[go: up one dir, main page]

RU2545979C1 - Device to produce castings by directed crystallisation - Google Patents

Device to produce castings by directed crystallisation Download PDF

Info

Publication number
RU2545979C1
RU2545979C1 RU2013146312/02A RU2013146312A RU2545979C1 RU 2545979 C1 RU2545979 C1 RU 2545979C1 RU 2013146312/02 A RU2013146312/02 A RU 2013146312/02A RU 2013146312 A RU2013146312 A RU 2013146312A RU 2545979 C1 RU2545979 C1 RU 2545979C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chamber
rod
mold
cooling
heating
Prior art date
Application number
RU2013146312/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013146312A (en
Inventor
Рустам Фаритович Мамлеев
Original Assignee
Рустам Фаритович Мамлеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рустам Фаритович Мамлеев filed Critical Рустам Фаритович Мамлеев
Priority to RU2013146312/02A priority Critical patent/RU2545979C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2545979C1 publication Critical patent/RU2545979C1/en
Publication of RU2013146312A publication Critical patent/RU2013146312A/en

Links

Images

Landscapes

  • Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy and may be used for producing castings from steels and alloys. This device comprises heating chamber 1, cooling chamber 2 and rod drive chamber 3 that make an integral sealed vacuum chamber. Rod drive chamber 3 houses the actuator of vertical displacement of die 23 and of turn of pan 43 about vertical axis of rod 38. Pan turn actuator 43 comprises vertical pipe 42 with square hole fitted in the hole of rod 38 with clearance, square shaft 45 fitted in said pipe with clearance and drive square shaft turn about vertical axis located at rod drive vacuum chamber bottom 3. Cooling chamber 2 accommodates die cooler 23 with movable reflecting screens 32 and 34, Retainer of die in heating chamber 1 is composed by slotted disc 24 arranged at cooled pan and aligned therewith and circular slotted support 21 secured at the bottom of heating chamber 1 and provided with slots to interact with ledges of slotted disc 24 at rod with die lifting into heating chamber.
EFFECT: enhanced performances.
2 cl, 6 dwg

Description

Техническое решение относится к области литейного производства и может быть использовано для получения отливок направленной кристаллизацией из сталей и никелевых сплавов.The technical solution relates to the field of foundry and can be used to produce castings directed by crystallization from steels and nickel alloys.

Известно устройство для получения отливок направленной кристаллизацией, содержащее вакуумную нагревательную камеру, шлюзовую камеру загрузки литейной формы, механизмы горизонтального и вертикального перемещения с подвесками, на которых закреплены формы. В нагревательной камере расположены плавильная печь, печь нагрева литейных форм, емкость с жидкометаллическим охладителем и подъемным механизмом [патент РФ №2267380, МПК B22D 27/04, опубл. 10.01.2006].A device is known for producing castings with directional crystallization, containing a vacuum heating chamber, a lock chamber for loading a mold, horizontal and vertical movement mechanisms with suspensions on which the molds are fixed. In the heating chamber there is a melting furnace, a furnace for heating casting molds, a container with a liquid metal cooler and a lifting mechanism [RF patent No. 2267380, IPC B22D 27/04, publ. 01/10/2006].

Основным недостатком устройства является необходимость размещения формы на подвеске для ее погружения в жидкометаллический охладитель. Непрочные и хрупкие керамические формы, зачастую, отрываются и падают в жидкометаллический охладитель с соответствующей потерей формы отливки, выходом из строя жидкометаллического охладителя и т.д.The main disadvantage of the device is the need to place the mold on the suspension for immersion in a liquid metal cooler. Unstable and brittle ceramic molds often come off and fall into the liquid metal cooler with the corresponding loss of casting shape, failure of the liquid metal cooler, etc.

Известно устройство для получения отливок направленной кристаллизацией, содержащее вакуумную камеру с торцевыми крышками, индукционную плавильную печь, печь нагрева литейных форм, ниже расположен узел охлаждения форм, приспособление для размещения литейной формы с молибденовыми тягами и графитовыми перемычками, препятствующее ее деформации и разрушению с механизмом ее перемещения, систему термоизолирующих экранов. Узел охлаждения форм выполнен в виде водоохлаждаемого кольцевого сосуда, содержащего катушку из водоохлаждаемой медной трубки, размещенного на поддоне из графита или керамики. Устройство снабжено также шлюзовой камерой загрузки металлической шихты в тигель плавильной печи [патент РФ №2492026, МПК B22D 27/04, опубл. 10.04.2013].A device is known for producing directional crystallization castings, containing a vacuum chamber with end caps, an induction melting furnace, a mold heating furnace, a mold cooling unit is located below, a device for placing a mold with molybdenum rods and graphite jumpers, which prevents its deformation and destruction with its mechanism movements, a system of heat-insulating screens. The mold cooling unit is made in the form of a water-cooled annular vessel containing a coil of a water-cooled copper tube placed on a pallet made of graphite or ceramic. The device is also equipped with a lock chamber for loading a metal charge into a crucible of a melting furnace [RF patent No. 2492026, IPC B22D 27/04, publ. 04/10/2013].

