камера прессования горизонтальной машины литья под давлением (гмлпд)

Формула изобретения

1. Камера прессования горизонтальной машины литья под давлением, содержащая наполнительный стакан с заливочным окном, задняя и передняя стенки которого параллельны между собой и наклонены относительно вертикальной плоскости симметрии камеры прессования, а нижний край стенок заливочного окна размещен над горизонтальной плоскостью симметрии камеры прессования, воронку прямоугольного поперечного сечения, размещенную в заливочном окне, причем нижний край воронки расположен над нижним краем стенок заливочного окна, отличающаяся тем, что передние стенки воронки и заливочного окна наклонены в сторону стекающей с желоба струи сплава и расположены по касательной к внутренней поверхности наполнительного стакана, а верхний край воронки со стороны передней стенки выполнен наклонным относительно вертикальной плоскости симметрии камеры прессования.

2. Камера прессования по п.1, отличающаяся тем, что верхний край воронки параллелен нижнему краю.

3. Камера прессования по п.1, отличающаяся тем, что нижний край воронки выполнен криволинейной формы.

4. Камера прессования по п.1, отличающаяся тем, что нижний край воронки выполнен в виде ломаной линии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургическому производству и пригодно как инструмент при получении отливок из сплавов на ГМЛПД.

Известна охлаждаемая камера прессования в виде трубы и кожуха с трактами охлаждения между ними, расположенными также и против заливочного окна. Благодаря искусственному охлаждению замедляется износ внутренней поверхности трубы в зоне этого окна заливаемым сплавом и повышается стойкость камеры в целом (см. патент СССР № 1774900 от 12.01.1991 г.).

Ее недостаток: сложность конструкции из-за выполнения канавок на внутренней поверхности кожуха.

Известна неохлаждаемая камера прессования ГМЛПД, содержащая наполнительный стакан с заливочным окном; задняя и передняя стенки этого окна выполнены параллельными между собой и наклонены относительно вертикальной плоскости симметрии камеры: над ее горизонтальной плоскостью симметрии размещен нижний край стенок этого окна, а над этим краем находится нижний край воронки, размещенной в нем и имеющей прямоугольное поперечное сечение (см. патент РФ № 2002573 от 15.11.1993 г., МКИ кл. В22D 17/20).

Ее недостатки: из-за ступеньки между нижними краями передних стенок заливочного окна и воронки заливаемый сплав воздействует ударно на стенки этого окна и камеру, увеличивая их нагрев и износ; конструктивная сложность и нетехнологичность воронки из-за разных высот ее стенок.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение этих недостатков, а именно: уменьшить нагрев и износ передней стенки заливочного окна и камеры, а также упростить конструкцию воронки и повысить ее технологичность.

Поставленная цель достигается тем, что камера ГМЛПД содержит наполнительный стакан с заливочным окном, у которого задняя и передняя стенки параллельны между собой и наклонены относительно ее вертикальной плоскости симметрии; нижний край стенок заливочного окна размещается над горизонтальной плоскостью симметрии камеры прессования, воронку прямоугольного поперечного сечения размещают в заливочном окне, причем нижний край воронки располагается над нижним краем стенок заливочного окна, передние стенки воронки и заливочного окна наклонены в сторону стекающей с желоба струи сплава и располагаются по касательной к внутренней поверхности наполнительного стакана, а верхний край воронки выполняется наклонным относительно вертикальной плоскости симметрии камеры; верхний край воронки выполняется параллельным ее нижнему краю; нижний край воронки выполняется криволинейной формы или в виде ломаной линии.

Наклоном передних стенок воронки и заливочного окна навстречу стекающей с желоба струи сплава и расположением их по касательной к окружности наполнительного стакана устраняется ступенька между их нижними краями, чем исключается ударное и тепловое воздействие сплава на стенку окна и далее на боковую поверхность камеры в его зоне указанного окна, чем повышается стойкость этой стенки и камеры в целом.

Выполнением верхнего края воронки со стороны передней стенки ее наклонным относительно плоскости симметрии камеры прессования исключается выплескивание стекающей с желоба струи сплава из воронки.

Выполнением верхнего края воронки параллельными ее нижнему краю достигается минимальные трудоемкость и материалоемкость воронки и камеры прессования с одновременным повышением стойкости последней в зоне ее заливочного окна.

Выполнением нижнего края воронки криволинейной формы или в виде ломаной линии обеспечивается еще большая стойкость передней стенки заливочного окна камеры прессования, но возрастают материалоемкость и трудоемкость воронок такой конструкции.

Приведенное выше свидетельствует, что предлагаемое решение обладает новизной и существенными отличиями и, следовательно, соответствует критерию «изобретение».

Камера представлена фиг.1-4 чертежа.

На фиг.1 представлено продольное сечение задней части камеры, а на фиг.2-4 - конструктивные варианты предлагаемых воронок и заливочного окна (в поперечном сечении камеры).

