SU948530A1

SU948530A1 - Method of producing shell moulds

Info

Publication number: SU948530A1
Application number: SU813232365A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Максимков; Анатолий Дмитриевич Романов; Лидия Александровна Тихомирова; Лидия Прокофьевна Юбкова
Original assignee: Всесоюзный Проектно-Конструкторский Институт Технологии Электротехнического Производства
Priority date: 1981-01-04
Filing date: 1981-01-04
Publication date: 1982-08-07

Description

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ(54) METHOD OF MAKING SHELL FORMS

Изобретение относитс к литейному производству, а именно к способам изготовлени оболочковьлх форм, получаемых по выплавл емым модел м.The invention relates to foundry, in particular, to methods for producing shell molds obtained by melted models.

Известен способ изготовлени оболочковых форм дл лить по выплавл емым модел м, включающий нанесение Многослойного покрыти путем погружени модельного блока в суспензию. Обсыпку его кварцевым песком, сушку оболочки на воздухе и в атмосфере газообразного аммиака, а также выплавление модельного состава и прокаливание форм Cl.A known method of manufacturing shell molds for casting on produced models, comprising applying a multilayer coating by immersing the model block in a slurry. Dusting it with quartz sand, drying the shell in air and in an atmosphere of gaseous ammonia, as well as melting the model composition and calcining the Cl forms.

Нанесение многослойного покрыти на модельный блок осуществл ют следующим образом. Модельный блок погружают в суспензию, состо щую из гидролизованного раствора этилсиликата и пылевидного кварца, вынимают и поворачивают в различных направлени х дл стенани суспензии, после чего опускают в кип щий слой облицовочного материала на 3-5 с и направл ют на сушку. Сушат первый слой покрыти сначала на воздухе при 20-24с в течение 30-60 мин, затем в атмосфере газообразного аммиака при атмосферном давлении и 20-24°С в течение 10-20 мин, затемThe application of the multilayer coating on the model block is carried out as follows. The model block is immersed in a suspension consisting of a hydrolyzed solution of ethyl silicate and powdered quartz, taken out and turned in different directions to wall the suspension, and then lowered into the fluidized bed of facing material for 3-5 seconds and sent for drying. First layer of the coating is dried first in air at 20-24 ° C for 30-60 minutes, then in an atmosphere of ammonia gas at atmospheric pressure and 20-24 ° C for 10-20 minutes, then

на воздухе при 20-240С в течение 2030 мин. После этого аналогично первому СЛО1Э нанос т следующие слои покрыти (обычно 4-5 слоев). Дл выплавлени модельного состава из оболочковой формы последнюю погружают в воду или в модельный состав, нагретые до 96-100с. После вьшлавлени модельного состава оболочковые формы in the air at 20-240С for 2030 minutes. After that, similarly to the first SLO1E, the following coating layers are applied (usually 4-5 layers). To melt the model composition from the shell form, the latter is immersed in water or in a model composition heated to 96-100 s. After the model composition is completed, the shell forms

10 прокаливают при 900-950°С в течение 1-3 ч.. /10 calcined at 900-950 ° C for 1-3 hours. /

Недостатком этого способа изготовлени оболочковых форм вл етс то, что кварцевый песок, примен емый в The disadvantage of this method of making shell molds is that quartz sand used in

15 качестве обсыпочного материала, при нагревании претерпевает р д полиморфных превращений, каждое из которых протекает, с различной скоростью и существенно отличающимис линейными 15 as a dusting material, under heating, it undergoes a series of polymorphic transformations, each of which proceeds at a different rate and with significantly different linear

20 изменени ми, что часто приводит к возникновению микро- и макротрещин в оболочковой форме и к ее разрушению . Низка термостойкость оболочковых форм, изготовленных данным спо25 собом, увеличивает веро тность брака лить по засорам.20, which often leads to the formation of micro- and macrocracks in the shell form and to its destruction. The low temperature resistance of the shell molds made in this way increases the likelihood of rejecting the blockage.

