Постійна ливарна форма та вкладиш ливарної форми

Номер патенту: 95089

Опубліковано: 11.07.2011

Автори: Гош Рольф, Штіка Петер

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Постійна ливарна форма для відливання литих деталей, зокрема головок блоків циліндрів, із металевого розплаву, зокрема з розплаву легких металів, що містить:

- принаймні один кокільний корпус (1), який принаймні частково оточує формувальну порожнину (Н), що відтворює виготовлювану відливанням литу деталь, і в обмежуючій формувальну порожнину (Н) стінці якого сформоване гніздо (3) з уступом (3а), що переходить у формувальну порожнину (Н);

- вкладиш (2) ливарної форми, що розміщений в гнізді (3) і має верхню сторону (2b), що відповідає формувальній порожнині (Н), оточеній даною постійною ливарною формою, а також основний корпус (2а), який розміщений в гнізді (3) з зазором, коли ливарна форма є холодною, і опорний фланець (2h), який поширюється на частину (hs) висоти (hg) основного корпусу (2а) постійної ливарної форми (2) і розміщений на уступі (3а) гнізда (3) з геометричним замиканням;

- причому загальна висота (hg) опорного фланця (2h) та основного корпусу (2а) є меншою за глибину гнізда (3) на припуск (tg), який принаймні дорівнює тій величині, на яку основний корпус (2а) при відливанні збільшується по висоті внаслідок нагрівання, викликаного контактом з металевим розплавом, в результаті чого між дном гнізда (3) та відповідною йому стороною (2j) вкладиша (2) ливарної форми утворюється відстань (tg).

2. Постійна ливарна форма за п. 1, яка відрізняється тим, що опорний фланець (2h) розміщений на уступі (3а) гнізда (3) без зазору.

3. Постійна ливарна форма за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що опорний фланець (2h) виступає від верхньої сторони (2b), відповідної формувальній порожнині (Н).

4. Постійна ливарна форма за одним із пп. 1-3, яка відрізняється тим, що висота (hs) опорного фланця (2h) становить щонайбільше 30 % від висоти (hg) основного корпусу (2а).

5. Постійна ливарна форма за п. 4, яка відрізняється тим, що висота (hs) опорного фланця (2h) становить щонайбільше 15 %, зокрема щонайбільше 10 % від висоти (hg) основного корпусу (2а).

6. Постійна ливарна форма за одним із пп. 1-5, яка відрізняється тим, що поперечник основного корпусу (2а) менший від поперечника гнізда (3) на припуск (ds), який принаймні дорівнює збільшенню по ширині основного корпусу (2а), викликаному нагріванням вкладиша (2) ливарної форми при контакті з металевим розплавом.

7. Постійна ливарна форма за одним із пп. 1-6, яка відрізняється тим, що опорний фланець (2h) оточує основний корпус (2а).

8. Постійна ливарна форма за одним із пп. 1-7, яка відрізняється тим, що вкладиш (2) ливарної форми виготовлений із матеріалу, температурний коефіцієнт розширення якого відрізняється від матеріалу кокільного корпусу (1).

9. Постійна ливарна форма за п. 8, яка відрізняється тим, що вкладиш (2) ливарної форми має більший температурний коефіцієнт розширення, ніж матеріал кокільного корпусу (1).

10. Постійна ливарна форма за одним із пп. 1-9, яка відрізняється тим, що кокільний корпус (1) виготовлено зі сталі.

11. Постійна ливарна форма за одним із пп. 1-10, яка відрізняється тим, що температурний коефіцієнт розширення матеріалу, з якого виготовлено кокільний корпус (1), становить від 10·10-6m/(m·К) до 14·10-6m(m·К), зокрема від 11·10-6m/(m·К) до 12·10-6m/(m·К).

12. Вкладиш постійної ливарної форми для відливання литих деталей, зокрема для формування камери згорання, із металевого розплаву, зокрема із розплаву легких металів, який містить основний корпус (2а) та верхню сторону (2b), яка при входженні вкладиша (2) ливарної форми в постійну ливарну форму відповідає обмеженій постійною ливарною формою формувальній порожнині (Н), що відтворює виготовлювану литу деталь, який відрізняється тим, що має опорний фланець (2h), який виступає від основного корпусу (2а), причому його висота (hs) є меншою за висоту (hg) основного корпусу (2а).

