Kokila do odlewania elementów o dużym skurczu odlewniczym

RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(19)PL
(11) 166198
(13) B1
(21) Numer zgłoszenia:
295018
(51) IntCl5:
B22D 15/04
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(5 4 )
(22) Data zgłoszenia:
25.06.1992
Kokila do odlewania elementów o dużym skurczu odlewniczym
(43)Zgłoszenie ogłoszono:
(73)
27.12.1993 BUP 26/93
(45)
O udzieleniu patentu ogłoszono:
28.04.1995 WUP 04/95
Uniwersytet Śląski, Katowice, PL
(72)
Twórca wynalazku:
Marian Kupka, Siemianowice Śl., PL
B1
(57)
PL 166198
Kokila do odlewania elementów o dużym
skurczu odlewniczym, składająca się z dwóch
skręconych śrubami form tworzących gniazdo
odlewnicze, do którego z jednej strony wlewa
się materiał odlewniczy, znamienna tym, że
odlewnicze gniazdo (3) każdej z form (2)
zawiera w części środkowej, przesuwną w osi
kokili, sprężystą wkładkę (5), dociskaną dwustronnie sztywnymi wkładkami (6, 7) za
pomocą śruby (11), ustalającej wielkość szczelin (S) pomiędzy elementami sprężystej
wkładki (5) w zależności od skurczu materiału
odlewanego i warunków temperaturowych.
Uprawniony z patentu:
Fig.1
Kokila do odlewania elementów o dużym skurczu odlewniczym
Zastrzeżenie
patentowe
Kokila do odlewania elementów o dużym skurczu odlewniczym, składająca się z dwóch
skręconych śrubami form tworzących gniazdo odlewnicze, do którego z jednej strony wlewa się
materiał odlewniczy, znamienna tym, że odlewnicze gniazdo (3) każdej z form (2) zawiera w części
środkowej, przesuwną w osi kokili, sprężystą wkładkę (5), dociskaną dwustronnie sztywnymi
wkładkami (6, 7) za pomocą śruby (11), ustalającej wielkość szczelin (S) pomiędzy elementami
sprężystej wkładki (5) w zależności od skurczu materiału odlewanego i warunków temperaturowych.
* * *
Przedmiotem wynalazku jest kokila do odlewania elementów o dużym skurczu odlewniczym,
na przykład z materiałów wykonanych na bazie związków międzymetalicznych.
Odlewanie kokilowe stwarza możliwość wielokrotnego wykorzystania jednej formy i znajduje
coraz szersze zastosowanie. W zależności od kształtu odlewu wytwarza się kokile złożone z dwóch
lub więcej części, wykonanych z jednolitego materiału. Wspólną cechą typowych kokili jest
sztywność ich konstrukcji. W technice odlewniczej dosyć często zdarzają się przypadki odlewania
materiałów o znacznym skurczu podczas krzepnięcia i stygnięcia, który przy odlewaniu elementów
o zmiennym przekroju do zwykłej (sztywnej) kokili, staje się źródłem znacznych naprężeń rozciągających. Naprężenia te w wielu przypadkach prowadzą do pęknięć odlewu jeszcze przed wyciągnięciem go z kokili. Sztywna kokila nie tylko uniemożliwia swobodne kurczenie się odlewu, lecz
rozszerza się wskutek nagrzania od wlanego stopu, powodując dodatkowe rozciąganie odlewanego
elementu. Ten ostatni efekt można zmniejszyć przez wstępne podgrzanie kokili, lecz nie rozwiązuje
to głównego problemu.
Celem wynalazku jest stworzenie odpowiedniej konstrukcji dwudzielnej kokili, eliminującej
pękanie odlewanych elementów, zwłaszcza z materiałów charakteryzujących się dużym skurczem
odlewniczym.