После кристаллизации отливки форма поднимается в печь нагрева и извлекается из камеры.After crystallization of the casting, the mold rises in the heating furnace and is removed from the chamber.

Недостатки аналогаThe disadvantages of the analogue

1. Необходимость использования индивидуальных приспособлений для размещения литейной формы для различных отливок.1. The need to use individual devices for placing the mold for various castings.

2. Приспособление занимает значительный объем, на величину которого уменьшаются габариты литейной формы и полезное рабочее пространство печи нагрева.2. The device occupies a significant amount, by the size of which the dimensions of the mold and the useful working space of the heating furnace are reduced.

Известно устройство (прототип) для изготовления отливок направленной кристаллизацией, содержащее вакуумную камеру, где размещены плавильная печь с тиглем и индуктором, резистивная печь нагрева литейной формы. Непосредственно под печью нагрева располагается зона охлаждения, представляющая собой водоохлаждаемое кольцо. Под камерой нагрева располагается камера охлаждения, шток, оснащенный механизмом вертикального перемещения. Форма опирается на водоохлаждаемую металлическую плиту, которая после подъема в печь нагрева фиксируется с помощью зажимов на водоохлаждаемой раме, крепящуюся к внутренней стенке корпуса камеры охлаждения. К металлической водоохлаждаемой плите снизу прикреплен набор пластинчатых углеграфитовых термоизоляторов. В течение всего процесса нагрева сборка, состоящая из формы, водоохлаждаемой плиты и набора пластинчатых углеграфитовых термоизоляторов, закрепленная на водоохлаждаемой раме, находится в печи нагрева. Камеры нагрева и охлаждения могут отсекаться друг от друга изоляционным клапаном. Непосредственно после нагрева и заливки формы изоляционный клапан открывается, шток поднимается, сборка, состоящая из формы, водоохлаждаемой плиты и пластинчатых углеграфитовых термоизоляторов садится на него, освобождается от системы водоснабжения и водоохлаждаемой рамы и с заданной скоростью выводится в камеру охлаждения, в результате чего обеспечивается направленная кристаллизация расплава металла с ориентацией структуры и выведением пор в верхнюю часть отливки [Сайт фирмы "CONSARC", www.consarc.com/brochures/vpic.pdf].A device (prototype) is known for the manufacture of directional crystallization castings, containing a vacuum chamber, where a melting furnace with a crucible and an inductor, a resistance mold heating furnace are placed. Directly below the heating furnace is a cooling zone, which is a water-cooled ring. Under the heating chamber is a cooling chamber, a rod equipped with a vertical movement mechanism. The mold is supported by a water-cooled metal plate, which, after being lifted into the heating furnace, is fixed by means of clamps on a water-cooled frame, which is attached to the inner wall of the cooling chamber case. A set of plate carbon-graphite thermal insulators is attached to a metal water-cooled plate from below. During the entire heating process, an assembly consisting of a mold, a water-cooled plate and a set of plate carbon-graphite thermal insulators, mounted on a water-cooled frame, is located in the heating furnace. The heating and cooling chambers can be cut off from each other by an isolation valve. Immediately after heating and pouring the mold, the insulating valve opens, the stem rises, the assembly consisting of the mold, a water-cooled plate and plate carbon-graphite heat insulators sits on it, is freed from the water supply system and the water-cooled frame, and is output to the cooling chamber at a given speed, as a result of which directed crystallization of a molten metal with the orientation of the structure and the removal of pores in the upper part of the casting [Site of the company "CONSARC", www.consarc.com/brochures/vpic.pdf].

Недостатки прототипаThe disadvantages of the prototype

1. После подъема во включенную печь нагрева нижняя часть формы, контактирующая с металлической водоохлаждаемой плитой и располагающаяся в непосредственной близости от зоны охлаждения, постоянно охлаждается, что увеличивает энергоемкость процесса для поддержания температуры на требуемом уровне.1. After lifting into the switched-on heating furnace, the lower part of the mold in contact with a metal water-cooled stove and located in the immediate vicinity of the cooling zone is constantly cooled, which increases the energy consumption of the process to maintain the temperature at the required level.

2. Необходима сложная система быстроразъемного узла подключения к системе водоснабжения и зажимов к водоохлаждаемой раме.2. A complex system of a quick disconnect assembly for connecting to a water supply system and clamps to a water-cooled frame is needed.

3. Необходимо сложное и габаритное подвижное вакуумное уплотнение между штоком и корпусом камеры загрузки, что требует дополнительных энергозатрат на обеспечение требуемого вакуума в камере.3. A complex and dimensional movable vacuum seal is required between the rod and the housing of the loading chamber, which requires additional energy consumption to provide the required vacuum in the chamber.