13. Вкладиш ливарної форми за п. 12, який відрізняється тим, що опорний фланець (2h) виходить з поверхні (2b), підпорядкованої формувальній порожнині (Н) постійної ливарної форми.

14. Вкладиш ливарної форми за п. 12 або п. 13, який відрізняється тим, що він виготовлений із сплаву на основі Cu, Ni або Be.

15. Вкладиш ливарної форми за п. 14, який відрізняється тим, що він на 90÷98 % складається із Cu, Ni або Be.

16. Вкладиш ливарної форми за одним із пп. 12-15, який відрізняється тим, що його температурний коефіцієнт розширення становить від 17,0·10-6 m/(m·К) до 18,5·10-6 m/(m∙К), зокрема від 17,5·10-6 m/(m·К) до 18,0·10-6 m/(m·К).

Текст

1. Постійна ливарна форма для відливання литих деталей, зокрема головок блоків циліндрів, із металевого розплаву, зокрема з розплаву легких металів, що містить: - принаймні один кокільний корпус (1), який принаймні частково оточує формувальну порожнину (Н), що відтворює виготовлювану відливанням литу деталь, і в обмежуючій формувальну порожнину (Н) стінці якого сформоване гніздо (3) з уступом (3а), що переходить у формувальну порожнину (Н); - вкладиш (2) ливарної форми, що розміщений в гнізді (3) і має верхню сторону (2b), що відповідає формувальній порожнині (Н), оточеній даною постійною ливарною формою, а також основний корпус (2а), який розміщений в гнізді (3) з зазором, коли ливарна форма є холодною, і опорний фланець (2h), який поширюється на частину (hs) висоти (hg) основного корпусу (2а) постійної ливарної форми (2) і розміщений на уступі (3а) гнізда (3) з геометричним замиканням; - причому загальна висота (hg) опорного фланця (2h) та основного корпусу (2а) є меншою за глибину гнізда (3) на припуск (tg), який принаймні дорівнює тій величині, на яку основний корпус (2а) при відливанні збільшується по висоті внаслідок нагрівання, викликаного контактом з металевим розплавом, в результаті чого між дном гнізда (3) та відповідною йому стороною (2j) вкладиша (2) ливарної форми утворюється відстань (tg). 2 (19) 1 3 95089 4 12. Вкладиш постійної ливарної форми для відливання литих деталей, зокрема для формування камери згорання, із металевого розплаву, зокрема із розплаву легких металів, який містить основний корпус (2а) та верхню сторону (2b), яка при входженні вкладиша (2) ливарної форми в постійну ливарну форму відповідає обмеженій постійною ливарною формою формувальній порожнині (Н), що відтворює виготовлювану литу деталь, який відрізняється тим, що має опорний фланець (2h), який виступає від основного корпусу (2а), причому його висота (hs) є меншою за висоту (hg) основного корпусу (2а). 13. Вкладиш ливарної форми за п. 12, який відрізняється тим, що опорний фланець (2h) виходить з поверхні (2b), підпорядкованої формувальній порожнині (Н) постійної ливарної форми. 14. Вкладиш ливарної форми за п. 12 або п. 13, який відрізняється тим, що він виготовлений із сплаву на основі Cu, Ni або Be. 15. Вкладиш ливарної форми за п. 14, який відрізняється тим, що він на 90÷98 % складається із Cu, Ni або Be. 16. Вкладиш ливарної форми за одним із пп. 1215, який відрізняється тим, що його температур-6 ний коефіцієнт розширення становить від 17,0·10 -6 -6 m/(m·К) до 18,5·10 m/(m∙К), зокрема від 17,5·10 -6 m/(m·К) до 18,0·10 m/(m·К). Винахід належить до постійної ливарної форми для відливання відливків із металевого розплаву, зокрема розплаву легких металів, та вкладиша ливарної форми, який вставляється в таку постійну ливарну форму. Постійні ливарні форми такого типу, що фахівцями іменуються «кокілями», застосовуються, наприклад, при серійному виробництві для відливання із алюмінієвого розплаву головок блоку циліндрів для двигунів внутрішнього згорання. При цьому вкладиші ливарної форми відтворюють в головках блоку циліндрів камери згорання. З цією метою на їх верхній стороні, підпорядкованій формувальній порожнині, оточеній кокільним корпусом, утворені формувальні елементи, які формують відповідні елементи форми у виготовлюваному відливку. Постійна ливарна форма зазвичай складається із кількох частин і має принаймні один кокільний корпус, який принаймні частково обмежує формувальну