Устройство для затвердевания заготовок

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ ЗАГОТОВОК(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Стеценко Владимир Юзефович Марукович Евгений Игнатьевич Харьков Сергей Александрович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для затвердевания заготовок, включающее бак с размещенным в нем кольцевым коллектором, по всей внутренней поверхности которого расположены отверстия диаметром 430 мм, равноудаленные на расстоянии 880 мм от охлаждаемой заготовки,отличающееся тем, что коллектор имеет толщину 520 мм, а отверстия выполнены в виде конуса с углом 2060, расширяющегося в сторону заготовки с шагом по высоте и образующей коллектора 680 мм. 35712007.06.30 Полезная модель относится к литейному производству и предназначена для охлаждения заготовок из черных и цветных металлов в жидкой охлаждающей среде. Известно устройство для охлаждения изделий, содержащее бак с размещенными в нем кольцевыми коллекторами с соплами, патрубками для подвода и отвода охлаждающей жидкости 1. Охлаждение заготовки происходит вследствие вращательного движения жидкости вокруг заготовки. Главными недостатками данного устройства являются сложность конструкции и относительно небольшая интенсивность потока охладителя вблизи стенки изделия, поскольку энергия струи в основном расходуется на вращение большой массы охладителя. Наиболее близким техническим решением к заявленному является устройство для охлаждения изделий 2. Данное устройство состоит из бака с размещенным в нем кольцевым коллектором с отверстиями, диаметром 430 мм с шагом по высоте и образующей 24 диаметра отверстий, равноудаленные на расстоянии 880 мм от охлаждаемой заготовки. Охлаждение заготовки осуществляется за счет затопленных струй, ударяющих перпендикулярно о наружную охлаждаемую поверхность отливки. Основным недостатком данного устройства является недостаточная интенсивность охлаждения заготовки вследствие того, что отверстия в коллекторе обеспечивают наиболее сильное охлаждение заготовки на участке ее наружной поверхности, равной общей площади отверстий. Остальные участки заготовки охлаждаются со значительно меньшей интенсивностью. Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель,является повышение интенсивности охлаждения получаемой отливки. Технический результат заключается в повышении производительности процесса кристаллизации отливок. Поставленная задача достигается тем, что в заявляемом устройстве для затвердевания заготовок, включающем бак с размещенным в нем кольцевым коллектором, по всей внутренней поверхности которого расположены отверстия, равноудаленные на расстоянии 880 мм от охлаждаемой заготовки диаметром 430 мм, коллектор имеет толщину 520 мм,а отверстия выполнены в виде конуса с углом 2060, расширяющегося в сторону заготовки с шагом по высоте и образующей коллектора 680 мм. Если толщина коллектора составляет менее 5 мм, то струя охладителя выходит из отверстия в виде цилиндра, что снижает эффективность охлаждения отливки. При толщине коллектора более 20 мм возникают большие технические трудности с изготовлением конических отверстий. Если угол расхождения конуса менее 20, то на поверхности заготовки появляются и расширяются зоны вне действия струи охладителя, что снижает интенсивность охлаждения отливки. При выполнении отверстий с конусом более 60 значительно увеличивается перекрытие конических струй, что ослабляет их охлаждающее действие на поверхность заготовки. При выполнении отверстий с шагом менее 6 мм уменьшается давление и скорость струй, что снижает интенсивность охлаждения отливки. Если отверстия в коллекторе расположены с шагом более 80 мм, то появляются и увеличиваются зоны вне действия конической струи охладителя, что снижает интенсивность охлаждения отливки и снижает производительность процесса кристаллизации отливок. На чертеже представлен продольный разрез предлагаемого устройства для затвердевания заготовок. Данное устройство состоит из бака 1 с отводящим 2 и сливным 3 патрубками. Внутри бака располагается опорный стол 4, к которому крепится кольцевой коллектор 5 с подводящим патрубком 6 при помощи нижнего фланца 7. На внутренней поверхности коллектора расположены отверстия 8. Погружение заготовки 9 осуществляется с помощью захватного приспособления 10, на котором крепится крышка 11. Устройство работает следующим образом. Охладитель из патрубка 6 тангенциально поступает в кольцевой коллектор 5 и из него равномерно с одинаковой скоростью продавливается в виде затопленных струй через расширяющиеся конические отверстия 8. Конус отверстий подбирается таким образом, чтобы расширяющиеся струи из соседних отвер 2 35712007.06.30 стий касались либо немного перекрывали друг друга. Благодаря этому увеличивается площадь наиболее интенсивного воздействия струи охладителя на охлаждаемую поверхность заготовки. Это повышает ее охлаждающую способность и увеличивает производительность процесса кристаллизации отливок. Пример конкретной реализации устройства. Было изготовлено устройство для затвердевания заготовок диаметром 50 мм с размещенным в нем кольцевым коллектором толщиной 10 мм. В коллекторе были выполнены расширяющиеся конические отверстия диаметром 4 мм с углом 30 и шагом по высоте и образующей (периметру) 15 мм. Коллектор был установлен на расстоянии 15 мм от охлаждаемой отливки. По сравнению с охлаждением в устройстве с цилиндрическими отверстиями в коллекторе, при прочих равных условиях, конические отверстия в позволили повысить производительность процесса охлаждения заготовки из силумина АК 12 в среднем в 1,5 раза. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3