RU145747U1

RU145747U1 - GATE SYSTEM

Info

Publication number: RU145747U1
Application number: RU2014118797/02U
Authority: RU
Inventors: Сергей Павлович Серебряков; Александр Александрович Берстнев; Екатерина Игоревна Чернова
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн"
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2014-09-27

Abstract

1. Литниковая система, содержащая литейную чашу, стояк по меньшей мере один питатель и по меньшей мере один фильтрующий элемент, отличающаяся тем, что фильтрующий элемент выполнен в виде диафрагмы, содержащей по меньшей мере одну щель, при этом фильтрующий элемент установлен на выходе из питателя.2. Литниково-питающая система по п. 1, отличающаяся тем, что толщина диафрагмы составляет 0,7-1,5 мм, а ширина щели - 0,5-1,5 мм.1. A gating system comprising a casting bowl, a riser, at least one feeder and at least one filter element, characterized in that the filter element is made in the form of a diaphragm containing at least one slot, while the filter element is installed at the outlet of the feeder .2. The gate-feeding system according to claim 1, characterized in that the thickness of the diaphragm is 0.7-1.5 mm, and the width of the slit is 0.5-1.5 mm.

Description

Полезная модель относится к области литейного производства, а именно к устройствам для очистки жидкого металла от неметаллических включений, и может быть использована в конструкциях литниково-питающих систем, предназначенных для получения отливок, преимущественно, лопаток газовых турбин, изготавливаемых методом литья по выплавляемым моделям, в частности, для жаропрочных сталей и сплавов на основе никеля.The utility model relates to the field of foundry, namely, devices for cleaning liquid metal from non-metallic inclusions, and can be used in the construction of gate-feeding systems designed to produce castings, mainly gas turbine blades, manufactured by investment casting, in in particular for heat-resistant steels and nickel-based alloys.

Известна литниковая система для изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям, содержащая литейную чашу, стояк и фильтрующий элемент. («Литье по выплавляемым моделям». Под ред. Я.И. Шкленника и В.А. Озерова. М. Машиностроение 1984 г. стр. 79-80, рис. 3.14.). Литейная чаша соединена со стояком через фильтрующий элемент. Из стояка компактной струей расплав поступает в полость литейной формы.Known gating system for the manufacture of castings by investment casting, containing a casting bowl, riser and filter element. (“Lost wax casting.” Edited by Ya. I. Shklennik and V. A. Ozerov. M. Mechanical Engineering 1984, pp. 79-80, Fig. 3.14.). The foundry bowl is connected to the riser through a filter element. From the riser with a compact stream, the melt enters the mold cavity.

Наиболее близкой является литниковая система, содержащая литейную чашу, стояк, по меньшей мере, один питатель и, по меньшей мере, один фильтрующий элемент (патент US 2005/0045301 A1, 3.03.2005, МПК B22D 33/04). Металл заливают в литейную чашу, где задерживаются крупные шлаковые включения. Далее, через фильтрующий элемент, где происходит дальнейшее очищение его от неметаллических включений и шлака, металл поступает в стояк, из которого через питатель попадает в полость литейной формы.The closest is the gating system containing a casting bowl, a riser, at least one feeder and at least one filter element (patent US 2005/0045301 A1, 03.03.2005, IPC B22D 33/04). Metal is poured into a casting bowl, where large slag inclusions are retained. Further, through the filter element, where it is further purified from non-metallic inclusions and slag, the metal enters the riser, from which it enters the mold cavity through the feeder.

Основным недостатком таких систем является следующее:The main disadvantage of such systems is the following:

- так как очистка жидкого металла от шлаковых и других включений осуществляется непосредственно в литейной чаше, то дальнейшее течение металла по стенкам стояка способствует тому, что частицы с внутренних поверхностей литниковой системы могут попасть в расплав жидкого металла, способствуя тем самым, вторичному шлакообразованию в литейной полости.- since the cleaning of liquid metal from slag and other inclusions is carried out directly in the casting bowl, the further flow of metal along the walls of the riser contributes to the fact that particles from the inner surfaces of the gating system can enter the molten liquid metal, thereby contributing to secondary slag formation in the casting cavity .

Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение качества изготовления отливок за счет уменьшения шлаковых или других неметаллических включений в литейную полость.The technical result, which the utility model aims to achieve, is to improve the quality of castings by reducing slag or other non-metallic inclusions in the casting cavity.

Дополнительным техническим результатом является обеспечение более легкого отделения отливки от питателя.An additional technical result is the provision of an easier separation of the casting from the feeder.

Технический результат достигается тем, что в литниковой системе, содержащей литейную чашу, стояк, по меньшей мере, один питатель и, по меньшей мере, один фильтрующий элемент, в отличие от известной, фильтрующий элемент выполнен в виде диафрагмы, содержащей, по меньшей мере, одну щель, при этом, фильтрующий элемент установлен на выходе из питателя.The technical result is achieved by the fact that in the gating system containing a casting bowl, the riser, at least one feeder and at least one filter element, in contrast to the known filter element, is made in the form of a diaphragm containing at least one slot, while the filter element is installed at the outlet of the feeder.

Толщина диафрагмы составляет 0,7…1,5 мм, а ширина щели 0,5…1,5 мм.The thickness of the diaphragm is 0.7 ... 1.5 mm, and the width of the slit is 0.5 ... 1.5 mm.

Заявляемое решение поясняется чертежами, на которых изображено: фиг. 1 - общий вид литниковой системы отливки; фиг. 2 - вид в разрезе по линии A-A на фиг. 1.The claimed solution is illustrated by drawings, which depict: FIG. 1 - general view of the gating system of the casting; FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A in FIG. one.