порожнину, що відтворює виготовлювану литу деталь. При цьому кокільний корпус, як правило, є виготовленим із інструментальної сталі з високою термостійкістю, яка, незважаючи на високі механічні та термічні навантаження, що мають місце при ливарному виробництві, забезпечує достатньо довгий термін служби кокільного корпусу. З огляду високих вимог до якості, що поставлені перед формостійкістю відлитих виробів, виготовлення постійних ливарних форм означеного типу є трудомістким та високозатратним. Тому існує прагнення до застосування постійних ливарних форм, розрахованих на якомога довшу роботу та якомога більшу кількість виробів. Це особливо стосується постійних ливарних форм, використовуваних для серійного виробництва головок блоку циліндрів, оскільки виготовлення таких кокілів є особливо трудомістким та високозатратним з причини складності формоутворення таких головок блоку циліндрів. Щоб мати змогу простим чином змінювати певні елементи форми виготовлюваної литої деталі не вдаючись до виготовлення зовсім нових кокілів, постійні ливарні форми зазвичай устатковують вкладишами, які вставляються у внутрішню порожнину, оточену постійною ливарною формою, і відтворюють у виготовлюваній литій деталі потрібні елементи форми, наприклад виїмки або висту пи. Типовим прикладом застосування подібних вкладишів може служити вже згаданий на початку спосіб відливання головок блоку циліндрів для двигунів внутрішнього згорання. На вихід потужності, характеристику горіння і пов'язану з цим витрату пального у двигуна внутрішнього згорання вирішальним чином впливає форма виготовлених в головці блоку циліндрів камер згорання, куди принаймні через один впускний клапан впускають потрібне пальне і звідки принаймні через один випускний клапан випускають відпрацьовані гази. Для того, щоб при певному основному типі головки блоку циліндрів можна було простим чином змінювати форму камери згорання, в постійну ливарну форму, передбачену для відливання цієї головки блоку циліндрів, зазвичай вставляють вкладиші ливарної форми, поверхня яких, підпорядкована оточеній кокілем порожнині, визначає форму виїмок камер згорання, що мають бути виготовлені в головці блоку циліндрів. Вкладиші ливарної форми цього різновиду іменуються фахівцями як «вкладиші камер згорання». З цією метою їх вставляють у гнізда, які сформовані в стінках кокільного корпусу, що обмежують формувальну порожнину. В ході процесу відливання внаслідок контакту ливарної форми з металевим розплавом, який в неї вливають, відбувається дуже сильне нагрівання задіяного кокільного корпусу та вставлених в нього вкладишів ливарної форми. Внаслідок цього нагрівання кокільний корпус та вкладиші розширюються. Обсяг такого розширення залежить, поперше, від підвищення температури в кокільному корпусі та у вкладиші, по-друге, від властивостей розширення застосованого для їх виготовлення матеріалу. Тому, як правило, розширення у кокіля та у вкладиша відбувається з різною інтенсивністю, оскільки розміри кокілю та вкладиша є різними, внаслідок чого вкладиш ливарної форми, який має значно менший розмір, нагрівається набагато швидше, ніж оточуючий його кокільний корпус, і в результаті більше розширюється, ніж кокільний корпус. Цей феномен з'являється не лише тоді, коли кокільний корпус та вкладиш ливарної форми виготовлені із різних матеріалів, а навіть за умови виготовлення із одного матеріалу - внаслідок ме 5 ншого об'єму. Різниця властивостей розширення у вкладишів ливарної форми та кокільних корпусів спричиняє неточності у розмірах, які важко подолати, особливо, наприклад, при необхідності відливання виробу з розмірами, близькими до остаточних. Особливо критичною є ця обставина при серійному виготовленні головок блоку циліндрів, для яких виробники двигунів вимагають максимального відхилення від потрібного розміру +/-0,15 мм. Щоб навіть при таких обставинах гарантувати дотримання технології при необхідній точності заданих розмірів, потрібно здійснювати високозатратні заходи по вмонтуванню вкладишів ливарної форми та забезпечити якомога рівномірніший розподіл температури в кокільному корпусі. Так, при