4. Ряд специальных способов литья требуют длительной (1…3 часа) выдержки формы в печи нагрева, например, при получении армированной отливки с рабочей частью из износостойкого кермета, когда рабочая часть устанавливается в литейную форму, фиксируется и спекается в ней в течение заданного времени. После этого расплав металла заливается в форму, выдерживается в расплавленном состоянии некоторое время для обеспечения металлургической связи между керметной рабочей частью и металлической основой отливки. Однако в прототипе длительные выдержки формы, из-за наличия в нижней части печи нагрева кольцевой зоны охлаждения и водоохлаждаемой плиты, приводят к дополнительным значительным энергозатратам.4. A number of special casting methods require a long (1 ... 3 hours) curing of the mold in a heating furnace, for example, upon receipt of a reinforced casting with a working part from a wear-resistant cermet, when the working part is installed in the casting mold, fixed and sintered in it for a predetermined time . After that, the molten metal is poured into the mold, kept in the molten state for some time to ensure metallurgical bonds between the cermet working part and the metal base of the casting. However, in the prototype, long exposure times of the form, due to the presence in the lower part of the furnace of heating of the annular cooling zone and water-cooled plate, lead to additional significant energy costs.

Технической задачей изобретения является устройство, обеспечивающее расширение технологических возможностей и снижение энергозатрат при получении отливок.An object of the invention is a device that provides the expansion of technological capabilities and reduce energy consumption when receiving castings.

Для решения технической задачи предлагается устройство для получения отливок направленной кристаллизацией, содержащее герметичную камеру нагрева, в которой установлены поворотная индукционная плавильная печь, закрепленная на боковой крышке камеры, и печь нагрева формы, расположенная ниже плавильной печи, камеру охлаждения с узлом охлаждения формы в виде водоохлаждаемой емкости, изоляционный клапан, расположенный между камерой нагрева и камерой охлаждения, механизм вертикального перемещения формы, содержащий шток, проходящий через вакуумное подвижное уплотнение в нижней стенке камеры охлаждения, поддон с охлаждаемой полостью, установленный на верхнем торце штока, механизм фиксации формы в печи нагрева, шлюзовую камеру для загрузки шихты в тигель индукционной плавильной печи, которое дополнительно снабжено вакуумной камерой привода штока, расположенной ниже камеры охлаждения, приводом поворота поддона вокруг вертикальной оси штока, включающим прикрепленную к поддону снизу поворотную трубу с квадратным отверстием, расположенную с зазором в отверстии штока, квадратный вал, размещенный внутри трубы с зазором, и механизм поворота квадратного вала вокруг вертикальной оси, расположенный в нижней части вакуумной камеры привода штока, блоком подвижных отражательных экранов, расположенных в верхней зоне узла охлаждения формы, при этом механизм фиксации формы выполнен в виде шлицевого диска, расположенного на охлаждаемом поддоне соосно с ним, и кольцевой шлицевой опоры, закрепленной в нижней части печи нагрева и имеющей пазы с размерами, обеспечивающими взаимодействие с выступами шлицевого диска при подъеме штока с формой в печь нагрева формы, камера нагрева, камера охлаждения и камера привода штока образуют единую герметичную вакуумную камеру, а механизм вертикального перемещения формы расположен в верхней части вакуумной камеры привода штока.To solve the technical problem, a device is proposed for producing directional crystallization castings, which contains a sealed heating chamber, in which a rotary induction melting furnace mounted on the side cover of the chamber, and a mold heating furnace located below the melting furnace, a cooling chamber with a mold cooling unit in the form of a water-cooled containers, an isolation valve located between the heating chamber and the cooling chamber, a mechanism for vertical movement of the mold, containing a rod passing through a vacuum movable seal in the lower wall of the cooling chamber, a tray with a cooled cavity mounted on the upper end of the rod, a form fixing mechanism in the heating furnace, a lock chamber for loading the charge into the crucible of the induction melting furnace, which is additionally equipped with a vacuum chamber for the rod drive located below the cooling chamber , a drive to rotate the pallet around the vertical axis of the rod, including a rotatable pipe with a square hole attached to the bottom of the pallet, located with a gap in the rod hole, quad a shaft mounted inside the pipe with a gap, and a mechanism for turning the square shaft around the vertical axis, located in the lower part of the vacuum chamber of the rod drive, by a block of movable reflective screens located in the upper zone of the mold cooling unit, while the form fixing mechanism is made in the form of a spline disk located on the cooled tray coaxially with it, and an annular spline support, mounted in the lower part of the heating furnace and having grooves with dimensions that ensure interaction with the protrusions of the spline disk when deme rod with the shape in the heating furnace forms the heating chamber, the cooling chamber and the drive shaft form a single chamber sealed vacuum chamber, and vertical movement mechanism is shaped in the upper part of the vacuum rod drive chamber.

Механизм вертикального перемещения штока выполнен в виде вакуумного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, червячной передачи и шестеренчато-реечной передачи.The vertical movement of the rod is made in the form of a vacuum motor with a squirrel-cage rotor, a worm gear and a gear-rack transmission.

Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами:The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings:

Фиг. 1 - схема устройства;FIG. 1 is a diagram of a device;

Фиг. 2 - боковая крышка камеры нагрева с плавильной печью - разрез А-А на фиг. 1;FIG. 2 - side cover of a heating chamber with a melting furnace - section AA in FIG. one;

Фиг. 3 - узел фиксации формы в печи нагрева (выступы на шлицевом диске опираются на выступы шлицевой опоры) - вид «В» на фиг. 1;FIG. 3 - a mold fixing unit in a heating furnace (the protrusions on the spline disk are supported by the protrusions of the spline support) - view “B” in FIG. one;

Фиг. 4 - конструкция изоляционного клапана - вид «С» на фиг. 1;FIG. 4 - construction of an isolation valve — view “C” in FIG. one;

Фиг. 5 - механизм вертикального перемещения штока - вид «D» на фиг. 1;FIG. 5 - vertical rod movement mechanism - view “D” in FIG. one;

Фиг. 6 - механизм поворота квадратного вала - вид «Е» на фиг. 1.FIG. 6 - rotation mechanism of a square shaft - view "E" in FIG. one.

Печь (фиг. 1) состоит из трех водоохлаждаемых вакуумных камер - камеры нагрева 1, камеры охлаждения 2 и камеры привода штока 3.The furnace (Fig. 1) consists of three water-cooled vacuum chambers - a heating chamber 1, a cooling chamber 2 and a rod drive chamber 3.

В верхней части камеры нагрева располагается индукционная плавильная печь 4, состоящая из тигля 5 (Al2O3) и индуктора 6 и предназначенная для плавки и заливки металлической шихты 7.In the upper part of the heating chamber is an induction melting furnace 4, consisting of a crucible 5 (Al 2 O 3 ) and an inductor 6 and intended for melting and pouring a metal charge 7.

Плавильная печь расположена на основании поворотного механизма 9, закрепленного снаружи на боковой герметичной крышке 8 камеры нагрева (фиг. 2). При открытии боковой крышки плавильная печь выводится наружу, тем самым обеспечивая к ней свободный доступ для обслуживания и проведения ремонтных работ. На крышке смонтирован отражательный экран 10, защищающий ее от перегрева. В верхней части камеры нагрева располагается вакуумный затвор 11 и шлюзовая камера 12 для загрузки металлической шихты 7 в тигель.The melting furnace is located on the basis of the rotary mechanism 9, mounted externally on the side sealed cover 8 of the heating chamber (Fig. 2). When the side cover is opened, the melting furnace is brought out, thereby providing free access to it for maintenance and repair work. A reflective screen 10 is mounted on the lid, protecting it from overheating. In the upper part of the heating chamber there is a vacuum shutter 11 and a lock chamber 12 for loading the metal charge 7 into the crucible.

Точный замер температуры расплава металла проводится погружной вольфрам-рениевой термопарой с кварцевым колпачком 13, а температуры формы - стационарными вольфрам-рениевыми термопарами (не показаны). Постоянный контроль температуры металла и формы проводится оптическими (радиационными) пирометрами 14. Отражательный экран 15 предназначен для защиты вакуумного затвора 11 от перегрева.Accurate measurement of the temperature of the molten metal is carried out by an immersion tungsten-rhenium thermocouple with a quartz cap 13, and the temperature of the form using stationary tungsten-rhenium thermocouples (not shown). Constant control of the metal temperature and shape is carried out by optical (radiation) pyrometers 14. The reflective screen 15 is designed to protect the vacuum shutter 11 from overheating.

Заливка расплава металла в литейную форму производится через литейную воронку 16 (Al2O3).The molten metal is poured into the mold through a casting funnel 16 (Al 2 O 3 ).

В нижней части камеры нагрева располагается резистивная печь нагрева 17, состоящая из термоизолятора (графитовый войлок, Al2O3) 18, нагревателей 19 (вольфрам, графит), отражательного экрана 20 и шлицевой опоры 21 (Mo, Al2O3), имеющей в отверстии чередующиеся пазы 22 между выступами (фиг.3). Доступ к печи нагрева при ремонтных работах и ее извлечение из камеры при замене осуществляется через боковую крышку 8.In the lower part of the heating chamber, there is a resistive heating furnace 17, consisting of a thermal insulator (graphite felt, Al 2 O 3 ) 18, heaters 19 (tungsten, graphite), a reflective screen 20, and a spline support 21 (Mo, Al 2 O 3 ) having in the hole, alternating grooves 22 between the protrusions (figure 3). Access to the heating furnace during repair work and its removal from the chamber during replacement is through the side cover 8.

Печь нагрева предназначена для нагрева и выдержки при заданном температурно-временном режиме литейной формы 23 (Al2O3). Она опирается на шлицевой диск 24 (Mo, Al2O3) и шлицевую опору 21. Диск 24 по периметру имеет чередующиеся пазы 25 между выступами. После поворота относительно вертикальной оси на 45° шлицевой диск имеет возможность перемещаться в вертикальном направлении относительно шлицевой опоры, при этом выступы диска проходят по пазам 22 опоры.The heating furnace is designed for heating and holding at a given temperature-time mode of the mold 23 (Al 2 O 3 ). It relies on a spline disk 24 (Mo, Al 2 O 3 ) and a spline bearing 21. The disk 24 has alternating grooves 25 between the protrusions along the perimeter. After rotation about a vertical axis by 45 °, the spline disk has the ability to move in the vertical direction relative to the spline bearing, while the protrusions of the disk pass through the grooves 22 of the support.

