Устройство для центробежного литья металлоизделий и наплавки покрытий

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ И НАПЛАВКИ ПОКРЫТИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Клубович Владимир Владимирович Кулак Михаил Михайлович Самолтов Владимир Григорьевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технической акустики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для центробежного литья металлоизделий и наплавки покрытий, содержащее герметичный рабочий шкаф и размещенный в нем литейный механизм, включающий поворотный вокруг вертикальной оси рычаг, на одном плече которого размещен литьевой комплект, состоящий из плавильного элемента и литейной формы, отличающееся тем, что оно дополнено вторым литьевым комплектом, расположенным на другом плече поворотного рычага, а в качестве плавильного элемента применен реактор самораспространяющегося высокотемпературного синтеза, выполненный в виде графитового сосуда для экзотермической шихты с зауженной выходной частью, при этом каждый литьевой комплект состоит из соосно установленных в подвесном стакане реактора и литейной формы, разделенных между собой пластиной-диафрагмой на выходной части реактора, и снабжен запально-пусковым узлом в виде токопроводящей спирали на входе реактора и поджиговой панели на подвесном стакане, через контактные клеммы которой спираль электрически соединена с питающим трансформатором. 28892006.06.30 Полезная модель относится к области металлургии, в частности к устройствам центробежного литья, используемым в производстве металлических сплавов, а также изделий и покрытий на их основе. Известно наиболее близкое по технической сути к полезной модели устройство для индукционной плавки металла и последующего центробежного литья в защитной атмосфере 1, включающее высокочастотный генератор с конденсаторной установкой, катушечный индуктор, систему охлаждения, литейный механизм в виде поворотного вокруг вертикальной оси рычага, на одном конце которого расположен литьевой комплект в составе литейной формы и плавильного тигля, а на другом - противовес, шкаф литейного пространства с системой подвода-выхлопа защитной атмосферы и тормозной электродвигатель. Данное устройство предназначено для отливки малых предметов для дентальных целей, например зубных протезов, и характеризуется удовлетворительной надежностью и энергозатратностью в работе. Существенным недостатком устройства является то, что оно, в силу присущих ему конструктивных особенностей, например наличия генератора, индуктора, системы охлаждения, осцилляционного конденсатора, одного литьевого комплекта и др., характеризуется относительно высокой энерго- и фондоемкостью оборудования, низкой производительностью работы, узкой областью применения (преимущественно отливка зубных протезов), а также требует применения готового гранулированного сплава, что влияет на повышение себестоимости отливок. Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание устройства для центробежного литья металлоизделий и наплавки покрытий, обладающего более высокой производительностью, расширенной областью применения, существенной простотой, более низкой энерго- и фондоемкостью, а также снижающего трудоемкость и себестоимость отливок и покрытий. Поставленная задача решается тем, что при использовании существенных признаков,характеризующих известное устройство для центробежного литья, которое содержит электропривод, герметичный рабочий шкаф и размещенный в нем литейный механизм,включающий поворотный вокруг вертикальной оси рычаг, на одном плече которого расположен литьевой комплект, содержащий плавильный элемент и литейную форму, в соответствии с полезной моделью литейный механизм устройства дополнен вторым литьевым комплектом, расположенным на другом плече поворотного рычага, а в качестве плавильного элемента вместо тигля применен реактор самораспространяющегося высокотемпературного синтеза , выполненный в виде графитового сосуда для экзотермической шихты с зауженной выходной частью, при этом в свободно висящем на горизонтальной оси подвесном стакане установленые соосно литейная форма и реактор разделены между собой пластиной-диафрагмой на выходной части реактора, и снабжен запально-пусковым узлом в виде токопроводящей спирали на входной части реактора и расположенной на подвесном стакане поджиговой панели, через контактные клеммы которой спираль электрически соединена с трансформатором. Сопоставительный анализ показывает, что предлагаемое устройство отличается от прототипа