Известен также способ изготовлени оболочковых форм дл лить по выплавл емым модел м, при котором Also known is a method of making shell molds for casting on produced models, in which

3Q в качестве обсыпочного материала дл формировани одного из слоев покрыти оболочковых форм примен ют пластинчатую слюду 2D. при изготовлении по данному способу, оболочковых форм модельные блоки погружают в суспензию, состо щую из гидролизованного раствора этилсиликата и пылевидного кварца, затем блок вынимают и поворачиваю в разных направлени х дл отекани суспензии, после чего обсыпают кварцевым песком. После сушки на воздухе первого сло покрыти при 20-22 С в течение 1-3 ч нанос т таким же путем второй и третий слон покрыти с последующей их сушкой. Затем на модельный блок нанос т чет вертый слой суспензии и обсыпают его слюдой в виде удлиненных пласти размером 3-10 мм, тем самым армиру форму. После сушки на воздухе этого сло покрыти пбследние один-два сло нанос т по технологии,так же, как первые три сло покрыти . Затем производ т выплавление модельного состава из оболочковых форм в гор чей воде при 96-100°С и прокаливают формы при 900-950°С в течение 1-2 ч Применение слюды в виде удлиненных пластин размером 3-10 мм способствует не только армированию оболочковой формы, но и прочному, гибкому сцеплению ее слоев, что имеет первостепенное значение как с точ:ки зрени локализации термических трещин, так и с точки зрени уменьшени расслоени слоев покрыти , которое оказывае вли ние на снижение Прочности оболоч новых форм. Недостатком этого способа изготов лени оболочковых форм вл етс то, что пластинчата слюда, вл сь плот ным материагюм, не создает промежуточного пористого сло , преп тствующего распространению трещин при прокаливании и заливке форм металлом из-за разницы температур и величины деформации внутренних и наружных слоев покрыти . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ изготовлени оболочковых форм,, получа емых по вь плавл е№лм модел м путем нанесени на модельный блок многослойного покрыти с.обсыпкой его огнеупорным материален (зернистого шамота) в течение 3-5 с, после чего модельные блоки направл ют на сушку на воздухе при 20-22°С в течение 1-3 ч. Аналогично первому слою покрыти нанос т второй, третий и четвертый слои, но дл обсыпки первого сло примен ют зернистый шамот (ТУ370-020-010-76) фракции 0315, дл второго сло - зернистый шамот фракции 063, дл третьего сло , вл ющегос пористым - Ступинский аглопорит состава: 70% фракции 2-2,5 мм, 30% фракции до 1 мм, дл четвертого сло - зернистый шамот фракции до 1 мм. После выплавлени модельного состава в гор чей воде с температурой 9б-100 С, оболочковые формы прокаливают при 850-900®С в „течение 1,5 ч. Одним из преимуществ данного способа изготовлени оболочковых форм вл етс то, что развита поверхность и низка кажуща с плотность (0,40 ,7 г/см) пористого аглопорита позвол ет единице массы св зующего удерживать крупное зерно и наращивать в один прием большую толщину сло оболочки . Недостатком этого способа изготовлени оболочковых форм вл етс то, что использование в качестве материала обсыпки аглопорита недостаточно эффективно преп тствует распространению образующихс трещин в процессе прокаливани оболочковых форм. Целью изобретени вл етс повышение качества поверхности отливок за счет уменьшени растрескивани ..покрЫти .оболочковых форм, получаемых по выплавл емым модел м. Это достигаетс тем, что в способе изготовлени оболочковых форм, пб лучаемых по выплавл емым модел м, включающем нанесение на модельный блок многослойного покрыти , обсыпку его огнеупорным материалом, сушку .оболочки, выплавление из нее моделей и прокаливание оболочки, на модельный блок нанос т промежуточный слой путем погружени его в суспензию,которую предварительно вспенивают инертным газом или сухим воздухом под давлением 1320-1520 гпа в течение 10-15 с с последующей сушкой этого сло покрыти . Способ изготовлени оболочковых форм дл получени отливок по выплавл емым модел м осуществл етс следующим образом. Модельный блок погружают в суспензию , состо щую из гидролизованного раствора этилсиликата и пылевидного кварца, затем вынимают его и поворачивают в различных направлени х дл отекани суспензии, после чего обсыпают кварцевым песком в установке кип щего сло . После сушки на воздухе при 20-22 С в течение 1-3 ч первого сло покрыти нанос ттаким же путем второй слой покрыти с последующей его сушкой . Затем на модельный блок нанос т третий слой покрыти , который получают путем погружени модельного блока на 3с в суспензию, предварительно вспененную аргоном ( или сухим воздухом) под давлением 13201520 гПа в теченмо 10-15 с, извлечени модельного блока из суспензии и (без обсыпки кварцевым песком) сушки этого сло покрыти на воздухе при 20-22 0 в течение 1-3 ч. Четвертый слой (при необходимости и последующи спои) покрыти нанос т и сушат по той же технологии, что-и при нанесе ,НИИ и сушке первого и второго слоев покрыти . Затем производ т выплав:ление модельного состава из оболочковых форм в.гор чей воде при 96ЮО С и их проксшивание при 900950 С в течение 1,5-2 ч. Проверку предела прочности оболоч ковой формы на изгиб после прокаливани производ т на образцах в соответствии с методикой НИИТавтопром. Методика определени трещиноустойчивости оболочковых форм при прокали :вании заключаетс в том, что на оболочковой форме-образце, выполненной в виде куба с размером сторон 50 мм определ ют количество ребер (каждое .