Шлицевая опора 21 зафиксирована на водоохлаждаемой раме 26.The spline bearing 21 is fixed to the water-cooled frame 26.

Между камерой нагрева и камерой охлаждения располагается изоляционный клапан 27, предназначенный для герметичного отсечения этих камер друг от друга (фиг. 4). На изоляционном клапане закреплены узел водоохлаждения 28, съемный металлический контейнер 29 с отражательным экраном 30 для защиты изоляционного клапана от перегрева и нештатных ситуаций (например, разлив жидкого металла и т.д.).Between the heating chamber and the cooling chamber is located an isolation valve 27, designed to hermetically cut off these chambers from each other (Fig. 4). A water cooling unit 28, a removable metal container 29 with a reflective screen 30 are mounted on the isolation valve to protect the insulation valve from overheating and emergency situations (for example, liquid metal spills, etc.).

В нижней зоне камеры охлаждения расположен узел охлаждения формы, состоящий из водоохлаждаемого кожуха 31 (фиг. 1). Выше узла охлаждения располагается блок подвижных отражательных экранов, состоящий из нижнего цилиндрического отражательного экрана 32 с приводом вертикального возвратно-поступательного перемещения 33 и верхнего отражательного экрана 34 с приводом вращательного движения 35 относительно нижнего экрана. Блок отражательных экранов предназначен для уменьшения теплоотвода от верхней зоны формы и отливки при кристаллизации. Верхний экран 34 может быть выполнен с отверстием или без него.In the lower zone of the cooling chamber there is a mold cooling unit, consisting of a water-cooled casing 31 (Fig. 1). Above the cooling unit is a block of movable reflective screens consisting of a lower cylindrical reflective screen 32 with a vertical reciprocating drive 33 and an upper reflective screen 34 with a rotational drive 35 relative to the lower screen. The block of reflective screens is designed to reduce heat removal from the upper zone of the mold and casting during crystallization. The upper screen 34 may be made with or without a hole.

Камера охлаждения имеет боковую дверцу 36 для загрузки и выгрузки литейной формы 23 при помощи тележки с телескопическим манипулятором и вилочным захватом 37.The cooling chamber has a side door 36 for loading and unloading the mold 23 using a cart with a telescopic manipulator and a fork 37.

В камере привода штока 3 располагается шток 38 с механизмами вертикального перемещения и поворота.In the chamber of the actuator rod 3 is a rod 38 with mechanisms of vertical movement and rotation.

Механизм вертикального перемещения (фиг. 5) состоит из вакуумного электродвигателя 39, червячной передачи 40 и шестеренчато-реечной передачи 41. Внутри штока 38 с зазором размещена труба 42 с квадратным отверстием, к торцу которого жестко присоединен поддон 43 с охлаждаемой полостью 44 (фиг. 3). Внутри трубы 42 с зазором, но с резиновым уплотнением по сечению (условно не показано), размещен квадратный вал 45, который оснащен механизмом поворота относительно вертикальной оси (фиг. 6), состоящий из вакуумного электродвигателя 46, червячной передачи 47. Червячное колесо жестко соединено с квадратным валом 45, который имеет возможность поворачивать трубу 42 и, соответственно, поддон 43 и шлицевой диск 24. Квадратный вал имеет центральное отверстие 48 для подачи охлаждающего инертного газа (например, аргона) в полость 44 поддона 43, который имеет отверстия 49 для выхода газа (фиг. 3). Работает печь следующим образом.The vertical movement mechanism (Fig. 5) consists of a vacuum motor 39, a worm gear 40 and a gear rack and pinion gear 41. Inside the rod 38 with a gap there is a pipe 42 with a square hole, to the end of which a pallet 43 with a cooled cavity 44 is rigidly attached (Fig. 3). Inside the pipe 42 with a gap, but with a rubber seal over the cross section (not shown conditionally), a square shaft 45 is placed, which is equipped with a rotation mechanism relative to the vertical axis (Fig. 6), consisting of a vacuum motor 46, a worm gear 47. The worm wheel is rigidly connected with a square shaft 45, which has the ability to rotate the pipe 42 and, accordingly, the pallet 43 and the spline disk 24. The square shaft has a Central hole 48 for supplying cooling inert gas (for example, argon) into the cavity 44 of the pallet 43, which has ERSTU gas outlet 49 (FIG. 3). The furnace operates as follows.

Изоляционный клапан 27 переводится в положение «закрыто». Включается печь нагрева формы 17, ее температура доводится до 1600…1625°C.Insulation valve 27 is in the closed position. The heating furnace of form 17 is turned on, its temperature is brought to 1600 ... 1625 ° C.