застосуванні відомих постійних ливарних форм, що використовуються для відливання головки блоку циліндрів, спочатку потрібно, як правило, шляхом великої кількості дослідів визначити положення вкладишів ливарної форми в даному кокільному корпусі, щоб мати змогу шляхом надання відповідних розмірів вкладишу ливарної форми так компенсувати теплове розширення, яке має місце в ході даного процесу відливання, щоб можна було досягти достатньо точних результатів відливання. Якщо відповідне надання розмірів в межах наявного монтажного простору або з огляду функціонування та стабільності даного вкладиша ливарної форми не є можливим, то для зменшення теплового розширення вкладиші ливарної форми необхідно охолоджувати. Оскільки, незважаючи на всі прийняті для отримання оптимальної форми заходи, в ливарному виробництві при застосуванні звичайних кокілів часто мають місце неприпустимі відхилення розмірів, то, наприклад, при серійному ливарному виробництві головок блоку циліндрів зазвичай потрібно здійснювати перевірку виготовлених головок на дотримання потрібної глибини сформованих в них камер згорання. Із опису DE 19838561А1 відомою є спроба збільшити термін експлуатації кокілів, де литі деталі відливають не з металів групи заліза, а, наприклад, з розплаву магнію, шляхом того, що кокільні корпуси та вставлені в них вкладиші ливарної форми виготовляють із тугоплавкого важкого металу, такого як молібден та вольфрам. При цьому перевагу застосування таких матеріалів для виробництва ливарних форм вбачають в тому, що вони менше страждають від розплаву легких металів, ніж звичайна сталь, і тому відповідно менше піддаються корозії. Незважаючи на цю перевагу запропонованого в DE 19838561 А1 обрання матеріалів існує всетаки проблема, що виготовлені із тугоплавких важких металів кокільні корпуси та вставлені в них вкладиші ливарної форми внаслідок своїх різних об'ємів з їх різними за розміром поверхнями, що вступають в контакт з розплавом, при нагріванні також розширюються з різною інтенсивністю. Так, спричинені різницею теплового розширення відхилення розмірів на практиці стають помітними лише тоді, коли згідно з DE 198 38 561 А1 застосовуються важкі метали, які мають особливо низький кое 95089 6 фіцієнт теплового розширення. Виходячи з викладеного вище рівня техніки задача винаходу полягала в тому, щоб простими засобами створити вкладиш ливарної форми та постійну ливарну форму, які б дозволяли здійснювати економічно вигідне виготовлення литих деталей з покращеними порівняно з рівнем техніки виробничими результатами. Цю задачу згідно з винаходом вирішено стосовно постійної ливарної форми для відливання литих деталей із металевого розплаву, особливо із розплаву легких металів, шляхом того, що така постійна ливарна форма має кокільний корпус, який принаймні частково оточує формувальну порожнину, що відтворює виготовлювану литу деталь, а в його обмежуючій формувальну порожнину стінці сформовано гніздо, яке має виступ, що переходить у формувальну порожнину, а ще ливарна форма має вставлений в гніздо вкладиш ливарної форми, який має верхню сторону, підпорядковану оточеній даною постійною ливарною формою формувальній порожнині, а також має основний корпус, що сидить в гнізді з зазором, коли ливарна форма є холодною, та ще має опорний фланець, що поширюється на частину висоти основного корпусу вкладиша ливарної форми і входить в геометричне замикання з виступом гнізда, причому загальна висота опорного фланця та основного корпусу є меншою за глибину гнізда на припуск, який принаймні дорівнює величині, на яку основний корпус при відливанні розширюється по висоті внаслідок нагрівання від контакту з металевим розплавом, так що між дном гнізда та підпорядкованою йому стороною вкладиша ливарної форми існує відстань, коли постійна ливарна форма є холодною. У відповідності з цим вкладиш ливарної форми, що дозволяє вирішити вищеозначену задачу, зокрема вкладиш камери згорання, призначений для постійної ливарної форми для відливання литих деталей із металевого розплаву, особливо із розплаву легких металів, має основний корпус та верхню