BG4185U1 - Composition for making low grain-size distribution quartz sand casting molds for prototyping ductile iron parts using 3d machining - Google Patents

Composition for making low grain-size distribution quartz sand casting molds for prototyping ductile iron parts using 3d machining Download PDF

Info

Publication number
BG4185U1
BG4185U1 BG5310U BG531021U BG4185U1 BG 4185 U1 BG4185 U1 BG 4185U1 BG 5310 U BG5310 U BG 5310U BG 531021 U BG531021 U BG 531021U BG 4185 U1 BG4185 U1 BG 4185U1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
quartz sand
composition
mold
prototyping
low grain
Prior art date
Application number
BG5310U
Other languages
Bulgarian (bg)
Inventor
Милен Свиленов
Соколов Свиленов Милен
Илия Гьорин
Николов Гьорин Илия
Любомир Димитров
Георгиев Димитров Любомир
Original Assignee
"Осъм" Ад
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by "Осъм" Ад filed Critical "Осъм" Ад
Priority to BG5310U priority Critical patent/BG4185U1/en
Publication of BG4185U1 publication Critical patent/BG4185U1/en

Links

Landscapes

  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

This utility model relates to compositions for making low grain-size distribution quartz sand casting molds for prototyping ductile iron parts using 3D machining. The first composition includes includes 55% refractory concrete, 35% low grain-size distribution quartz sand from 0.04 to 0.063 mm and 10% quartz sand 0.25 mm with silicazole binder in an amount of 9% of the weight of the dry mix. The other composition contains 55% refractory concrete, 35% low grain-size distribution quartz sand from 0.04 to 0.063 mm and 10% quartz sand of 0.25 mm with a water glass binder in an amount of 8 % of the weight of the dry mix.

Description

(54) СЪСТАВ ЗА ИЗРАБОТКА НА ЛЕЯРСКИ ФОРМИ ОТ КВАРЦОВ ПЯСЪК С НИСКА ЗЪРНОМЕТРИЯ ЗА ПРОТОТИПИРАНЕ НА ДЕТАЙЛИ ОТ СФЕРОГРАФИТЕН ЧУГУН С ИЗПОЛЗВАНЕ НА 3D ОБРАБОТКА(54) COMPOSITION FOR MAKING FOUNDRY MOLDS FROM LOW GRAIN QUARTZ SAND FOR PROTOTYPING DIGITATED IRON PARTS USING 3D PROCESSING

Област на техникатаField of technique

Основната цел на полезния модел е производство на прототипи от сферографитен чугун за пократко време, с по-ниска себестойност и със съизмеримо и по-добро качество, сравнено с класическите методи за производство и спрямо най-новите методи за 3D пясъчно принтиране на форми. Методът е предназначен за получаване на чугунени отливки с повишени якостни характеристики за изработка на детайли, работещи в условията на големи натоварвания, в машиностроенето, автомобилната индустрия, железопътния транспорт и др., за изработка на корпусни детайли, зъбни колела, колянови валове, помпи и други. Полезният модел е подходящ за получаване на сложни и тънкостенни отливки.The main objective of the utility model is the production of ductile iron prototypes in a shorter time, at a lower cost and with comparable and better quality compared to classical manufacturing methods and to the latest 3D sand mold printing methods. The method is intended for obtaining cast iron castings with increased strength characteristics for the production of parts operating under conditions of high loads, in machine building, the automotive industry, railway transport, etc., for the production of body parts, gears, crankshafts, pumps and others. The utility model is suitable for obtaining complex and thin-walled castings.