Форма 23 при помощи тележки с телескопическим манипулятором 37 устанавливается на шлицевой диск 24, расположенный на штоке 38 в камере охлаждения. После закрытия и герметизации боковой дверцы 36 включается вакуумная система и остаточное давление в камере снижается до уровня не более 10-2 Па.Form 23 using a cart with a telescopic manipulator 37 is mounted on a spline disk 24 located on the rod 38 in the cooling chamber. After closing and sealing the side door 36, the vacuum system is turned on and the residual pressure in the chamber is reduced to a level of not more than 10 -2 Pa.

Изоляционный клапан 27 переводится в положение «открыто», включается двигатель 39 механизма вертикального перемещения и форма 23 поднимается в печь нагрева формы 17. Выступы шлицевого диска 24 проходят по пазам 22 шлицевой опоры 21 и шлицевой диск на 3…5 мм поднимается выше опоры. После включается двигатель 46 механизма поворота, вал 45, соответственно, шлицевой диск 24 с формой 23 поворачиваются относительно вертикальной оси на 45°, включается движение штока 38 вниз, при этом шлицевой диск, опустившись на 3…5 мм, своими выступами садится на выступы опоры 21, а шток продолжает свое движение вниз в камеру охлаждения до крайнего нижнего положения.The isolation valve 27 is moved to the “open” position, the vertical movement mechanism motor 39 is turned on, and the mold 23 rises into the mold 17 heating furnace. The protrusions of the spline disk 24 extend along the grooves 22 of the spline support 21 and the spline disk rises 3 ... 5 mm above the support. After turning on the engine 46 of the rotation mechanism, the shaft 45, respectively, the spline disk 24 with the form 23 rotates 45 ° relative to the vertical axis, the rod 38 moves downward, while the spline disk, falling by 3 ... 5 mm, sits on its protrusions with its protrusions 21, and the rod continues to move down into the cooling chamber to its lowest position.

Изоляционный клапан переводится в положение «закрыто».The isolation valve is in the closed position.

Форма в печи нагрева при 1600°C выдерживается 1,5…2,0 часа. The mold in a heating furnace at 1600 ° C is maintained for 1.5 ... 2.0 hours.

За 15…30 мин до окончания выдержки формы в печи нагрева металлическая шихта 7 загружается в тигель 5 плавильной печи 4 и включается индуктор 6. Металл расплавляется, его температура доводится до 1550…1650°C.15 ... 30 min before the end of the mold exposure in the heating furnace, the metal charge 7 is loaded into the crucible 5 of the melting furnace 4 and the inductor 6 is turned on. The metal is melted, its temperature is brought to 1550 ... 1650 ° C.

После выдержки формы 23 в течение 2 часов его температура снижается до 1500…1550°C и расплав металла из тигля 5 через литейную воронку 16 заливается в форму. Форма с залитым металлом выдерживается в течение 5…20 мин, далее открывается изоляционный клапан 27. Шток 38 поднимается в печь нагрева, упирается в шлицевой диск с формой, на 3…5 мм приподнимает его, поворачивается обратно на 45° и начинает опускаться со скоростью 3…10 мм/мин. Форма, располагающаяся на шлицевом диске, также опускается вместе со штоком, при этом выступы диска проходят по пазам 22 шлицевой опоры. Одновременно через центральное отверстие 48 квадратного вала 45 в полость 44 поддона 43 напускается аргон к донной части формы с требуемыми параметрами.After holding the mold 23 for 2 hours, its temperature drops to 1500 ... 1550 ° C and the molten metal from the crucible 5 through the casting funnel 16 is poured into the mold. The mold with the filled metal is held for 5 ... 20 minutes, then the isolation valve 27 is opened. The rod 38 rises into the heating furnace, abuts the slotted disk with the mold, raises it by 3 ... 5 mm, turns back by 45 ° and starts to lower at a speed 3 ... 10 mm / min. The form, located on the spline disk, also lowers along with the rod, while the protrusions of the disk pass through the grooves 22 of the spline support. At the same time, through the central hole 48 of the square shaft 45, argon is introduced into the cavity 44 of the pallet 43 to the bottom of the mold with the required parameters.

После прохождения шлицевого диска относительно шлицевой опоры скорость перемещения может увеличиться до 1500 мм/мин, а форма быстро опуститься и сесть на основание узла охлаждения 31. После этого верхний отражательный экран 34 поворачивается и закрывает нижний цилиндрический отражательный экран 32 и форму 23.After passing the spline disk relative to the spline support, the speed of movement can increase to 1500 mm / min, and the shape quickly sinks and sits on the base of the cooling unit 31. After that, the upper reflective screen 34 rotates and closes the lower cylindrical reflective screen 32 and the mold 23.

Изоляционный клапан переводится в положение «закрыто».The isolation valve is in the closed position.

Расплав металла кристаллизуется от нижней к верхней части формы с выведением усадочных раковин в верхнюю часть отливки.The molten metal crystallizes from the lower to the upper part of the mold with the removal of shrinkage shells in the upper part of the casting.