сторону, яка при вставленому в постійну ливарну форму вкладиші ливарної форми підпорядкована формувальній порожнині, яка відтворює виготовлювану литу деталь і оточена постійною ливарною формою, згідно з винаходом має виступаючий назустріч основному корпусу опорний фланець, висота якого є меншою за висоту вкладиша ливарної форми. В основі винаходу лежить ідея підтримувати вкладиш ливарної форми в постійній ливарній формі за допомогою відповідної конструкції таким чином, щоб при нагріванні відбувалася лише мінімальна зміна положення верхньої сторони вкладиша ливарної форми, підпорядкованої формувальній порожнині постійної ливарної форми. Для цього згідно з винаходом вкладиш ливарної форми має опорний фланець, а у підпорядкованому йому гнізді утворено виступ відповідної форми, на якому опорний фланець сидить, коли постійна ливарна форма є змонтованою. Одночасно основному корпусу вкладиша ливарної форми надають такі розміри, що при він холодній ливарній формі розміщується в належному гнізді з зазором. Таким 7 чином між дном гнізда та підпорядкованою йому нижньою стороною вкладиша ливарної форми утворюється порожнина, висота якої є достатньою для того, щоб вмістити довжину, на яку змінюється висота основного корпусу вкладиша ливарної форми при спричиненому контактом нагріванні вкладиша ливарної форми. В результаті розширення, викликаного нагріванням, вкладиш ливарної форми лише дуже незначною мірою втискається у формувальну порожнину, оточену ливарною формою, тоді як переважну частину розширення приймає простір, що існує під кокільним корпусом. Завдяки цьому розширення ливарного кокілю та вкладиша ливарної форми, що виникли в процесі відливання, узгоджуються між собою таким чином, що незважаючи на те, що вкладиш ливарної форми зазнає меншої тепловіддачі і тому є більш гарячим, отже, і більше розширюється, ніж оточуючий дану литу деталь кокільний корпус, а розширення по висоті, що виникли фактично в кокілі та вкладиші, є переважно однаковими або принаймні близькими настільки, що відрізняються одне від одного лише в межах вузького поля допуску. Одночасно основний корпус може без проблем мати настільки великий об'єм, що відтворені на вкладиші ливарної форми елементи форми є захищеними від занадто високого нагрівання, і це запобігає надмірному тепловому напруженню поверхневої ділянки ливарної форми. Таким чином винахід дозволяє з підвищеною точністю виготовляти литі деталі, в яких за допомогою вкладишів ливарної форми в процесі відливання формуються виїмки. Особливо високої точності відтворення досягають за тієї умови, коли опорний фланець вкладиша ливарної форми виходить з поверхні, що підпорядкована формувальній порожнині постійної ливарної форми. Так можна простим чином забезпечити з'єднання поверхні постійної ливарної форми урівень з поверхнею кокільного корпусу, яка оточує гніздо, призначене для вкладиша ливарної форми. Особливо доцільним виявилось досягнуте згідно з винаходом покращення технологічної точності при виготовленні головок блоку циліндрів для двигунів внутрішнього згорання, які особливо вигідно можуть бути виготовлені за допомогою кокілів, відлитих згідно з винаходом При підвищеній здатності збереження розмірів при нагріванні вкладиша ливарної форми, застосовуваного як вкладиш камери згорання, підвищується також збереження розмірів камери згорання, відтвореної за допомогою відповідного вкладиша в готовій головці блоку циліндрів. Завдяки цьому можна також більш точно дотримуватися необхідних для двигунів внутрішнього згорання параметрів ущільнення для пального та згорання спрацьованих газів. Інший доцільний варіант застосування винаходу полягає в у виготовленні вкладишів зі стрижневими знаками для впускних каналів в кокілях, призначених для дизельних головок блоку циліндрів. Завдяки досягнутій згідно з винаходом точності відтворення цих елементів форми можна до мінімуму скоротити відхилення в положенні каналів в головці блоку циліндрів. Положення верхньої сторони вкладиша лива 95089 8 рної форми, що є важливою для утворення литої деталі, при виготовленні згідно з винаходом залежить лише від того, наскільки