Предшестващо състояние на техникатаPrior art

Известни са различни методи за изработка на леярски форми за отливки от сферографитни чугуни:Various methods are known for making molds for ductile iron castings:

1. Ръчно и машинно изработване на леярски форми от пясъчно бентонитни смеси. Това е класическата леярска технология, развита от древността с използване на две полуформи от кварцов пясък, свързващо вещество бентонит с добавена вода и стрит графитен прах. Най-разпространените методи за машинно изработване на леярски форми са: пресоване, стръскване, пясъкометно уплътняване, пясъкострелно уплътняване, импулсно уплътняване и др. При уплътняването чрез пресоване, изработването на леярската форма се осъществява чрез еднократно притискане и стръскване на предварително насипаната в леярската каса формовъчна смес между две пресоващи плочи. Върху едната от тях е монтирана подмоделната плоча (т.нар. “моделна блана”) с неподвижно закрепени към нея, най често метални или пластмасови модели. В зависимост от разположението на моделите спрямо пресоващата плоча се реализират два основни варианта на пресоване - горно и долно - различаващи се по разпределението на степента на уплътняване на формовъчната смес по височина на леярската каса.1. Manual and machine production of casting molds from sand bentonite mixtures. This is the classic casting technology developed since ancient times using two half molds of quartz sand, bentonite binder with added water and solid graphite powder. The most common methods for machining molds are: pressing, snapping, sandblasting compaction, sandblasting compaction, pulse compaction, etc. In compaction by pressing, the making of the casting mold is carried out by a single pressing and shaking of the molding mixture previously poured into the casting box between two pressing plates. On one of them is mounted the sub-model plate (the so-called "model blank") with immovably fixed to it, usually metal or plastic models. Depending on the location of the models in relation to the pressing plate, two main pressing options are realized - upper and lower - differing in the distribution of the degree of compaction of the molding mixture along the height of the casting case.

2. Изработка на форми от бързовтвърдяващи се смеси на основа на водно стъкло и органични смоли. Използването на синтетични органични смоли като свързващи вещества обуславя съществуването на най голямата група формовъчни и сърцеви смеси. Голяма част от използваните в леярското производство синтетични смоли представляват патентна или производствена тайна, поради което могат да бъдат изброени само принципно. Най-известните от тях са: фенол-, карбамид- и карбамидфенолформалдехидни смоли; фуранови смоли, получаващи се от тях чрез модифициране с фурилов алкохол или фурфурол; полиуретанови смоли. Леярската форма се изработва чрез насипване на сместа върху подмоделна плоча с монтирани върху нея модели и наливна система. Формата се уплътнява върху вибрационна маса.2. Making molds from quick-hardening mixtures based on water glass and organic resins. The use of synthetic organic resins as binders accounts for the existence of the largest group of molding and core compounds. A large part of the synthetic resins used in foundry production are patent or production secrets, therefore they can only be listed in principle. The most famous of them are: phenol-, urea- and urea-phenol-formaldehyde resins; furan resins obtained from them by modification with furyl alcohol or furfural; polyurethane resins. The mold is made by pouring the mixture on a sub-model plate with models mounted on it and a pouring system. The mold is compacted on a vibrating table.

3. Вакуумното формоване е един от съвременните методи за изработване на леярски форми. Найхарактерното за този метод е, че леярската форма се изработва от чист пясък, без свързващо вещество. Посредством нагревателното устройство се нагрява пластмасов лист, за да придобие максимална пластичност. Във вакуумна камера (касата на формата) пластмасов лист прилепва плътно към повърхността на модела и подмоделната плоча. В камерата се насипва пясък и с вибриране и притискане 2 се уплътнява. Формата остава здрава до прекратяване на вакуумирането й. Изработват се две полуформи и след сдвояване се заливат с метал.3. Vacuum forming is one of the modern methods for making casting molds. The most characteristic of this method is that the mold is made of pure sand, without a binder. By means of the heating device, a plastic sheet is heated to obtain maximum plasticity. In a vacuum chamber (the mold box), a plastic sheet adheres tightly to the surface of the model and the submodel plate. Sand is poured into the chamber and compacted by vibrating and pressing 2. The mold remains strong until its vacuum is terminated. Two half-molds are made and after pairing, they are filled with metal.

