PL241319B1 - Forma odlewnicza hybrydowa i sposób wykonania formy odlewniczej hybrydowej zwłaszcza do wytwarzania odlewów ze stopów metali - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest forma odlewnicza hybrydowa, skorupowa metalowa z rdzeniem piaskowym, rdzeniem piaskowym głównym, układem nadlewu i układem wlewowym i sposób wykonania formy odlewniczej hybrydowej skorupowej zwłaszcza do wytwarzania wysokojakościowych odlewów ze stopów metali. Forma odlewnicza hybrydowa zwłaszcza do wytwarzania odlewów ze w metali charakteryzuje się tym, że składa się z przynajmniej z dwóch części, cienkiej metalowej skorupy (1 i 2) górnej i dolnej, skorupy (5 i 6) rdzenia piaskowego górnego i dolnego skorupy formy oraz rdzenia (3) piaskowego głównego, ponadto skorupa (1) lub/i (2) ma otwory do wstrzeliwania masy rdzeniowej lub/i gazowania rdzenia lub/i odpowietrzania odlewu, przy czym metalowa skorupa (1) górna i skorupa (5) górna rdzenia piaskowego górnego tworzy hybrydę (1, 5), część górna formy, a metalowa skorupa (2) dolna i skorupa (6) rdzenia piaskowego dolnego tworzy hybrydę (2, 6), część dolną formy zaś hybryda (1, 5) część górna formy i hybryda (2, 6) część dolna formy oraz rdzeń (3) piaskowy główny formy łączone są z skorupą (1 i 2) konstrukcyjnie i technologicznie pochyleniem odlewniczym odwrotnym, które utrzymuje rdzeń (3) piaskowy główny w skorupie tworząc formę odlewniczą hybrydową.

Description

PL 241 319 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest forma odlewnicza hybrydowa, skorupowa metalowa z rdzeniem piaskowym, rdzeniem piaskowym głównym, układem nadlewu i układem wlewowym i sposób wykonania formy odlewniczej hybrydowej skorupowej zwłaszcza do wytwarzania wysokojakościowych odlewów ze stopów metali.

Znane są formy zwłaszcza z mas formierskich piaskowych i sposób ich wykonywania op isany w literaturze odlewniczej, gdzie piaskowe formy odlewnicze wykonuje się z reguły w skrzynkach formierskich, a sposób zagęszczania masy formierskiej jest ręczny lub maszynowy, niekiedy zagęszczanie masy formierskiej odbywa się przez prasowanie pod wysokim ciśnieniem oraz znane są także opisane w literaturze odlewanie do form skorupowych, które polega na wypełnieniu ciekłym stopem cienko ściennych form odlewniczych, wykonanych z syntetycznej mieszaniny piasku kwarcowego z żywicą termoutwardzalną i utwardzaczem, przy zastosowaniu gorącej metalowej płyty modelowej lub rdzennicy.

Znany jest opis patentowy niemiecki, zgłoszenie na terenie PL o nr 326238 pt. „Forma odlewnicza oraz sposób wytwarzania formy odlewniczej”, gdzie skrzynkowa forma odlewnicza składa się z dwóch połówek skrzynki formierskiej, zaopatrzonej w elementy transportu na automatycznych urządzeniach formierskich. W skrzynce formierskiej znajduje się forma piaskowa zaopatrzona w rdzenie, lej zalewowy oraz zasilacz. Aby w tego rodzaju formach odlewniczych można było odlewać skomplikowane odlewy również z aluminium, oraz aby uniknąć kosztowych operacji wykańczających, związanych z zasilaniem i lejem zalewowym, a jednocześnie zapewnić dobre odpowietrzenie rdzeni, skrzynka formierska ma w obszarze płaszczyzny podziału, rozciągające się co najmniej na części długości i szerokości jednego boku skrzynki formierskiej wybranie, przy czym w obszarze wybrania znajduje się ujście leja zalewowego oraz zasilacza.

Znany jest z opisu patentu amerykańskiego US 8,302,668B1 hybrydowy zespół rdzenia do procesu odlewania, gdzie hybrydowy zespół rdzenia do procesu odlewania obejmuje część rdzenia ceramicznego, pierwszą część rdzenia z metalu ogniotrwałego i pierwszą płytkę umieszczoną między częścią rdzenia ceramicznego i pierwszą częścią rdzenia z metalu ogniotrwałego. Część rdzenia ceramicznego zawiera pierwszą rynnę. Część ogniotrwałej metalowej części rdzenia znajduje się w pierwszej rynnie co przedstawiono w przykładach opisanych w patencie.