использованием дополнительного литьевого комплекта, применением в качестве плавильного элемента СВС-реактора, позволяющего получать литьевой сплав из экзотермической шихты, а также наличием иного запально-пускового узла, что свидетельствует о наличии признаков, отличающих заявленную полезную модель от прототипа. В данном случае второй литьевой комплект позволяет повысить производительность работы, СВС-реактор в результате получения сплава из экзотермической шихты (а не из металлических гранул) обеспечивает снижение трудоемкости и стоимости изделий, а также способствует расширению области применения путем получения различных металлических деталей и покрытий (а не только дентальных деталей). Совмещение процессов синтеза материала и его плавления в СВС-реакторе упрощает устройство и снижает его 2 28892006.06.30 энерго- и фондоемкость и свидетельствует о получении нового технического результата и возможности промышленной применимости устройства. Техническая сущность полезной модели подтверждается прилагаемым чертежом, где на фигуре показан общий вид устройства в разрезе. Заявляемое устройство (фигура) состоит из герметичного шкафа 1 с системой вентиляции и подвода-выхлопа защитной атмосферы, электропривода, включающего электродвигатель 2 с клиноременной передачей 3, приводного вала 4, поворотного рычага 5, размещенных в свободно висящих на осях 6 подвесных стаканах 7 и 8 на противоположных плечах рычага 5 двух литьевых комплектов, каждый из которых состоит из литейной формы 9 и реактора 10 с экзотермической шихтой 11 и пластиной-диафрагмой 12, и двух запально-пусковых узлов, включающих токопроводящую спираль 13 над шихтой 11 и поджиговую панель 14 с клеммами 15 для электрического соединения спирали 13 через скользящие контакты 16 с трансформатором 17. Описываемое устройство работает следующим образом. Предварительно в реакторе 10 закрывают зауженную нижнюю часть (выходное отверстие) пластиной-диафрагмой 12,а затем в реакторный сосуд 10 плотно укладывают экзотермическую шихту 11 заданного состава. После этого в подвесном стакане 8 собирают литьевой комплект устанавливают литейную форму 9, а на нее соосно устанавливают загруженный реактор 10 таким образом, чтобы входное литьевое отверстие формы 9 совпадало с выходным отверстием реактора 10, закрытым диафрагмой 12. Стакан 8 с собранным в нем литьевым комплектом подвешивают на оси 6 к плечу поворотного рычага 5 так, чтобы, поворачиваясь на оси 6,стакан 8 мог под действием центробежной силы принимать горизонтальное положение. На другое плечо рычага 5 подвешивают другой аналогично собранный стакан 7, затем к верхней части каждого стакана подсоединяют свое запально-пусковое устройство таким образом, чтобы токопроводящая спираль 13 находилась в механическом контакте с шихтой 11 в реакторе 10 и была через клеммы 15 поджиговой панели 14 электрически соединена с трансформатором 17 через скользящие контакты 16. После этого закрывают шкаф 1, включают вентиляцию или, если нужно, откачивают воздух и напускают защитную атмосферу, включают электродвигатель 2, который через клиноременную передачу 3 вращает вал 4 с рычагом 5, на котором подвешены стаканы 7 и 8 с литьевыми комплектами. При достижении заданной частоты вращения вала 4 на спираль 13 с трансформатора 17 подается питающее напряжение, спираль 13 нагревается и поджигает шихту 11, инициируя самораспространяющийся высокотемпературный синтез с образованием расплавленных окисной и металлической фаз. Процесс горения распространяется по объему шихты и достигает дна реактора 10. Диафрагма 12 проплавляется и металлическая фаза как более тяжелая перетекает в литейную форму 9. После завершения процесса кристаллизации расплава электродвигатель 2 выключают, и центрифуга останавливается. Стаканы 7 и 8 снимают с рычага 5, извлекают из них литейные формы, а из них - полученные изделия. Процесс наплавки покрытий на изделия производится аналогично, причем наплавляемое изделие помещают на дно литейной формы или на дно реактора, причем в последнем случае литейная форма не используется, а реактор не имеет выходного отверстия и диафрагмы. Далее реактор очищают от остатков окисной фазы, и весь процесс повторяют вышеописанным образом. Экспериментально подтверждено, что предлагаемое устройство в сравнении с прототипом более просто в использовании, менее энерго- и фондоемко, более производительно,менее затратно в производстве и обеспечивает расширение ассортимента производимых изделий. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3