4. Леене по стопяеми модели. При този метод, леярската форма се получава като огнеупорно покритие върху леснотопим модел. Най-често използваните материали за модели са восък, парафин, стеарин и колофон. След като моделът се стопи, изгори или разтвори, във формата се образува кухина, в която след изпичане на формата (във вид на огнеупорна керамична черупка) се налива течния метал. По този начин, както формата, така и моделът се използват само веднъж.4. Casting on fusible patterns. In this method, the mold is produced as a refractory coating on a meltable model. The most commonly used modeling materials are wax, paraffin, stearin and rosin. After the model is melted, burned or dissolved, a cavity is formed in the mold, into which, after firing the mold (in the form of a refractory ceramic shell), the liquid metal is poured. In this way, both the shape and the pattern are used only once.

5. Леене чрез газифициращи се модели. За изработване на моделите при този метод на леене най често се използва пенополистирол. За разлика от гореизброените методи тук моделът не се изважда от формата при заливането й със стопилка, а остава в нея. При навлизането на течния метал във формата, под действие на високата температура моделът се газифицира и освободеното по този начин пространство се запълва със стопилка.5. Casting by gasifying models. Styrofoam is most often used to make the models in this casting method. Unlike the above methods, here the model is not removed from the mold when it is poured with melt, but remains in it. When the liquid metal enters the mold, under the influence of the high temperature, the model is gasified and the space freed in this way is filled with melt.

Всички гореизброени методи изискват използването на сложна, скъпа и предварително изработена инструментална екипировка - модели, сърцеви кутии, пресформи за изпаряеми и стопяеми модели. За част от методите за производство на форми се изисква скъпо и сложно оборудване.All of the above methods require the use of complex, expensive and pre-made tooling - models, core boxes, molds for evaporation and melting models. Some of the mold making methods require expensive and complex equipment.

6. Най-съвременният метод за изграждане на леярски форми е адитивното производство. Използват се 3D принтери, които произвеждат леярската форма и сърца от кварцов пясък и свързващи вещества. 3D печатът изработва детайлите, добавяйки слой по слой. В резултат се получават плътни, твърди и здрави детайли, които могат да бъдат обработвани и използвани за леярски форми. Методът не е навлязъл масово в леярската индустрия, поради високата стойност на оборудването за производство. Цената на 3D принтерите за пясъчни форми започва от 200 000 евро за тези с работна площ 200х200х150 mm и достига над 1500000 евро за най-големите машини 2000x1500x1000 mm. Методът е подходящ за бързо прототипиране, но към момента е достояние само на най-големите леярни и изследователски и научни центрове.6. The most modern method of building molds is additive manufacturing. 3D printers are used to produce the mold and cores from quartz sand and binders. 3D printing builds the details, adding layer by layer. The result is dense, hard and strong parts that can be processed and used for casting molds. The method has not entered the foundry industry en masse, due to the high cost of production equipment. The price of 3D printers for sand molds starts from 200,000 euros for those with a working area of 200x200x150 mm and reaches over 1,500,000 euros for the largest machines 2000x1500x1000 mm. The method is suitable for rapid prototyping, but is currently available only to the largest foundries and research and scientific centers.

Техническа същност на полезния моделTechnical nature of the utility model

Съставът за изработка на леярската форма за бързо прототипиране на детайли от сферографитен чугун с използване на 3D обработка на термоустойчиви твърди форми от кварцов пясък с ниска зърнометрия е насочен към производство на прототипи от сферографитен чугун за по-кратко време, с пониска себестойност и със съизмеримо и по-добро качество, сравнено с класическите методи за производство и спрямо най-новите методи за 3D пясъчно принтиране на форми.The mold assembly for the rapid prototyping of ductile iron parts using 3D processing of low-grain quartz sand heat-resistant solid molds is aimed at producing ductile iron prototypes in a shorter time, at a lower cost and with commensurate and better quality compared to classic manufacturing methods and to the latest methods of 3D sand printing molds.

