Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(19) BY (11) 6741
(13) U
(46) 2010.10.30
(51) МПК (2009)
B 22D 27/04
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК
(21) Номер заявки: u 20100369
(22) 2010.04.14
(71) Заявитель: Государственное науч-
ное учреждение "Институт техно-
логии металлов Национальной ака-
демии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Стеценко Владимир Юзефо-
вич; Певнев Александр Михайлович;
Коновалов Роман Владимирович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт техно-
логии металлов Национальной акаде-
мии наук Беларуси" (BY)
(57)
Устройство для изготовления отливок, включающее корпус с верхним и нижним ос-
нованиями, изложницу, соединенную с верхним основанием, на которую установлена
прибыльная надставка, цилиндр с отверстиями, выполненными диаметром от 2 до 20 мм и
шагом по высоте и периметру от 2 до 4 диаметров отверстия, подводящий патрубок и
отводящий патрубок, соединенный с нижним основанием, отличающееся тем, что на
наружной поверхности изложницы соосно отверстиям выполнены круглые с трапеце-
идальным сечением углубления глубиной до 0,8 толщины изложницы, а цилиндр установ-
лен от нее на расстоянии от 3 до 30 мм.
(56)
1. Патент RU 2207217, МПК B 22D 27/04, 2000.
2. Патент BY 2251 U, МПК7
B 22D 27/04, 2005.
BY6741U2010.10.30

2. BY 6741 U 2010.10.30
2
Полезная модель относится к литейному производству, в частности к устройствам для
получения отливок мерной длины из металлов и сплавов.
Известно устройство для изготовления слитков из различных металлов и сплавов,
включающее корпус с верхним и нижним основаниями, изложницу, соединенную с верх-
ним основанием, на которую установлена прибыльная надставка, цилиндр с отверстиями,
патрубки для подвода и отвода охладителя [1]. Охлаждение отливки происходит за счет
поступления охладителя из подводящего патрубка в виде струи под дно изложницы и да-
лее в полость между изложницей и цилиндром, в нижней части которого выполнены от-
верстия. Основным недостатком такой конструкции является относительно невысокая
интенсивность и неравномерность охлаждения изложницы, вследствие того что поток
охладителя интенсивнее всего охлаждает ее дно. Оно тормозит и замедляет движение
охладителя вдоль изложницы, что уменьшает скорость ее охлаждения. Это снижает про-
изводительность и стабильность процесса получения отливок.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для изготовления
слитков, включающее корпус с верхним и нижним основаниями, изложницу, соединен-
ную с верхним основанием, на которую установлена прибыльная надставка, цилиндр с
отверстиями, выполненными диаметром от 2 до 20 мм с шагом по высоте и образующей
от 2 до 4 диаметров отверстия, подводящий и отводящий патрубок, соединенный с ниж-
ним основанием [2].
Охлаждение изложницы осуществляется концентрированными затопленными струями
охладителя из отверстий в цилиндре перпендикулярно охлаждаемой поверхности. Глав-
ным недостатком такой конструкции является недостаточная интенсивность охлаждения
изложницы вследствие постоянства площади ее наружной поверхности.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель,
является увеличение интенсивности охлаждения изложницы.
Технический результат заключается в повышении производительности процесса изго-
товления отливок.
Поставленная задача достигается тем, что в заявленном устройстве для изготовления
отливок, включающем корпус с верхним и нижним основаниями, изложницу, соединен-
ную с верхним основанием, на которую установлена прибыльная надставка, цилиндр с
отверстиями диаметром от 2 до 20 мм и шагом по высоте и периметру от 2 до 4 диаметров
отверстия, подводящий и отводящий патрубок, соединенный с нижним основанием, на
наружной поверхности изложницы соосно отверстиям выполнены круглые с трапеце-
идальным сечением углубления глубиной до 0,8 толщины изложницы, а цилиндр установ-
лен от нее на расстоянии от 3 до 30 мм.
Выполнение круглых с трапецеидальным сечением углублений глубиной до 0,8 тол-
щины изложницы значительно увеличивает площадь ее охлаждаемой поверхности, что
увеличивает интенсивность охлаждения изложницы. Соосность отверстий и углублений
повышает эффективность теплосъема с поверхностей углублений. При удалении цилин-
дра на расстояние от 3 до 30 мм от изложницы максимально используется ударно-
струйное действие охладителя, что минимизирует толщины гидродинамического и тепло-
вого пограничных слоев вблизи охлаждаемой изложницы и повышает интенсивность
охлаждения изложницы.
Выполнение углублений глубиной до 0,8 толщины изложницы уменьшает ее проч-
ность и увеличивает величину термических напряжений, что в совокупности приводит к
короблению изложницы. При установке цилиндра на расстоянии менее 3 мм от изложни-
цы снижается интенсивность ее охлаждения из-за тормозящего действия струй, отражен-
ных от поверхности изложницы, и вследствие увеличения гидравлического сопротивления
потока охладителя. Удаление цилиндра на расстояние более 30 мм от изложницы приво-
дит к снижению скорости ее охлаждения из-за торможения струи толщиной слоя охлади-
теля. Это также уменьшает интенсивность охлаждения изложницы.

3. BY 6741 U 2010.10.30
3
На фигуре представлен продольный разрез предлагаемого устройства для изготовле-
ния отливок. Оно включает корпус 1 с подводящим патрубком 2, нижнее основание 3 с
отводящим патрубком 4, изложницу 5, соединенную с верхним основанием 6, на которую
установлена прибыльная надставка 7, цилиндр 8 с отверстиями 9, соединенный с верхним
и нижним основаниями. На наружной поверхности изложницы 5 соосно отверстиям 9 вы-
полнены круглые с трапецеидальным сечением углубления 10 глубиной до 0,8 толщины
изложницы. Цилиндр 8 установлен от нее на расстоянии от 3 до 30 мм.
Устройство для изготовления отливок работает следующим образом. При помощи за-
ливочного устройства 11 расплавом 12 заполняют изложницу и прибыльную надставку до
заданного уровня. Охлаждение изложницы и заготовки 13 осуществляется следующим
образом. Охладитель из подводящего патрубка тангенциально поступает в полость между
корпусом, основаниями и цилиндром. Далее охладитель продавливается в виде затоплен-
ных струй через отверстия в цилиндре. Увеличенная с помощью углублений охлаждаемая
поверхность изложницы, соосность отверстий и углублений позволяют повысить эффек-
тивность теплосъема. Все это увеличивает интенсивность охлаждения изложницы и по-
вышает производительность процесса изготовления отливок.
Пример.
Было изготовлено устройство для получения отливок диаметром 70 мм, включающее:
силуминовую изложницу толщиной 12 мм, стальной цилиндр, в котором были выполнены
отверстия диаметром 4 мм с шагом по высоте и периметру 3 диаметра отверстия. Цилиндр
был расположен на расстоянии 4 мм от охлаждаемой непрофилированной поверхности
изложницы. На ее наружной поверхности соосно отверстиям были выполнены круглые с
трапецеидальным сечением углубления глубиной 8 мм. Это позволило, по сравнению с
непрофилированной изложницей, при прочих равных условиях, увеличить производи-
тельность процесса изготовления отливок из силуминов АК12 в среднем в 1,6 раза.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.