После охлаждения формы до 250…400°C и развакуумирования боковая дверца загрузочной камеры открывается, шток с формой поднимаются вверх на необходимую величину. Форма удаляется из камеры печи при помощи тележки с телескопическим манипулятором, а отливка извлекается путем ее разрушения. After cooling the mold to 250 ... 400 ° C and evacuating, the side door of the loading chamber opens, the stem with the mold rises up to the required value. The mold is removed from the furnace chamber by means of a cart with a telescopic manipulator, and the casting is removed by breaking it.

На поддон устанавливается очередная форма и начинается следующий цикл получения отливки.The next form is installed on the pallet and the next cycle for receiving the casting begins.

Техническое решение позволяет:The technical solution allows:

- расширить технологические возможности за счет оснащения устройства механизмом фиксации формы в печи нагрева и блоком подвижных отражательных экранов, расположенных в верхней зоне узла охлаждения формы;- expand technological capabilities by equipping the device with a mechanism for fixing the mold in the heating furnace and a block of movable reflective screens located in the upper zone of the mold cooling unit;

- существенно снизить энергозатраты при длительной выдержке формы в печи нагрева, например, получении крупногабаритных армированных отливок с рабочей частью из износостойких керметов, на набор и поддержание вакуума за счет исключения подвижного вакуумного уплотнения между штоком и корпусом камеры.- significantly reduce energy consumption during prolonged exposure of the mold in a heating furnace, for example, obtaining large-sized reinforced castings with a working part from wear-resistant cermets, to set and maintain a vacuum by eliminating a movable vacuum seal between the rod and the chamber body.

Claims (2)

1. Устройство для получения отливок направленной кристаллизацией, содержащее герметичную камеру нагрева, в которой установлены поворотная индукционная плавильная печь, закрепленная на боковой крышке камеры, и печь нагрева формы, расположенная ниже плавильной печи, камеру охлаждения с узлом охлаждения формы в виде водоохлаждаемой емкости, изоляционный клапан, расположенный между камерой нагрева и камерой охлаждения, механизм вертикального перемещения формы, содержащий шток, проходящий через вакуумное подвижное уплотнение в нижней стенке камеры охлаждения, поддон с охлаждаемой полостью, установленный на верхнем торце штока, механизм фиксации формы в печи нагрева, шлюзовую камеру для загрузки шихты в тигель индукционной плавильной печи, отличающееся тем, что оно снабжено вакуумной камерой привода штока, расположенной ниже камеры охлаждения, приводом поворота поддона вокруг вертикальной оси штока, включающим прикрепленную к поддону снизу поворотную трубу с квадратным отверстием, расположенную с зазором в отверстии штока, квадратный вал, размещенный внутри трубы с зазором, и механизм поворота квадратного вала вокруг вертикальной оси, расположенный в нижней части вакуумной камеры привода штока, блоком подвижных отражательных экранов, расположенных в верхней зоне узла охлаждения формы, при этом механизм фиксации формы выполнен в виде шлицевого диска, расположенного на охлаждаемом поддоне соосно с ним, и кольцевой шлицевой опоры, закрепленной в нижней части печи нагрева и имеющей пазы с размерами, обеспечивающими взаимодействие с выступами шлицевого диска при подъеме штока с формой в печь нагрева формы, камера нагрева, камера охлаждения и камера привода штока образуют единую герметичную вакуумную камеру, а механизм вертикального перемещения формы расположен в верхней части вакуумной камеры привода штока.1. A device for producing castings by directional crystallization, containing a sealed heating chamber, in which a rotary induction melting furnace is installed, mounted on the side cover of the chamber, and a mold heating furnace located below the melting furnace, a cooling chamber with a mold cooling unit in the form of a water-cooled container, insulating a valve located between the heating chamber and the cooling chamber, a mechanism for vertical movement of the form, containing a rod passing through a vacuum movable seal in the lower st nk cooling chamber, a pan with a cooled cavity mounted on the upper end of the rod, the mechanism for fixing the form in the heating furnace, a lock chamber for loading the charge into the crucible of an induction melting furnace, characterized in that it is equipped with a vacuum chamber of the rod drive located below the cooling chamber, the drive rotation of the pallet around the vertical axis of the rod, including a swivel pipe with a square hole attached to the bottom of the pallet, located with a gap in the rod hole, a square shaft located inside the pipe with a gap orom, and the mechanism of rotation of the square shaft around the vertical axis, located in the lower part of the vacuum chamber of the rod drive, by a block of movable reflective screens located in the upper zone of the mold cooling unit, while the form fixing mechanism is made in the form of a spline disk located coaxially with the cooling pan him, and an annular spline support, fixed in the lower part of the heating furnace and having grooves with dimensions that ensure interaction with the protrusions of the spline disk when lifting the rod with the mold into the mold heating furnace , The heating chamber, the cooling chamber and the drive shaft form a single chamber sealed vacuum chamber, and vertical movement mechanism is shaped in the upper part of the vacuum rod drive chamber. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм вертикального перемещения штока выполнен в виде вакуумного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, червячной передачи и шестеренчато-реечной передачи. 2. The device according to p. 1, characterized in that the mechanism for vertical movement of the rod is made in the form of a vacuum motor with a squirrel-cage rotor, a worm gear and a gear-rack transmission.
RU2013146312/02A 2013-10-16 2013-10-16 Device to produce castings by directed crystallisation RU2545979C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013146312/02A RU2545979C1 (en) 2013-10-16 2013-10-16 Device to produce castings by directed crystallisation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013146312/02A RU2545979C1 (en) 2013-10-16 2013-10-16 Device to produce castings by directed crystallisation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2545979C1 true RU2545979C1 (en) 2015-04-10
RU2013146312A RU2013146312A (en) 2015-04-27

