Литейная форма для изготовления отливок из стали

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ЛИТЕЙНАЯ ФОРМА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ СТАЛИ(71) Заявители Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси Открытое акционерное общество Белкард(72) Авторы Дудецкая Лариса Романовна Орлов Юрий Григорьевич Кравченко Виктор Иванович Костюкович Геннадий Александрович Мулярчик Александр Николаевич Галкина Алла Владиславовна(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси Открытое акционерное общество Белкард(57) Литейная форма для изготовления отливок из стали, преимущественно отливок вставок штампов цилиндрической формы, состоящая из опорных металлических частей, наполнительного огнеупорного слоя, литниковой системы и облицовочного слоя в виде жесткой вставки, отличающаяся тем, что облицовочный слой представляет собой цельную жесткую керамическую вставку разового использования, формирующую наружную боковую поверхность отливки, при этом толщина наполнительного огнеупорного слоя и толщина жесткой вставки соотносятся как (56)1. 25722006.04.30 Полезная модель относится к литейному производству и может быть использована при изготовлении отливок вставок штампов цилиндрической формы. Известна литейная форма многократного использования, состоящая из опорных металлических частей (поддон и корпус формы), облицовочного огнеупорного слоя, изготовленного из формовочной смеси по постоянной или разовой модели, стержней, формирующих полости в отливках и литниковую систему 1. Недостатками данной формы являются трудоемкость изготовления, большой расход формовочных материалов, высокая стоимость модельной оснастки. Известна также литейная форма, в том числе для отливок из стали, состоящая из опорных металлических частей (профильные опоки), наполнительного огнеупорного слоя разового использования, литниковой системы и жесткой вставки, формирующей внутреннюю боковую поверхность отливки. Наполнительный слой разового использования выполнен из формовочной смеси, а вставка - из стального листа с толщиной стенки, составляющей 110 ширины рабочей полости отливки, что обеспечивает ее многократное использование 2. Недостатком данной литейной формы является наличие литейных уклонов на наружной поверхности металлической вставки, необходимых для ее извлечения из формы после затвердевания отливки, а также большой расход формовочных материалов на изготовление формы. Это уменьшает точность отливки, увеличивает трудоемкость изготовления формы и расход металла на литниковую систему. Кроме того, при быстром образовании на отливке затвердевшего слоя вблизи массивной металлической вставки на ее наружной поверхности могут образоваться газовые раковины, что недопустимо для таких ответственных отливок, как вставки штампов. Данная форма принята за прототип при создании заявляемой полезной модели. Задачей заявляемой полезной модели является снижение трудоемкости изготовления литейной формы, уменьшение расхода формовочных материалов на ее изготовление, увеличение размерной точности и улучшение качества отливок. Указанная задача решается за счет того, что в литейной форме для изготовления отливок из стали, преимущественно отливок вставок штампов цилиндрической формы, состоящей из опорных металлических частей, наполнительного огнеупорного слоя, литниковой системы и облицовочного слоя в виде жесткой вставки, облицовочный слой представляет собой цельную жесткую керамическую вставку разового использования, формирующую наружную боковую поверхность отливки, при этом толщина наполнительного огнеупорного слоя и толщина жесткой вставки соотносятся как (56)1. На фиг. 1 изображен общий вид литейной формы для изготовления отливок вставок штампов цилиндрической формы из легированной стали, на фиг. 2 представлена керамическая жесткая вставка разового использования, составляющая огнеупорный облицовочный слой литейной формы и определяющая конфигурацию и размеры отливки. Форма содержит металлический поддон 1 с графитовой вставкой 2, на котором размещена профильная металлическая опока 3. Точное положение профильной опоки 3 на металлическом поддоне 1 определяется двумя штырями 10. В профильной опоке 3 вдоль ее боковых стенок размещены огнеупорный наполнительный слой 4 многократного использования, состоящий из шамотных изделий, и облицовочный огнеупорный слой в виде жесткой керамической вставки 5 разового пользования, изготовленной из термореактивной смеси. Конфигурация внутренней боковой поверхности жесткой вставки имеет вид полого цилиндра и формирует наружную боковую поверхность отливки, а конфигурация ее наружной боковой поверхности совпадает с внутренней поверхностью огнеупорного слоя 4, защищая его от соприкосновения с жидким металлом. На профильной опоке 3 расположена выполняющая роль прибыльной надставки профильная опока 8 с огнеупорным слоем 9. Полости формы и прибыли разделяет стержень-перемычка 6, в центре которого расположено отверстие 7 для питания отливки жидким металлом. Изготовление литейной формы дляполучения стальной отливки вставки штампа цилиндрической формы включает выполнение следующих операций. На поддон 1 по направляющим штырям устанавливают профильную опоку 3 с предварительно размещенным в 2 25722006.04.30 ней огнеупорным слоем 4 из шамотных стандартных изделий. На поддон 1 вплотную к огнеупорному слою 4 устанавливают жесткую вставку 5, играющую роль огнеупорного облицовочного слоя формы. После очистки полости формы пылесосом устанавливают стержень-перемычку 6 и прибыльную надставку 8. Собранную форму устанавливают на транспортировочный поддон и перемещают на заливочную площадку. Заливка металла в форму осуществляется через центральное отверстие 7 в стержне-перемычке 6. После окончания заливки и выдержки отливки в форме выполняют следующие операции снятие прибыльной надставки 8, извлечение отливки с прибылью из формы, медленное охлаждение ее в проходной печи и отделение прибыли от отливки. Предложенная литейная форма обеспечивает уменьшение расхода формовочных материалов за счет небольшой (10-12 мм) толщины жесткой керамической вставки разового использования. В результате разрушения жесткой вставки в процессе изготовления отливки последняя может не иметь литейных уклонов, что повышает точность и облегчает механическую обработку отливки. В результате использования отверстия 7 в стержне-перемычке 6 в качестве приемной воронки для заливки металла в предлагаемой форме отсутствуют такие элементы литниково-питающей системы, как стояк, шлакоуловитель и питатели. После заполнения формы отверстие 7 служит для питания металла в форме из прибыли. Такой способ заполнения формы и наличие массивного металлического поддона способствуют направленному и быстрому затвердеванию отливки, устраняют опасность возникновения в теле отливки усадочной раковины, улучшают ее структуру и уменьшают размер прибыли. По мере затвердевания металла в форме происходит выгорание синтетической смолы из жесткой вставки 5, в результате чего она разрушается, образуя зазор между отливкой и огнеупорным слоем 4. Для обеспечения необходимых технологических свойств жесткой вставки соотношение между толщиной ее элементов и огнеупорным слоем 4 литейной формы должно находиться в пределах (56)1. При большей величине данного соотношения не происходит своевременного разрушения вставки, при меньшей вставка разрушается раньше образования закристаллизовавшегося слоя на боковой поверхности отливки. За счет уменьшения расхода формовочных материалов на 30-40 в результате многократного использования огнеупорного слоя из шамотных изделий снижаются затраты на изготовление литейной формы. Направленное затвердевание отливки в форме способствует повышению эксплуатационной стойкости литой штамповой оснастки из легированной стали, а отсутствие традиционной литниковой системы увеличивает коэффициент использования металла. Данная полезная модель в настоящее время проходит опытно-промышленное опробование на ОАО Белкард (г. Гродно) при изготовлении отливок вставок штампов из легированной стали для кузнечных горячештамповочных прессов. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3