С разработения състав се произвеждат заготовки на леярски форми със специални характеристики (твърдост, термоустойчивост и якост), които се обработват механично на CNC фреза по зададена програма до постигане на необходимата форма за заливане. В зависимост от сложността на детайла се използва 3 осна, 4-осна или 5-осна машина. Не е задължително формата да се раздели на две части, както при класическите технологии за машинно формоване (вертикално или хоризонтално), а може да се оптимизира до повече на брой сегменти съобразно геометрията на детайла, наличието на леярски „сенки“ и намаляване на броя на необходимите сърца.With the developed composition, casting mold blanks with special characteristics (hardness, heat resistance and strength) are produced, which are mechanically processed on a CNC milling machine according to a set program until the required mold for pouring is achieved. Depending on the complexity of the part, a 3-axis, 4-axis or 5-axis machine is used. It is not necessary to divide the mold into two parts, as with classic machine molding technologies (vertical or horizontal), but it can be optimized to a greater number of segments according to the geometry of the part, the presence of casting "shadows" and reducing the number of required hearts.

С новия състав за производство на леярски форми се избягват задължителните за изброените от т. 1 до т. 5 методи - конструктивна и технологична разработка и изработка на сложна леярска инструментална екипировка, която да послужи за ръчно или машинно изработване на леярски форми. При сравнение с т. 6 се вижда, че новият състав на формата е различен от материалите за 3D принтиране и начинът на използване е противоположен на адитивното производство и желаната форма се постига с отнемане на материал от заготовката.With the new composition for the production of casting molds, the mandatory methods listed from item 1 to item 5 are avoided - constructive and technological development and production of complex casting tooling, which can be used for manual or machine production of casting molds. When compared to item 6, it can be seen that the new mold composition is different from 3D printing materials and the way of use is opposite to additive manufacturing and the desired shape is achieved by removing material from the blank.

Задача на полезния модел е да се създаде леярска форма с повишени якостни характеристики, подходяща за механична обработка твърдост и да осигурява едновременно с това необходимата газопроницаемост.The task of the utility model is to create a mold with increased strength characteristics, hardness suitable for mechanical processing and to provide at the same time the necessary gas permeability.

Задачата се решава чрез подходящ подбор на материалите за изработка.The task is solved by an appropriate selection of materials for production.

Състав на сухата формовъчна смес за заготовки за форми:Composition of the dry molding mixture for mold blanks:

1. Огнеупорен бетон - 55%1. Refractory concrete - 55%

2. Кварцов пясък с ниска зърнометрия - 0.04 mm/0.063 mm - 35%2. Quartz sand with low grain size - 0.04 mm/0.063 mm - 35%

3. Кварцов пясък ПК 0.25 mm - 10%3. Quartz sand PK 0.25 mm - 10%

За свързващо вещество може да се използват два вида компоненти:Two types of components can be used for a binder:

Водното стъкло Na2SiO - 8%, илиWater glass Na2SiO - 8%, or

Силиказол с химическа формула mSiO2.хН2О - 9%.Silicasol with chemical formula mSiO2.xH2O - 9%.

Трите основни компонента се смесват в миксер при 60 об./min. Свързващото вещество (водното стъкло или силиказол) се добавя на тънка струя и смесването продължава 15 min. Сместа се разпределя равномерно и се поставя в предварително подготвена форма с правоъгълно, квадратно или кръгло сечение. С вибрационна маса се уплътнява сместа във формата. При леярски форми, при които съотношението течен метал към теглото на формата е по-малко от 1:2,25 в сместа се прибавят метални фибри за заздравяване на формата и увеличаване на якостта на опън.The three main components are mixed in a mixer at 60 rpm. The binder (water glass or silicasol) is added in a thin stream and mixing continues for 15 min. The mixture is distributed evenly and placed in a pre-prepared form with a rectangular, square or round section. The mixture is compacted in the mold with a vibrating table. In casting molds where the ratio of liquid metal to mold weight is less than 1:2.25, metal fibers are added to the mixture to strengthen the mold and increase tensile strength.