Family

ID=53282894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013146312/02A RU2545979C1 (en) 2013-10-16 2013-10-16 Device to produce castings by directed crystallisation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2545979C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2718038C1 (en) * 2019-10-22 2020-03-30 Рустам Фаритович Мамлеев Device for production of casts by directed crystallization
RU2744601C2 (en) * 2016-06-27 2021-03-11 Сафран Cooling furnace for directional solidification and cooling method using such furnace
RU2764250C1 (en) * 2018-11-07 2022-01-14 Шанхай Цзяотун Юниверсити Method and device for producing cast ingot from aluminum alloy with crystalline structure with equal grain using technologies of layer-layer additive building and fast curing

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5275228A (en) * 1990-12-13 1994-01-04 Sulzer-Mtu Casting Technology Gmbh Process and apparatus for production of single-crystal turbine blades
RU2124961C1 (en) * 1993-07-27 1999-01-20 Интернэшнл Индастриал Инжиниринг С.А. Gear to advance and replace pouring pipe in mould of machine for continuous casting of thin-sheet ingots or slabs and method of its usage
EP1110645A2 (en) * 1999-12-21 2001-06-27 General Electric Company Liquid metal bath furnace and casting method
RU2267380C1 (en) * 2004-05-24 2006-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Apparatus for making castings with directed and monocrystalline structure
RU2492026C1 (en) * 2012-07-10 2013-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Device to produce castings with directed and monocrystalline structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5275228A (en) * 1990-12-13 1994-01-04 Sulzer-Mtu Casting Technology Gmbh Process and apparatus for production of single-crystal turbine blades
RU2124961C1 (en) * 1993-07-27 1999-01-20 Интернэшнл Индастриал Инжиниринг С.А. Gear to advance and replace pouring pipe in mould of machine for continuous casting of thin-sheet ingots or slabs and method of its usage
EP1110645A2 (en) * 1999-12-21 2001-06-27 General Electric Company Liquid metal bath furnace and casting method
RU2267380C1 (en) * 2004-05-24 2006-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Apparatus for making castings with directed and monocrystalline structure
RU2492026C1 (en) * 2012-07-10 2013-09-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Device to produce castings with directed and monocrystalline structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Vacuum Precision investment casting furnaces. "CONSARC", www.consarc.com/brochures/vpic.pdf. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744601C2 (en) * 2016-06-27 2021-03-11 Сафран Cooling furnace for directional solidification and cooling method using such furnace
RU2764250C1 (en) * 2018-11-07 2022-01-14 Шанхай Цзяотун Юниверсити Method and device for producing cast ingot from aluminum alloy with crystalline structure with equal grain using technologies of layer-layer additive building and fast curing
RU2718038C1 (en) * 2019-10-22 2020-03-30 Рустам Фаритович Мамлеев Device for production of casts by directed crystallization

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013146312A (en) 2015-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5819837A (en) Process and apparatus for melting and casting of metals in a mold
US4178986A (en) Furnace for directional solidification casting
US3841384A (en) Method and apparatus for melting and casing metal
US6308767B1 (en) Liquid metal bath furnace and casting method
US4175609A (en) Process and apparatus for the molding of shaped articles from a composite metallic refractory material
US9381569B2 (en) Vacuum or air casting using induction hot topping
US2625719A (en) Vacuum casting apparatus
RU2545979C1 (en) Device to produce castings by directed crystallisation
EP0395286B1 (en) Induction melting of metals without a crucible
RU2492026C1 (en) Device to produce castings with directed and monocrystalline structure
RU2459684C2 (en) Continuous casting of reactive metals in using glass coat
US20030213575A1 (en) Melting crucible and method
RU2451758C1 (en) Vacuum arc skull furnace
US3451467A (en) Centrifugal casting apparatus
RU2267380C1 (en) Apparatus for making castings with directed and monocrystalline structure
US2966709A (en) Casting furnaces
US20160091249A1 (en) Crucibles for melting material and methods of transferring material therefrom
CN105463565A (en) Quartz glass melting furnace
RU2562188C2 (en) Device to produce casts by directed crystallisation
RU2319752C2 (en) Method for induction melting of metal and apparatus for performing the same
RU2814835C2 (en) Vacuum installation for casting blade castings with directional and monocrystalline structure
RU2754215C1 (en) Device for producing large-sized castings with directional and single-crystal structure
RU2300443C1 (en) Apparatus for casting in vacuum
RU2305023C2 (en) Vacuum casting apparatus (variants)
JP2016107333A (en) Nonferrous metal melting furnace, nonferrous metal melting method and nonferrous metal melting equipment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181017