Celem wynalazku jest zaprojektowanie i opracowanie nowego sposobu z zastosowaniem specjalnego doboru materiałów i etapów wytwarzania formy odlewniczej hybrydowej skorupowej metalowej oraz sposobu wykonania formy odlewniczej hybrydowej skorupowej zwłaszcza do wytwarzania wysokojakościowych odlewów ze stopów metali. Forma odlewnicza hybrydowa i jej wykonanie łączy w sobie kilka różnych technologii z zastosowaniem różnych materiałów i dzięki ich kombinacji jest możliwe wytwarzanie zupełnie nowych konstrukcji form odlewniczych i produktów z tych form o ulepszonych własnościach, jak też obniżenie kosztów w produkcji. Natomiast głównymi zadaniami formy odlewniczej hybrydowej jest oszczędność masy rdzeniowej poprzez zmniejszenie grubości formy, obniżenie ilości masy w obiegu wewnętrznym, wykorzystanie skorupy metalowej hybrydowej jako ochładzalnika oraz uzyskanie odlewów o lepszej jakości, doskonalszej powierzchni odlewu. Ponadto, możliwy jest proces automatyzacji całego procesu, dzięki czemu koszt wytworzenia będzie niższy niż standardowo.

Forma odlewnicza hybrydowa zwłaszcza do wytwarzania odlewów ze stopów metali składająca się z przynajmniej z dwóch hybrydowych części oraz z rdzenia piaskowego głównego charakteryzuje się tym, że odpowiednio górna i dolna hybrydowa część zawierają: cienką metalową skorupę, skorupę rdzenia piaskowego skorupy formy, ponadto skorupa ma otwory do wstrzeliwania masy rdzeniowej, gazowania rdzenia i odpowietrzania odlewu, przy czym hybrydowe części górna i dolna formy oraz rdzeń piaskowy główny połączone są konstrukcyjnie ze sobą pochyleniem odlewniczym odwrotnym dla utrzymania rdzenia piaskowego głównego w skorupie formy. Korzystnie grubość metalowej skorupy wynosi od 4 mm do 80 mm w zależności od materiału konstrukcyjnego, w szczególności 8 mm. Korzystnie grubość skorupy rdzenia piaskowego górnego i dolnego wynosi od 6 do 80 mm i zależna jest od konstrukcji odlewu oraz rodzaju stopu odlewniczego. Korzystnie pochylenie odlewnicze odwrotne wynosi minimum 1°. Korzystnie rdzeń piaskowy główny zawiera dodatkowe ochładzalniki metalowe. Korzystnie materiałem konstrukcyjnym metalowej skorupy jest stop aluminium, stal, lub staliwo lub żeliwo, miedź lub mosiądz.

Sposób wykonania formy odlewniczej hybrydowej zwłaszcza do wytwarzania odlewów ze stopów metali charakteryzuje się tym, że dla zadanego odlewu projektuje się i wykonuje formę jako metalową skorupę w dwóch częściach: górną i dolną, po czym wykonuje się obydwie składowe części formy skorupy rdzenia piaskowego, odpowiednio, górną i dolną, gdzie na płycie podmodelowej ustawia się model

PL 241 319 B1 odlewu i metalową skorupę, odpowiednio, górną lub dolną, wstrzeliwuje się poprzez otwory masę rdzeniową, pod ciśnieniem w przedziale od 0,5 MPa do 12 MPa i w zależności od stopnia skomplikowania konstrukcji, pomiędzy model i metalową skorupę, a wstrzeloną masę rdzeniową utwardza się przedmuchem gazu pod ciśnieniem od 0,5 MPa do 12 MPa lub ciepłym powietrzem o temperaturze od 20°C do 120°C w zależności od zastosowanego spoiwa, i po utrwaleniu masy usuwa się model przy czym skorupa rdzenia piaskowego, odpowiednio, górną lub dolną wraz ze metalową skorupą, odpowiednio, górną lub dolną stanowią hybrydowe części formy, odpowiednio, górną lub dolną, a jednocześnie, w zależności od konstrukcji odlewu, podczas wykonywania skorupy rdzenia piaskowego górnego i skorupy rdzenia piaskowego dolnego umieszcza się w nich ochładzalniki metalowe i przyłącza kanałów chłodzących, a następnie wytwarza się z masy piaskowej rdzenie nadlewu i rdzeń wlewu głównego, po czym po wytworzeniu wszystkich części: hybrydowej części górnej, hybrydowej części dolnej, rdzenia piaskowego głównego, rdzeni nadlewu oraz rdzenia wlewu głównego ustawia się je i mocuje klejami dlewniczymi lub na wcisk, lub przy życiu standardowych klamr ściska się w kompletną formę odlewniczą hybrydową.