Dwudzielna kokila składa się z dwóch skręconych ze sobą śrubami form tworzących wewnątrz
gniazdo odlewnicze, do którego wlewa się materiał odlewniczy. Istota wynalazku polega na tym, że
odlewnicze gniazdo każdej z form zawiera w części środkowej, przesuwną w osi kokili, sprężystą
wkładkę, dociskaną dwustronnie sztywnymi wkładkami za pomocą śruby ustalającej wielkość
szczelin pomiędzy elementami sprężystej wkładki w zależności od skurczu materiału odlewanego i
warunków temperaturowych.
Sprężysta wkładka działając na podobieństwo sprężyny umożliwia kurczenie się odlewu
podczas krzepnięcia i stygnięcia, zmniejszając w nim tym samym naprężenia i odkształcenia do
minimum. Przy pomocy kokili z wkładką sprężystą można odlewać elementy o różnych kształtach.
Kokila według wynalazku może być z powodzeniem zastosowana do odlewania próbek wytrzymałościowych ze stopów na bazie związków międzymetalicznych. Są to nowe tworzywa konstrukcyjne, których wysoka twardość uniemożliwia zastosowanie obróbki skrawaniem. Stopy te są
ponadto kruche i pękają przy odlewaniu w zwykłej kokili.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładowym wykonaniu na rysunku, na którym
fig. 1 przedstawia widok na konstrukcję jednej z dwóch form kokili, fig. 2 - przekrój jednej formy
kokili w przekroju wzdłuż linii A-A zaznaczonej na fig. 1, fig. 3 - wkładkę sprężystą w układzie
schematycznym, a fig. 4 - wkładkę sprężystą w rzucie aksonometrycznym.
Kokila składa się z dwóch skręconych śrubami 1 form 2, które tworzą wewnątrz odlewnicze
gniazdo 3, do którego z jednej strony otworem 4 wlewa się materiał odlewniczy. Jak uwidoczniono
na rysunku odlewnicze gniazdo 3 tworzą sprężysta wkładka 5 oraz sąsiadujące z nią sztywne
wkładki 6, 7 oraz wkładka 8 formująca czoło odlewanego elementu, to jest przykładowo czoło
166 198
3
wytrzymałościowej próbki 9. Wszystkie wkładki 5 , 6 i 7 tworzące odlewnicze gniazdo 3 są osadzone
przesuwnie wzdłuż osi kokili w odpowiednio ukształtowanych prowadnicach 10. Za pomocą
regulacyjnej śruby 11 ustala się wielkość szczelin S pomiędzy elementami sprężystej wkładki 8.
Wkładkę 8 można wykonać z taśmy wygiętej w kształcie sprężyny (fig. 3), którą w stanie ściśniętym
poddaje się obróbce mechanicznej aż do uzyskania kształtu pokazanego przykładowo na fig. 4.
Praktyka wykazała, że obecność szczelin pomiędzy elementami wkładki 8 nie powoduje przenikania do nich ciekłego metalu i tworzenia się zalewek.
Przed przystąpieniem do zalewania kokili ciekłym metalem najpierw otwór wlewowy 4 i
odlewnicze gniazdo 3 pokrywa się cienką warstwą farby zabezpieczającej przed przyklejeniem.
Następnie za pomocą regulacyjnej śruby 11 nastawia się wielkość luzu S, odpowiednio do skurczu
odlewanego materiału i temperatury odlewania. Kokile do zalewania ustawia się pionowo, a ciekły
materiał jest doprowadzany od góry z tygla. Kokila nie wymaga wstępnego nagrzania. Po zalaniu,
kokilę odstawia się do wystygnięcia. Podczas krzepnięcia i stygnięcia następuje skurcz odlewanego
elementu, który jest skompensowany przez wkładkę sprężystą 5 i wskutek tego jest nieszkodliwy
dla odlewu. Kokilę można otworzyć już po zakrzepnięciu materiału w czaszy wlewu i wyciągnąć
odlew za górną część, prowadząc dalsze chłodzenie w wodzie lub powietrzu.
Fig.3
Fig.1
Fig.4
Fig.2