Камера 1 имеет наполнительный стакан 2 с заливочным окном 3, в котором размещена воронка 4, закрепленная крепежом 5 через проушину 6. На задней стенке 7 воронки 4 размещен желоб 8 под заливаемый сплав. Передние стенки 9 и 10 воронки и заливочного окна 3 располагаются навстречу струи сплава, стекающего с желоба 8, и по касательной к окружности наполнительного стакана 2 (фиг.2-4). При этом на фиг.2 и 4 эта струя контактирует с передней стенкой 10 заливочного окна, а на фиг.3 - непосредственно с передней стенкой 10 заливочного окна 3, продолжением которой является внутренняя поверхность передней стенки 9 воронки 4, расположенной в углублении заливочного окна 3, выполненном сверху этого окна. Здесь передняя стенка 9 воронки 4 выполняет вспомогательную функцию - исключает выплескивание из заливочного окна 3 сплава, стекающего с желоба.

При этом верх передней стенки может размещаться над верхом задней стенки ее (фиг.2 и 3) или наоборот (фиг.4), а нижние края воронки могут быть криволинейной формы (фиг.2), в виде ломаной линии, состоящей как минимум из 2-х прямых (фиг.4), или прямолинейной формы (фиг.3), упрощая конструкцию воронки из-за одинаковой высоты стенок и выполнением их 2-х типоразмеров (фиг.3) по сравнению с воронками фиг.2 и 4, выполненными из стенок 3-х типоразмеров. Поэтому воронка на фиг.3 максимально проста по конструкции и технологична и имеет минимальную стоимость.

При воздействии сплава на переднюю стенку 9 воронки 4 ее стойкость можно увеличить нанесением на эту поверхность износостойких покрытий на основе Ni, Cr, Mo, W, V и других элементов.

Во всех вариантах воронок 4 и заливочных окон 3 камеры 1 струя сплава, стекающего с желоба 8, скоростным напором прижимается к внутренней поверхности передней стенки 9 воронки 4 (фиг.2 и 4) или к передней стенке 10 заливочного окна 3 (фиг.3), расположенных по касательной к окружности наполнительного стакана, и далее безотрывно стекает по внутренней поверхности наполнительного стакана 2, растекаясь по нему к переднему торцу, закрытому через литниковую втулку пресс-формой, и к заднему торцу камеры, закрытому пресс-поршнем (указанные элементы не показаны на этих фигурках), с подъемом уровня сплава в этом стакане.

Переходом передних стенок 9 и 10 соответственно воронки 4 и заливочного окна 3 непосредственно во внутреннюю поверхность наполнительного стакана исключается ступенька между ними. Следовательно, скорость отекания V₂ сплава по этим стенкам не возрастает в отличие от скорости отекания V₁ сплава у камеры-прототипа, которая увеличивается на величину , где H - высота ступеньки между нижними краями передних стенок воронки и заливочного окна. Задавшись H=0,01÷0,02 м, получаем V=0,44÷0,63 м /с. Скорость потока V сплава, текущего по желобу с проходным сечением F=0,004 м² и объемным расходом V=2,63 дм³/с, равна 0,53 м/с (данные по ОАО «ЗМЗ», г.Заволжье Нижегородской обл., ГМЛПД «Триульц» с усилением запирания пресс-формы в 3000 тонн).

Следовательно, за счет «ступеньки» в 0,01÷0,02 м между указанными краями стенок воронки и заливочного окна скорость потока сплава возрастает. Это сказывается не только на возрастании ударного воздействия сплава на переднюю стенку заливочного окна и затем на внутренней поверхности наполнительного стакана, но и на увеличении теплоотдачи от него к этим поверхностям, что уменьшает стойкость этих поверхностей камеры.

Согласно уравнению Нуссельта-Михеева безразмерный коэффициент теплоотдачи Nu равен

Nu=0,023Re^0,8·Pr ^0,43,

где - число Рейнольдса; d - эквивалентный гидравлический диаметр потока сплава; - его кинематическая вязкость; - число Прандтля; а - коэффициент температуропроводности сплава.

Тогда соотношение между числами Нуссельта для камеры-прототипа Nu₁ и предлагаемой камеры Nu ₂ при равенстве для них числа Прандтля будет

Следовательно, коэффициент теплоотдачи от сплава к камере-прототипу больше, чем у предлагаемой камеры, примерно в 2 раза. Это приводит к большему нагреву 1-й и, следовательно, большему износу ее внутренней поверхности в зоне заливочного окна от ударного воздействия заливаемого сплава.

Таким образом, предлагаемыми конструкциями заливочного окна и воронки, размещенной в нем, уменьшаются ударное и тепловое воздействие сплава на переднюю стенку этого окна, и повышается стойкость камеры в этой зоне с упрощением конструкции воронки и повышением ее технологичности.