сильно опорний фланець змінюється у напрямку висоти вкладиша ливарної форми, оскільки лише опорний фланець опирається у вертикальному напрямку безпосередньо на кокільний корпус ливарної форми. Чим меншою є висота опорного фланця, тим меншою є викликана нагріванням зміна довжини верхньої сторони вкладиша ливарної форми. На відміну від цього в області основного корпусу є достатньо матеріалу, щоб, по-перше, утворити необхідні для формування литої деталі елементи форми та, подруге, мати змогу цілеспрямовано відводити тепло із литої деталі через достатній об'єм матеріалу. Тому доцільне виконання винаходу передбачає, що висота опорного фланця становить щонайбільше 30% від висоти основного корпусу вкладиша ливарної форми. Мета полягає в тому, щоб базова площина монтажу, тобто площина, в якій опорний фланець опирається на кокільний корпус, була розташована якомога ближче до вільної поверхні кокільного корпусу, безпосередньо підпорядкованої формувальній порожнині ливарної форми. Відповідно до цього є доцільним, якщо висота опорного фланця становить щонайбільше 15% і навіть щонайбільше 10% від висоти основного корпусу вкладиша ливарної форми. Таке обмеження висоти опорного фланця може бути без проблем забезпечене на практиці завдяки тому, що вкладиш ливарної форми та опорний фланець тільки утримують вкладиш ливарної форми, не беручи участі у формуванні елементів виготовлюваної литої деталі. Точність позиціонування вкладиша ливарної форми по ширині, тобто перпендикулярно його висоті, може бути забезпечена шляхом того, що опорний фланець вкладиша ливарної форми сидить без зазору на відповідному уступі гнізда постійної ливарної форми. При цьому припасування опорного фланця та гнізда виконане таким чином, що вкладиш ливарної форми, з одного боку, навіть в холодному стані надійно утримується у гнізді, а з другого боку, може легко вийматися з нього. Особливо надійна опора вкладиша ливарної форми може бути досягнута за рахунок того, що опорний фланець оббігає навкруг основного корпусу. Внаслідок досягнутої завдяки винаходу мінімізації впливу теплового розширення вкладиша ливарної форми на дотримання розмірів виготовлюваної литої деталі винахід в принципі дозволяє, щоб застосовуваний для вкладиша ливарної форми матеріал обирався незалежно від його здатності до розширення при нагріванні, лише за його придатністю до формування бажаного елемента форми на литій деталі. Однак практичні випробування довели, що зокрема з огляду оптимізації структури виливка в ділянці елемента форми, утвореного в литій деталі за допомогою вкладиша ливарної форми, вигідним є виготовлення вкладиша ливарної форми із матеріалу, температурний коефіцієнт розширення якого є більшим, ніж у матеріалу кокільного корпусу. У зв'язку з цим особливо вигідним виявилось, коли температурний коефіцієнт розширення вкла 9 95089 -6 диша ливарної форми становить від 17,0*10 -6 -6 m/(m*K) до 18,5*10 m/(m*К), зокрема від 17,5* 10 -6 m/(m*К) до 18,0*10 m/(m*К). У зв'язку з цим особливо добре придатними матеріалами для виготовлення вкладишів ливарної форми є сплави на основі Cu, Ni або Be, причому вигідним може бути, коли вкладиш ливарної форми на 90% - 98% складається із Cu, Ni або Be або із сплавів на їх основі. Високий температурний коефіцієнт розширення вкладиша ливарної форми проявив себе як особливо вигідний при відливанні литих деталей із розплаву легких металів. У цьому випадку шляхом використання вкладишів ливарних форм з високою теплопровідністю в ділянці елементів форми, які відтворюють вкладиш ливарної форми, досягають особливо швидкого охолодження, а тому і особливо тонкої структури, що позитивно впливає на механічні властивості. Така можливість цілеспрямованого впливу на структуру є особливо доцільною при відливанні головок циліндрів, коли згідно з винаходом можна легко створювати в ділянці камери згорання тонку структуру, яка є сприятливою для витривалості при постійних навантаженнях. Крім того, подальше зменшення відхилень форми, які є наслідком нагрівання при відливанні, може бути забезпечене за рахунок того, що вкладиші камер згорання і/або кокілі охолоджують