Przedmiot wynalazku przedstawiono na rysunkach gdzie fig. 1 przedstawia przekrój wzdłużny formy odlewniczej hybrydowej, fig. 2 przedstawia widok z góry formy odlewniczej hybrydowej, fig. 3 przekrój w rzutach od dołu formy odlewniczej hybrydowej, fig. 4 widok w rzucie izometrycznym formy odlewniczej hybrydowej.

Forma odlewnicza hybrydowa zwłaszcza do wytwarzania odlewów ze stopów metali według wynalazku składa się z przynajmniej z dwóch części, cienkiej metalowej skorupy 1 i 2 górnej i dolnej, skorupy 5 i 6 rdzenia piaskowego górnego i dolnego skorupy formy oraz rdzenia 3 piaskowego głównego, ponadto skorupa 1 i 2 ma otwory 13 do wstrzeliwania masy rdzeniowej, gazowania rdzenia i odpowietrzania odlewu, przy czym metalowa skorupa 1 górna i skorupa 5 górna rdzenia piaskowego górnego tworzy hybrydę, odpowiednio część górną formy 1,5, a metalowa skorupa 2 dolna i skorupa 6 rdzenia piaskowego dolnego tworzy hybrydę, odpowiednio część dolną formy 2, 6, zaś część górna formy 1, 5 i część dolna formy 2, 6 oraz rdzeń 3 piaskowy główny formy łączone są konstrukcyjnie ze sobą pochyleniem odlewniczym 15 odwrotnym, które utrzymuje rdzeń 3 piaskowy główny w skorupie tworząc formę odlewniczą hybrydową. Grubość metalowej skorupy 1, 2 wynosi od 4 mm do 80 mm w zależności od materiału konstrukcyjnego w szczególności wynosi 8 mm, a grubość skorupy 5, 6 rdzenia piaskowego górnego i dolnego zależna jest od konstrukcji odlewu oraz rodzaju stopu odlewniczego i wynosi od 6 do 80 mm, natomiast pochylenie odlewnicze 15 odwrotne wynosi minimum 1°, które utrzymuje rdzeń 3 piaskowy główny w skorupie części górnej formy 1,5 i części dolnej formy 2, 6 oraz rdzeń 3 piaskowy główny formy. Rdzeń 3 piaskowy główny formy posiada zamontowane dodatkowe ochładzalniki metalowe. Materiałem konstrukcyjnym skorupy 1 i 2 metalowej są stopy aluminiowe lub stal lub staliwa lub żeliwa lub miedź lub mosiądze, natomiast w przykładzie wykonania wykonano formę stalową i przeprowadzono próby prototypowe odlewania, wykonania odlewów.

Sposób wykonania formy odlewniczej hybrydowej zwłaszcza do wytwarzania odlewów ze stopów metali polega na tym, że dla zadanego odlewu 4 projektuje się i wykonuje formę jako metalową skorupę w dwóch częściach: górną 1 i dolną 2, po czym wykonuje się obydwie składowe części formy skorupy rdzenia piaskowego, odpowiednio, górną 5 i dolną 6, gdzie na płycie podmodelowej ustawia się model 14 odlewu 4 i metalową skorupę odpowiednio 1 lub 2, wstrzeliwuje się poprzez otwory 13 masę rdzeniową, pod ciśnieniem w przedziale od 0,5 MPa do 12 MPa i w zależności od stopnia skomplikowania konstrukcji, pomiędzy model 14 i metalową skorupę, a wstrzeloną masę rdzeniową utwardza się przedmuchem gazu pod ciśnieniem od 0,5 MPa do 12 MPa lub ciepłym powietrzem o temperaturze od 20°C do 120°C w zależności od zastosowanego spoiwa, i po utrwaleniu masy usuwa się model 14, przy czym skorupa rdzenia piaskowego, odpowiednio 5 lub 6 wraz ze metalową skorupą, odpowiednio 1 lub 2 stanowią hybrydowe części formy, odpowiednio, górną 1,5 lub dolną 2, 6 a jednocześnie w zależności od konstrukcji odlewu 4, podczas wykonywania skorupy 5 rdzenia piaskowego górnego i skorupy 6 rdzenia piaskowego dolnego umieszcza się w nich ochładzalniki metalowe i przyłącza kanałów chłodzących, a następnie wytwarza się z masy piaskowej rdzenie nadlewu 10, 11 i rdzeń wlewu głównego 12, rdzeń piaskowy główny 3, po czym po wytworzeniu wszystkich części: hybrydowej części górnej 1, 5 i hybrydowej części dolnej 2, 6, rdzenia piaskowego głównego 3, rdzeni nadlewu 10, 11 oraz rdzenia wlewu głównego 12 ustawia się je i mocuje klejami dlewniczymi lub na wcisk, lub przy życiu standardowych klamr ściska się w kompletną formę odlewniczą hybrydową. Tak przygotowana forma odlewnicza hybrydowa gotowa jest do zalewania stopem metalu.