Литниковая система (фиг. 1) содержит литейную чашу 1, сообщенную со стояком 2, по меньшей мере, один питатель 3. Стояк 2 через питатель 3, сообщается с литейной полостью 4. В питателе 3 установлен фильтрующий элемент, выполненный в виде, например, керамической диафрагмы 5 с щелью 6, при этом, установлен фильтрующий элемент на выходе из питателя 3. Ширина щели величиной 0,5…1,5 мм определяется из условия минимального напора, при котором преодолевается поверхностное натяжение расплава. Площадь сечения щелевого отверстия назначается в зависимости от необходимой скорости подъема уровня расплава в форме. Толщина керамической диафрагмы 0,7…1,5 мм принимается из условия предупреждения усадочных пористости и раковин в тепловых узлах отливок.The gating system (Fig. 1) contains a casting bowl 1, connected with the riser 2, at least one feeder 3. The riser 2 through the feeder 3, communicates with the casting cavity 4. In the feeder 3 there is a filter element made in the form, for example, ceramic diaphragm 5 with a slit 6, at the same time, a filter element is installed at the outlet of the feeder 3. The width of the slit of 0.5 ... 1.5 mm is determined from the condition of minimum pressure at which the surface tension of the melt is overcome. The cross-sectional area of the slit hole is assigned depending on the required rate of rise of the melt level in the mold. The thickness of the ceramic diaphragm 0.7 ... 1.5 mm is taken from the condition for the prevention of shrinkage porosity and shells in the thermal nodes of castings.

Литниковая система работает следующим образом.Gating system works as follows.

При заливке в форму, металл через литейную чашу 1 и стояк 2 поступает в питатель 3, а затем - через щелевое отверстие 6 диафрагмы 5 в литейную полость 4. При этом стояк может сообщаться с литейной полостью 4 через несколько питателей 3. Жидкий металл поступает в литейную полость 4 как на этапе заливки, так и при затвердевании расплава.When pouring into the mold, the metal through the casting bowl 1 and the riser 2 enters the feeder 3, and then through the slotted hole 6 of the diaphragm 5 into the casting cavity 4. In this case, the riser can communicate with the casting cavity 4 through several feeders 3. The liquid metal enters casting cavity 4 both at the pouring stage and during solidification of the melt.

При заливке металла в такую форму поверхностное натяжение расплава не пропускает его в узкую щель до момента, пока напор накопленного металла в стояке не превысит значения напора Н_р, полученного согласно выражению Жюрена:When metal is poured into a form surface tension of the melt does not pass a narrow gap in it until such time as the pressure of the accumulated metal in the riser will not exceed pressure values H _p obtained according to expression Zhyurena:

H_p=2σcosθ/(aρg)H _p = 2σcosθ / ( a ρg)

где H_p - напор расплава в стояке;where H _p - the pressure of the melt in the riser;

σ - поверхностное натяжение расплава;σ is the surface tension of the melt;

θ - угол смачивания расплавом керамической диафрагмы 4;θ is the contact angle of the ceramic diaphragm 4 with the melt;

g - ускорение силы тяжести;g is the acceleration of gravity;

ρ - плотность расплава;ρ is the melt density;

a - ширина щели 6 (фиг. 2). a is the width of the slit 6 (Fig. 2).

Неметаллические включения имеют плотность значительно меньшую, чем металл и находятся в расплаве в виде взвеси. Попадая с расплавом из стояка 2 в питатель 3, они сразу устремляются вверх, к всплытию и находятся выше по отношению к щелевому отверстию 6 диафрагмы 5. Неметаллические включения, находящие на поверхности жидкого металлического расплава, так же смачивают материал керамической диафрагмы 5.Non-metallic inclusions have a density much lower than metal and are in the melt in the form of a suspension. When they get from the riser 2 into the feeder 3 with melt, they immediately rush upward to ascend and are higher relative to the slit hole 6 of the diaphragm 5. Non-metallic inclusions located on the surface of the liquid metal melt also wet the material of the ceramic diaphragm 5.

При затвердевании металла, диафрагмы между питателями и отливками, прогреваются до температуры расплава и не оказывают теплового сопротивления питанию тепловых узлов отливок через щелевые отверстия. После охлаждения отливок при вибрационной выбивке форм происходит разрушение тонких щелевых диафрагм. Это способствует легкому отделению отливок от питателей.When the metal hardens, the diaphragms between the feeders and castings warm up to the temperature of the melt and do not provide thermal resistance to the power of the heat nodes of the castings through slotted holes. After cooling the castings during vibrational knocking out of molds, thin slotted diaphragms are destroyed. This contributes to the easy separation of the castings from the feeders.

В данной конструкции фильтрация, т.е. очистка расплава от не металлических включений и шлака, происходит непосредственно перед самой отливкой.In this design, filtering, i.e. purification of the melt from non-metallic inclusions and slag occurs immediately before the casting itself.

Данное конструктивное решение позволяет уменьшить проникновение неметаллических включений и шлаков в литейную полость и тем самым повысить качество изготовления отливки.This design solution allows to reduce the penetration of non-metallic inclusions and slag into the casting cavity and thereby improve the quality of casting.

Claims

1. A gating system containing a casting bowl, a riser, at least one feeder and at least one filter element, characterized in that the filter element is made in the form of a diaphragm containing at least one slot, while the filter element is installed at the outlet of the feeder .

2. The gate-feeding system according to claim 1, characterized in that the thickness of the diaphragm is 0.7-1.5 mm, and the width of the slit is 0.5-1.5 mm.