутствия податливости полукокилей;

повышенный брак отливок по газовым раковинам из-за повышенной газопроницаемости полукокилей;

ограниченная область применения, только для отливок, конструктивно не склонных к горячим трещинам и изготовляемых из трещиностойких сплавов.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату (прототипом) является магнитная разъемная форма с литейным стержнем, состоящая как минимум из одного литейного стержня, содержащего две знаковые части и поверхностный слой немагнитного дисперсного формовочного материала, частички которого скреплены между собой связующим, и двух полуформ, каждая из которых содержит намагничивающийся дисперсный формовочный материал с выполненной в нем рабочей полостью, полюсные пластины и источник магнитного поля. Форма имеет горизонтальный разъем. Знаковые части стержня размещены в ответных углублениях, выполненных в формовочном материале (а. с. СССР N 1669631, B 22 C 9/00, 1989).

Основные недостатки этой формы:

повышенный брак отливок по трещинам из-за пониженной и неуправляемой податливости литейного стержня, частички формовочного материала которого скреплены связующим;

повышенный брак отливок по газовым раковинам из-за повышенной газотворности и пониженной газопроницаемости стержня, содержащего в своем составе выгорающее связующее;

повышенная трудоемкость подготовки намагничивающегося формовочного материала к повторному использованию из-за засорения его остатками стержня;

ограниченная область применения из-за перечисленных недостатков.

Сущность изобретения достигается тем, что в известной магнитной разъемной форме с литейным стержнем, состоящей как минимум из одного литейного стержня, содержащего знаковые части и поверхностный слой формовочного материала, и двух полуформ, каждая из которых содержит намагничивающийся дисперсный формовочный материал с выполненной в нем рабочей полостью, ответные углубления для знаковых частей стержня, полюсные пластины и источник магнитного поля, согласно изобретению, поверхностный слой стержня выполнен преимущественно из намагничивающегося дисперсного формовочного материала, знаковые части стержня полностью или частично выполнены из твердого (сплошного или пористого) намагничивающегося материала, причем знаковые части стержня к одноименным полюсным пластинам и расположены в непосредственной близости от них в условиях контакта или небольшого зазора. Знаковые части стержня, выполненные из твердого материала, могут быть размещены в ответных углублениях, выполненных в одноименных полюсных пластинах.

Полюсные пластины полуформ могут быть снабжены дополнительно полюсными наконечниками, выполняющими одновременно функции для знаковых частей стержня.

Просмотр известных технических решений магнитных форм с литейным стрежнем не выявил известность предложенных существенных признаков, что свидетельствует о соответствии предложенного решения критериям изобретения.

На фиг. 1 показана магнитная разъемная форма с горизонтальным разъемом и магнитным литейным стержнем, знаковые части которого, выполненные из твердого сплошного материала, размещены в сквозных ответных углублениях полюсных пластин; на фиг. 2 то же, с размещением знаковых частей стержня в нескольких ответных углублениях полюсных пластин, фрагмент; на фиг. 3 то же, с размещением знаковых частей стержня на полюсных наконечниках (опорах) полюсных пластин.

Предлагаемая магнитная разъемная форма с литейным магнитным стержнем может иметь варианты конструктивного исполнения, отличающиеся числом источников магнитного поля, их природой (электрическая катушка или постоянный магнит) и расположением, а также размещением полюсных пластин относительно рабочей полости (с ее боков или сверху и снизу); поверхностностью разъема формы и полюсных пластин.

Однако во всех случаях конструктивного исполнения она состоит из двух полуформ, каждая из которых содержит по меньшей мере одну рабочую полость 1, выполненную в намагничивающемся дисперсном формовочном материале 2, как минимум две пластины 3 с полярностью N и S и источник 4 магнитного поля, расположенный между полюсными пластинами, ограждение 5, и по меньшей мере одного литейного стержня, содержащего поверхностный слой 6, выполненный преимущественно из намагничивающегося дисперсного формовочного материала, например дроби ДСЛО 8 (ГОСТ 11964-83), источник магнитного поля ( в виде электрической катушки или постоянного магнита), как минимум две знаковые части 8 с полярностью N и S, выполненные из твердого сплошного или пористого намагничивающегося материала (армко-железа, низкоуглеродистой стали, магнитомягкого феррита и т.п.).