відомим способом, наприклад за допомогою водяного охолодження. Запобігти деформації вкладиша ливарної форми внаслідок виникаючих при нагріванні напружень та перешкоджанню розширення вкладиша ливарної форми по висоті можна також шляхом того, що недомір розміру поперечника основного корпусу відносно поперечника гнізда принаймні дорівнює розширенню, що виникає по ширині внаслідок нагрівання вкладиша ливарної форми при контакті з металевим розплавом. Матеріалом для кокільного корпусу може бути зокрема сталь, що вже успішно застосовується з цією метою згідно з рівнем техніки. Матеріал для кокілю згідно з винаходом краще обирати таким чином, щоб він мав температурний коефіцієнт ро-6 -6 зширення між 11*10 m/(m*К) та 12*10 m/(m*К). Відповідно до цього матеріалом для кокільного корпусу може бути зокрема інструментальна сталь, яка відрізняється високою твердістю та в'язкістю. Нижче винахід пояснюється більш детально з використанням креслень з зображенням прикладу виконання. Вони схематично показують: фіг.1 Виріз виконаного у вигляді фундаментної плити кокільного корпусу постійної ливарної форми для відливання головки блоку циліндрів у горизонтальній проекції; фіг.2 Кокільний корпус у розрізі вздовж лінії А А на фіг.1. Кокільний корпус 1 служить фундаментною плитою не зображуваного далі і виконаного у вигляді постійної ливарної форми ливарного кокілю, який оточує порожнину Н, що відтворює дану литу деталь. Кокільний корпус 1, як і інші не зображені тут корпуси ливарного кокілю, виготовлений із термостійкої інструментальної сталі, яка в німецькому переліку сталі та заліза (Stahl-Eisen Liste) 10 значиться як матеріал № 1.2343 і яка містить (в мас.%) 0,36 - 0,42% С, 0,90 - 1,20% Si, 0,30 - 0,50% Мn, < 0,03% Р, < 0,03% S, 4,80 - 5,50% Сr, 1,10 1,40% Мо, 0,25 - 0,50% V, залізо як залишок та неминучі забруднення. Така інструментальна сталь має температурний коефіцієнт розширення, -6 що в середньому становить 11,5*10* m/(m*К). В ливарному кокілі, який утворений кокільним корпусом 1, що є фундаментною плитою, разом з іншими, не зображеними тут кокільними корпусами, що служать бічними стінками та кришкою, відливають головки блоку циліндрів для двигунів внутрішнього згорання. При цьому в головці блоку циліндрів формують відповідну для даного двигуна кількість камер згорання з сідлами для двох впускних та двох випускних клапанів. Для цього в кокільний корпус 1 у гніздо 3 вставляють відповідну для числа циліндрів даного двигуна внутрішнього згорання кількість вкладишів 2 ливарної форми. Кожен із монолітно виконаних вкладишів 2 ливарної форми має циліндричний основний корпус 2а, який на своїй підпорядкованій формувальній порожнині Н стороні має поверхню 2b, яка є пласкою в кільцевій ділянці своєї периферії і опуклою в центральній ділянці в напрямку формувальної порожнини Н, і від якої попарно виступають формувальні елементи 2с, 2d, 2e, 2f, що відтворюють впускні та випускні клапани. Починаючи з пласкої периферійної ділянки поверхні 2b, на основному корпусі 2а формують опорний фланець 2h, який в радіальному напрямку виступає назустріч периферійній поверхні 2g основного корпусу 2а і оббігає навкруг основного корпусу 2а, причому його підпорядкована формувальній порожнині Н поверхня 2і без уступів примикає до пласкої периферійної ділянки поверхні 2b основного корпусу 2а. Висота hs опорного фланця 2h становить близько 22% від висоти hg основного корпусу 2а. В нижній поверхні 2j основного корпусу 2а вкладиша ливарної форми 2, протилежній до поверхні 2b, сформовано глухі різьбові отвори 2к, в які із гнізда 3 можуть бути введені не зображені тут невипадаючі гвинти для прикріплення вкладиша 2 ливарної форми. Гніздо 3 у вигляді чаші сформоване в кокільному корпусі 1 і в ділянці свого підпорядкованого порожнині Н отвору має кільцевий уступ 3а, що переходить у формувальну порожнину Н. Діаметр do отвору, оточеного поверхнею внутрішньої периферії уступу 3а, відповідає майже повністю зовнішньому діаметру опорного фланця 2h, внаслідок чого опорний фланець 2h, коли ливарний кокіль є холодним, утримується на уступі 3а з легкою пресовою