Claims (7)

1. PL 241 319 B1

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Forma odlewnicza hybrydowa zwłaszcza do wytwarzania odlewów ze stopów metali, składająca się z przynajmniej z dwóch hybrydowych części oraz z rdzenia piaskowego głównego (3), znamienna tym, że odpowiednio górna i dolna hybrydowa część zawierają: cienką metalową skorupę (1,2), skorupę (5, 6) rdzenia piaskowego skorupy formy, ponadto skorupa (1,2) ma otwory (13) do wstrzeliwania masy rdzeniowej, gazowania rdzenia i odpowietrzania odlewu, przy czym hybrydowe części górna (1, 5) i dolna (2, 6) formy oraz rdzeń (3) piaskowy główny połączone są konstrukcyjnie ze sobą pochyleniem odlewniczym (15) odwrotnym dla utrzymania rdzenia piaskowego głównego (3) w skorupie formy.
2. 2. Forma odlewnicza hybrydowa według zastrz. 1, znamienna tym, że grubość metalowej skorupy (1,2) wynosi od 4 mm do 80 mm w zależności od materiału konstrukcyjnego, w szczególności 8 mm.
3. 3. Forma odlewnicza hybrydowa według zastrz. 1, znamienna tym, że grubość skorupy (5, 6) rdzenia piaskowego górnego i dolnego wynosi od 6 do 80 mm i zależna jest od konstrukcji odlewu oraz rodzaju stopu odlewniczego.
4. 4. Forma odlewnicza hybrydowa według zastrz. 1, znamienna tym, że pochylenie odlewnicze (15) odwrotne wynosi minimum 1°.
5. 5. Forma odlewnicza hybrydowa według zastrz. 1, znamienna tym, że rdzeń piaskowy główny (3) zawiera dodatkowe ochładzalniki metalowe.
6. 6. Forma odlewnicza hybrydowa według zastrz. 1, znamienna tym, że materiałem konstrukcyjnym metalowej skorupy (1,2) jest stop aluminium, stal, lub staliwo lub żeliwo, miedź lub mosiądz.
7. 7. Sposób wykonania formy odlewniczej hybrydowej zwłaszcza do wytwarzania odlewów ze stopów metali, znamienny tym, że dla zadanego odlewu (4) projektuje się i wykonuje formę jako metalową skorupę w dwóch częściach: górną (1) i dolną (2), po czym wykonuje się obydwie składowe części formy skorupy rdzenia piaskowego, odpowiednio, górną (5) i dolną (6), gdzie na płycie podmodelowej ustawia się model (14) odlewu (4) i metalową skorupę, odpowiednio, (1) lub (2), wstrzeliwuje się poprzez otwory (13) masę rdzeniową, pod ciśnieniem w przedziale od 0,5 MPa do 12 MPa i w zależności od stopnia skomplikowania konstrukcji, pomiędzy model (14) i metalową skorupę, a wstrzeloną masę rdzeniową utwardza się przedmuchem gazu pod ciśnieniem od 0,5 MPa do 12 MPa lub ciepłym powietrzem o temperaturze od 20°C do 120°C w zależności od zastosowanego spoiwa, i po utrwaleniu masy usuwa się model (14), przy czym skorupa rdzenia piaskowego, odpowiednio, (5) lub (6) wraz ze metalową skorupą, odpowiednio, (1) lub (2) stanowią hybrydowe części formy, odpowiednio, górną (1, 5) lub dolną (2, 6), a jednocześnie, w zależności od konstrukcji odlewu (4), podczas wykonywania skorupy (5) rdzenia piaskowego górnego i skorupy (6) rdzenia piaskowego dolnego umieszcza się w nich ochładzalniki metalowe i przyłącza kanałów chłodzących, a następnie wytwarza się z masy piaskowej rdzenie nadlewu (10, 11) i rdzeń wlewu głównego (12), po czym po wytworzeniu wszystkich części: hybrydowej części górnej (1, 5), hybrydowej części dolnej (2, 6), rdzenia piaskowego głównego (3), rdzeni nadlewu (10, 11) oraz rdzenia wlewu głównego (12) ustawia się je i mocuje klejami dlewniczymi lub na wcisk, lub przy życiu standardowych klamr ściska się w kompletną formę odlewniczą hybrydową.