ребро - один балл), пораженных трещинами . Характер трещин на поверх i )3Q lamellar mica 2D is used as a dusting material to form one of the coating layers of shell molds. In the manufacture of shell molds, model blocks are immersed in a suspension consisting of a hydrolyzed solution of ethyl silicate and powdered silica, then the block is removed and turned in different directions to drain the suspension, then sprinkled with quartz sand. After drying in the air of the first layer of the coating at 20-22 ° C for 1-3 hours, the second and third elephant coatings are applied in the same way, followed by their drying. Then, a fourth layer of the suspension is applied to the model block and sprinkled with mica in the form of an elongated layer 3–10 mm in size, thereby reinforcing the form. After drying in the air of this coating layer, the last one or two layers are applied in the same manner as the first three layers of the coating. Then, the model composition is melted from shell forms in hot water at 96-100 ° C and the forms are calcined at 900-950 ° C for 1-2 hours The use of mica in the form of elongated plates of 3-10 mm in size contributes not only to shell reinforcement shape, but also strong, flexible bonding of its layers, which is of paramount importance both from the point of view of localization of thermal cracks and from the point of view of reducing the delamination of the layers of the coating, which has an impact on reducing the Strength of the shell. The disadvantage of this method of making shell molds is that plate mica, being a dense material, does not create an intermediate porous layer that prevents the spread of cracks during calcination and pouring molds into metal due to the temperature difference and the amount of deformation of the inner and outer layers of the coating. . The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is a method of making shell forms, obtained by melting models by applying a multilayer coating to the model block with its refractory material (granular chamotte) for 3-5 c, after which the model blocks are directed for drying in air at 20–22 ° C for 1–3 h. Similarly to the first layer of the coating, the second, third and fourth layers are applied, but granulated chamotte (TU370- 020-010-76) fraction 0315, for the second o layer - granular chamotte fraction 063, for the third layer, which is porous - Stupinsky agloporite composition: 70% of the fraction 2-2.5 mm, 30% fraction to 1 mm, for the fourth layer - granular chamotte fraction to 1 mm. After melting the model composition in hot water with a temperature of 9b-100 ° C, shell forms are calcined at 850-900 ° C for 1.5 hours. One of the advantages of this method of making shell forms is that the surface is low and The density (0.40, 7 g / cm) of porous agloporite permits the unit of mass of the binder to retain coarse grain and increase the thickness of the shell layer in one time. The disadvantage of this method of making shell molds is that the use of agloporite as a dusting material does not effectively prevent the spread of cracks in the process of calcining shell molds. The aim of the invention is to improve the quality of the surface of castings by reducing the cracking of the coating of shell molds produced by melted models. This is achieved by the fact that in the method of manufacturing shell molds produced by melted models, including application to a model block multilayered coating, sprinkling it with refractory material, drying the shells, melting models from it and calcining the shell, apply an intermediate layer to the model block by immersing it in a suspension, which foamed with an inert gas or dry air under a pressure of 1320–1520 gpa for 10–15 s, followed by drying this coating layer. The method of making shell molds for producing castings on melted models is carried out as follows. The model block is immersed in a suspension consisting of a hydrolyzed solution of ethyl silicate and powdered quartz, then removed and turned in different directions to sweep the suspension, then sprinkled with quartz sand in a fluidized bed installation. After drying in air at 20-22 ° C for 1-3 hours of the first coating layer, this is done by applying the second coating layer, followed by drying. Then, a third layer of the coating is applied to the model block, which is obtained by immersing the model block for 3c in a suspension previously foamed with argon (or dry air) under a pressure of 13201520 hPa for 10-15 seconds, removing the model block from the suspension and (without quartz dusting). sand) drying this layer of the coating in air at 20–22 ° C for 1–3 h. The fourth layer (if necessary and subsequent mixes) of the coating is applied and dried according to the same technology as during application, by the scientific research institute and the first and second layer of coating. Then, a model composition is melted from shell forms of hot water at 96 ° C and proxied at 900–950 ° C for 1.5–2 hours. The test of the ultimate strength of the shell form at bending after calcination is carried out on samples with the methodology of NIITavtoprom. The method for determining the crack resistance of shell molds during calcination consists in the fact that on a shell mold sample made in the form of a cube with a side size of 50 mm, the number of edges (each edge is one point) affected by cracks is determined. The nature of the cracks on top of i)