Знаковая часть стержня может быть выполнена полностью из твердого (сплошного или пористого) намагничивающегося материала или частично (с концов стержня). При частичном выполнении знаковой части (знака) из твердого материала другая ее часть выполняется как правило из этого же дисперсного намагничивающегося формовочного материала, что и поверхностный слой 6 стержня. Кроме того, в соответствии с предложенными вариантами конструктивного исполнения полюсные пластины каждой полуформы могут иметь сквозные или несквозное ответное углубление 9 для размещения соответствующей знаковой части 8 стержня, либо могут быть снабжены дополнительно, по меньшей мере, одной быстросменной опорой 10, имеющей посадочную поверхность для знаковой части 8 стержня. Сквозное и несквозное отверстия (углубления 9) выполняют при массовом производстве отливок, когда применяют специализированные намагничивающие устройства. Опоры 10 целесообразны в универсальных устройствах, применяемых в единичном и мелкосерийном производстве отливок, т.к. позволяют изготавливать различные однотипные отливки путем быстрой замены опор 10. Если опора 10 выполнена из намагничивающегося материала, то она выполняет роль полюсного наконечника, который направляет и усиливает магнитный поток. В случае частичного выполнения знаковой части из твердого намагничивающегося материала в углублениях 9 и на опорах 10 располагается только эта часть знака.

Поскольку наибольшее распространение получили магнитные формы с источником магнитного поля в виде электрической катушки, то в качестве примера конструктивного выполнения одного из возможных вариантов предложенной формы приведена форма с такими источниками. Электрическая катушка обычно используется с намагничивающимся сердечником 11, который усиливает создаваемое ею поле. Форма, изображенная на фиг. 1 для пояснения заявляемого технического решения, содержит два намагничивающих устройства с О-образным магнитопроводом и имеет горизонтальный разъем. Вместе м тем, могут применяться и другие намагничивающие устройства, например, с U-, C-, П образным магнитопроводом, имеющие как горизонтальный, так и вертикальный разъем. Полуформы предложенной формы изготовляют известным способом, например, путем совмещения намагничивающего устройства с модельной плитой, (не показана) заполнения межполюсного пространства устройства намагничивающимся формовочным материалом 2, его уплотнения, упрочнения воздействием постоянного магнитного поля. Для чего включают источник 4 магнитного поля, которое намагничивает сердечник 11, полюсные пластины 3 и формовочный материал 2, частички которого, намагничиваясь, сцепляются друг с другом и образуют прочную систему. Затем известным образом удаляют из формовочного материала 2 модель (не показана) и образуется рабочая полость 1. После чего в одну из полуформ (при горизонтальном разъеме в нижнюю) помещают магнитный стержень, изготовленный известным способом, например путем размещения в стержневой оснастке (не показана) магнитной системы, состоящей из источника 7 магнитного поля, знаковых частей 8 с полярностью N и S и сердечника 11, формирования поверхностного слоя 6 преимущественно из намагничивающегося сыпучего материала, его упрочнения воздействием магнитного поля, которое создается источником 7 и усиливается сердечником 11 и знаковыми частями 8, выполненными из твердого намагничивающегося материала, удаления стержня из оснастки.

При размещении стержня в полуформе необходимо знаковую часть 8 с полярностью N располагать у полюсной пластины 3 с такой же полярностью, помещая знаковую часть в соответствующее углубление 9 или на опору 10. Аналогично располагают знаковую часть 8 с полярностью S. При несоблюдении этого условия стержень притягивается к полуформе и они разрушаются.

Затем к собранным полуформе и стержню присоединяют другую полуформу, соблюдая условия одинаковой полярности контактирующих полюсных пластин 3 и знаковых частей 8.

Собранная форма работает следующим образом. В полость 1 формы заливают расплав. При этом газы, находящиеся в полости 1 и расплаве свободно выходят в атмосферу через поры, имеющиеся в формовочном материале 2 и поверхностном слое 6 стержня. Кроме того, отсутствие в слое 6 связующего определяет практически нулевую газотворность стержня. Эти два обстоятельства позволяют снизить до минимума брак отливок по газовым раковинам и газосодержанием в отливках. При затвердевании расплава отливка уменьшает свои размеры, оказывая давление на форму и стержень. Уменьшая ток в катушках можно соответственно, уменьшить индукцию магнитного поля и, как следствие, прочность и жесткость формы и стержня, и увеличить их податливость. Это позволяет снизить внутренние напряжения в отливке усадочного происхождения и, следовательно, свести до минимума брак по трещинам. После частичного и полного затвердевания отливки отключают источники магнитного поля, и материал 2 и слой 6 разупрочняются и восстанавливают свою сыпучесть. Прочность и жесткость при этом снижаются до минимума, а податливость повышается до максимума. Кроме того, отливка охлаждается в условиях полного контакта с формой и стержнем (без воздушного зазора), что уменьшает цикл изготовления отливки путем уменьшения времени ее охлаждения. После достаточного охлаждения отливки форму разбирают, магнитную систему удаляют из полости отливки. Поскольку форма и слой 6 стержня выполнены из одного и того же формовочного материала, то их смешивание во время разборки формы не приводит к необходимости из последующего разделения при подготовке материала к повторному использованию. Использование предлагаемого изобретения позволяет уменьшить брак отливок по газовым раковинам из-за отсутствия в стержне газотворного связующего и по трещинам из-за повышенной податливости стержня; снизить продолжительность операции охлаждения отливки и трудоемкость подготовки оборотного формовочного материала, расширить область применения магнитных форм и стержней.