Дорошенко В.C., Калюжный П.Б.

(ФТИМС НАН Украины, г. Киев; ВНУ им. Даля, г.Северодонецк)

УСКОРЕННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ОТЛИВОК В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ НАПОЛНИТЕЛЯ НЕПОСРЕДСТВЕННО В ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЕ

Для литья в формы, содержащие сыпучий наполнить без связующего, упрочняемые вакуумом (ЛГМ, ВПФ), или оболочковые (ЛВМ) в контейнерах с сыпучим наполнителем создана технология ускоренного охлаждения отливки.  Прямо в форме наполнитель переводят в псевдоожиженное состояние. Продувка воздухом или газом такого наполнителя в вертикальном направлении дополнена вариантами предварительной установки на опочную форму или контейнер коробчатого (рамочного) экрана. Верхний торец экрана может быть закрыт сеткой, либо в качестве экрана устанавливают вверх дном пустой контейнер со средствами вакуумирования, через которые удаляют продуваемый воздух или газ, или пустой контейнер вакуумируют (Пат.UA 106005, б. 7-2016).

Псевдоожижение увеличивает порозность песка в форме с 0,35 - 0,36 до 0,50 - 0,75. При росте объема песка на 20 - 40 % его не удаляет из формы, а наращивают стенки опоки экраном. Снижение затрат по сравнению с известными способами - в отсутствии специальных стендов, перевозки на них форм, вытяжной вентиляции и пылеподавления. Охлаждение отливки с песком эффективно при продолжительности от нескольких до десятков минут. Оно (литейный процесс) может совмещаться с термообработкой отливки непосредственно в песчаной форме по различным режимам, включая ступенчатые, поскольку подачу газа легко регулировать и автоматизировать. Наращиваются стенки формы выше созданного псевдоожиженного слоя, что предотвращает вынос песка и запыление воздуха цеха вредными для здоровья человека пылевидными частицами наполнителя (например, кварца). Установка или монтаж на верхнем торце экрана сетки, не пропускающей такие частицы при выходе газа, гарантирует предотвращение выноса пыли и потерю сыпучего наполнителя.

При отработке технологии в качестве коробчатого экрана применяли пустой контейнер для изготовления формы со средствами вакуумирования. Устанавливали такой контейнер вверх дном на литейную форму и при создании в ней псевдоожижения через средства вакуумирования удаляли избыток воздуха за пределы пустого контейнера при открытых отверстиях средств вакуумирования. Или этот пустой контейнер вакуумировали путем подключения этих средств к вакуумному насосу, обычно используемого для вакуумирования песчаных форм. Такие контейнеры обычно вакуумируют через сетчатые фильтры или металлорукава, что предотвращает выход пыли за пределы формы в закрытом экраном объеме без затрат на новую оснастку свободными от формовки контейнерами и позволяет одновременно ускоренно охлаждать несколько форм непосредственно на месте заливки без применения стендов и дополнительной перевозки форм.

Отливку в форме закрепляли известными способами, чтобы она не опустилась на дно формы, герметизировали стык экрана с формой резиновым уплотнением. Принудительная конвекция твердой дисперсной фазы в дисперсионной газовой среде сокращает в разы время охлаждения отливки до заданной температуры. Экран позволяет задействовать весь объем песка формы без его отбора из формы, с возвратом в многократный оборот при формовке. Интенсивное охлаждение на месте заливки металлом формы позволяет охлаждать отливки во время затвердевания, что расширяет диапазон его термической обработки непосредственно в песчаной форме с формированием заданной структуры металла, например, повышением степени перлита в графитизированных чугунах. С отливок в оболочковых формах часто при быстром охлаждении (расширении) отлетают оболочки, песчинки которых также приходят в движение. Подвижная песчаная среда действует на поверхность отливки подобно песчаной струе нередко без надобности последующей очистки, а трения нагретых песчинок между собой создает эффект термически-механической регенерации наполнителя, что даст экономию на очистных и регенерационных операциях.