посадкою. Одночасно глибина уступу 3а відповідає висоті hs опорного фланця 2h, внаслідок чого поверхня 2і опорного фланця 2h, коли ливарний кокіль є холодним, встановлена урівень з поверхнею 1а кокільного корпусу 1, яка оточує гніздо 3а. За межами уступу 3а внутрішній діаметр di іншої ділянки гнізда 3 на припуск ds перевищує зовнішній діаметр dg основного корпусу 2а вкладиша 2 ливарної форми, внаслідок чого основний корпус 2а, коли ливарний кокіль є холодним, сидить в гнізді 3 з зазором в напрямку периферії. Так само 11 глибина гнізда 3 перевищує висоту hg основного корпусу 2а на припуск tg, внаслідок чого також і між нижньою поверхнею 2j та дном 3b гнізда, коли ливарний кокіль є холодним, існує люфт 3с. Вставлені в ливарний кокіль вкладиші 2 ливарної форми принаймні на 90 мас.% складаються із Сu. Окрім технологічно неминучих забруднень до Cu-матеріалу можуть бути відомим чином додані інші компоненти, що сприяють покращенню певних властивостей. Вкладиші 2 ливарної форми, виготовлені із Cu-матеріалу подібного складу, мають в середньому температурний коефіцієнт розширен-6 ня 18*10 m/(m*К). Таким чином, вкладиші 2 камери згорання збільшуються при нагріванні по своїй висоті та ширині значно більше, ніж кокільний корпус 1, виготовлений із сталевого матеріалу 1.2343. Однак при цьому частка розширення вкладиша 2 ливарної форми по висоті у напрямку до формувальної порожнини Н, яка діє на положення поверхні 2Ь з формувальними елементами 2с - 2f, є малою, оскільки зміна положення поверхні 2b відбувається лише пропорційно висоті hs опорного фланця. Значну частину розширення у вертикальному напрямку вкладиша 2 ливарної форми приймає люфт 3b, утворений в гнізді 3 під основним корпусом 2а. Відповідним чином розширення основного корпусу 2а в радіальному напрямку по ширині приймає зазор, який має місце між стінкою внутрішньої периферії гнізда 3 та поверхнею 2g зовнішньої периферії основного корпусу 2а, коли ливарний кокіль є холодним. Таким чином гарантовано, що розширення основного корпусу 2а в гнізді 3 не буде мати перешкод. При цьому, враховуючи характер розширення кокільного корпусу 1 та вкладиша 2 ливарної форми, висоту hs можна розрахувати таким чином, щоб навіть при залитому шляхом контакту в поро 95089 12 жнину Н розплаві легких металів поверхня 2b з формувальними елементами 2с - 2f вкладиша 2 ливарної форми була розташована на тій самій відстані від поверхні 1а кокільного корпусу, що забезпечує точне формування камери згорання та сідел клапанів у виготовлюваній головці блоку циліндрів. Позиційні позначення 1 - кокільний корпус 2 - вкладиш ливарної форми 2а - основний корпус вкладиша 2 ливарної форми 2b - підпорядкована формувальній порожнині Н поверхня вкладиша ливарної форми 2с-2f - формувальні елементи, що відтворюють впускні та випускні клапани 2g - периферійна поверхня основного корпусу 2а 2h - опорний фланець 2і - поверхня опорного фланця, підпорядкована формувальній порожнині Н 2j - поверхня дна основного корпусу 2а 2к - глухі різьбові отвори 3 - гніздо 3а - уступ гнізда 3 3с - люфт dg - зовнішній діаметр основного корпусу 2а di - внутрішній діаметр гнізда 3 поза межами уступу 3а do - діаметр отвору, обмеженого внутрішньою периферійною поверхнею уступу 3а ds - припуск Н - формувальна порожнина hs - висота опорного фланця 2h hg - висота основного корпусу 2а tg - припуск глибини гнізда 3 відносно висоти hg основного корпусу 2а 13 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 95089 Підписне 14 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Permanent casting mould and casting mould insert

Автори англійською

Gosch Rolf, Stika Peter

Назва патенту російською

Постоянная литейная форма и вкладыш литейной формы

Автори російською

Гош Рольф, Штика Петер

МПК / Мітки

МПК: B22D 21/00, B22C 9/06, B22D 17/22, B22D 15/02

Мітки: постійна, ливарної, ливарна, форми, вкладиш, форма

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/7-95089-postijjna-livarna-forma-ta-vkladish-livarno-formi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Постійна ливарна форма та вкладиш ливарної форми</a>

Подібні патенти