ПредлагаемыйProposed

Известный ЗFamous W

1)В предлагаемом способе аргон (или другой инертный газ) и сухой воздух идентично вли ют на процесс вспенивани суспензии и дают одинаковые конечные результаты.1) In the proposed method, argon (or another inert gas) and dry air identically affect the process of foaming the slurry and give the same final results.

2)Технологические параметры - такие, как температура воздуха и врем сушки слоев покрыти , температура воды при выплавлении модельного состава из оболочковых форм, температура и врем прокаливани оболочковых форм, при изменении в указанных в предлагаемом способе интервалах практически не вли ют на величину предела прочности оболочковых форм на изгиб после прокаливани 2) Technological parameters such as air temperature and drying time of the coating layers, water temperature during the melting of the model composition from the shell forms, the temperature and the calcination time of the shell forms, with a change in the intervals specified in the proposed method, have practically no effect on the strength of the shell bending forms after calcination

и балл трещиноустойчивости их при прокаливании и при заливке.and the score of crack resistance during calcination and pouring.

При давлении аргона или сухого воздуха ниже 1320 гПа происходит рез- кое падение предела прочности на изгиб и трещиноустойчивости оболочковой ;формы ввиду того, что образовавша с пена неустойчива. При давлении аргона или сухого воздуха выше 1520 гПа . 65When the pressure of argon or dry air is below 1320 hPa, there is a sharp drop in the flexural strength and cracking resistance of the shell; the form is due to the fact that the foam that forms from the foam is unstable. With a pressure of argon or dry air above 1520 hPa. 65

22

2 1 О О 22 1 О О 2

1 О О 21 O O 2

34-4034-40

2-42-4

2-32-3

эти показатели также начинают резко падать.these indicators also begin to fall sharply.

При изготовлении оболочковых форм согласно изобретению в сравнении с известным способом повышаютс предел прочности оболочковых форм на изгиб на 145-185%, а также трещиноусности оболочковых форм определ етс визуально. Методика определени трещиноустойчивости оболочковых форм при заливке заключаетс в том, что на отливке, полученной путем заливки металла, например стали 35Л, в вышеуказанную облочковую форму-образец , определ ют количество ребер (каждое ребро - один балл), на которых образуютс поверхностные дефекты в виде заусенцев металла, полученные в результате растрескивани оболочковой формы. Шероховатость боковой поверхности этих отливок определ ют на приборе конструкции Ленинградского политехнического института им. М.И. Калинина в соответствии с ГОСТ 2789-73. В таблице приведены величины давлени аргона или сухого воздуха в суспензии согласно изобретению и результаты механических испытаний оболочковых форм и баллы трещиноустойчивости их согласно изобретению и известному способу 31.In the manufacture of shell forms according to the invention, in comparison with the known method, the tensile strength of shell forms for bending is increased by 145-185%, and also the crackiness of shell forms is determined visually. The method for determining the crack resistance of shell molds during casting is that the casting obtained by pouring a metal, such as 35L steel, into the above circular mold form, determines the number of edges (each edge is one point) on which surface defects in the form metal burrs resulting from cracking of the shell mold. The roughness of the side surface of these castings is determined on the instrument design of the Leningrad Polytechnic Institute. M.I. Kalinin in accordance with GOST 2789-73. The table shows the pressure values of argon or dry air in the suspension according to the invention and the results of the mechanical tests of shell molds and their crack resistance scores according to the invention and the known method 31.

тойчивость их соответственно при прокаливании на 200-300%, при заливке на 200-400%.their stability, respectively, when calcined at 200-300%, when pouring at 200-400%.

Шероховатость боковой поверхности отливок в виде куба, полученных в обопочкокве формах, изготовленных предлагаемым способом и способомпрототипда , соответствует R 20-40 мк по ГОСТ 2789-73.The roughness of the side surface of the castings in the form of a cube, obtained in obopochkokve forms made by the proposed method and method of prototype corresponds to R 20-40 microns according to GOST 2789-73.

Применение этого способа снизит брак оболочковых форм при прокаливании в 2-3 раза, а при зги:1ивке в 2-4 раза.The use of this method will reduce the marriage of shell molds during calcination by a factor of 2-3, and during blistering: a reduction in quantity by 2-4 times.

Claims

1.ikLennik .Y. and Ozerov V.A. by melted model, Engineering monograph. M., Mechanical Engineering, 1971, p. 234-250.

2. Authors certificate of the USSR 706178, cl. Kommersant 22 S 1/00, 1978.

3.Yu M. and dr. The use of porous materials for casting molds in melted models; Foundry, 1979, No. 4, p. 33-34.