Основният компонент на леярската форма е корундов бетон с гранулация от 0 mm - 0.25 mm - 55%. Табуларният диалуминиев триоксид се произвежда от алуминиев хидроксид. Обемното постоянство при високи температури и добрата устойчивост спрямо термични удари на табуларния А12О3 се дължат на големите кристали със затворени сферични пори, останали включени при рекристализацията на субмикронния α-Аl2O3 в процеса на бързо спичане.The main component of the casting mold is corundum concrete with a granulation of 0 mm - 0.25 mm - 55%. Tabular alumina is produced from aluminum hydroxide. The volume stability at high temperatures and good resistance to thermal shocks of tabular Al 2 O 3 are due to the large crystals with closed spherical pores remaining included in the recrystallization of submicron α-Al 2 O 3 in the rapid sintering process.

Химичен състав и свойства на огнеупорен бетон - корунд табуларен А12О3 Chemical composition and properties of refractory concrete - tabular corundum A1 2 O 3

ОГНЕУПОРЕН БЕТОНFIRE RESISTANT CONCRETE

СВОЙСТВА PROPERTIES МЯРКА MEASURE СТОЙНОСТ VALUE 1. 1. Максимална температура на приложение Maximum temperature of application °C °C 1800 1800 2. 2. Основен компонент Main component корунд табуларен AliOj corundum tabular AliOj 3. 3. Зърнен състав Grain composition mm mm 0-0,25 0-0.25 4. 4. Съдържание на А1;Оз Contents of A1;Oz % % >95 >95 5. 5. Якост на натиск Compressive strength MPa MPa >45 >45 6. 6. Съдържание на FcjOj Contents of FcjOj >0,03 >0.03 7. 7. Метод на полагане Laying method отливане, отливане с вибриране casting, vibration casting

Като за свързващо вещество може да се използват два вида компоненти.Two types of components can be used as a binder.

• Водно стъкло - КагБЮз - (8%) • Силиказол - с химическа формула mSKKxI ГО - 11%• Water glass - KagBYuz - (8%) • Silicasol - with chemical formula mSKKxI GO - 11%

Водното стъкло представлява воден разтвор на натриевия силикат (ШзБЮ;) с хидратиран оксид на силиций (S1O2.XH2O). Този материал се получава чрез автоклавна стопилка на натриев силикат. В стопилката се използва съставът на кварцов пясък със сода (натриев сулфат), извършвайки този процес в електрически пещи при висока температура над 1500°С. След образуването на стопилката тя се охлажда бързо и се разбива на парчета, които са със зеленикаво-ментов цвят, който се нарича силикатен блок. Разтварянето във вода включва хидролиза на натриев силикат. Това образува колоиден разтвор на силициева киселина, както и алкални хидроксиди. Една от важните характеристики на водното стъкло е плътността и неговият модул.Water glass is an aqueous solution of sodium silicate (NaCl) with hydrated silicon oxide (S1O2.XH2O). This material is obtained by autoclaving a sodium silicate melt. The composition of quartz sand with soda (sodium sulfate) is used in the melt, carrying out this process in electric furnaces at a high temperature of over 1500°C. After the melt is formed, it cools quickly and breaks into pieces that are greenish-mint in color, which is called a silicate block. Dissolution in water involves hydrolysis of sodium silicate. This forms a colloidal solution of silicic acid as well as alkali hydroxides. One of the important characteristics of water glass is its density and modulus.

Технически характеристики на водно стъкло:Technical characteristics of water glass:

BG 4185 UIBG 4185 UI

Показатели Indicators Водно стъкло използвано в леярството Water glass used in foundry Външен вид Appearance Сироповидна те^гност без мех.включения Syrupy consistency without mech. inclusions Плътност при 20°С г/смЗ Density at 20°C g/cm3 1,45 — 1,50 1.45 — 1.50

Съдържание на силициев двуокис ΞϊΟι Silica content ΞϊΟι 23,5%-29% 23.5%-29% Съдържание на FfcCb и ALOj не повече от FfcCb and ALOj content not more than 0,7% 0.7% Съдържание на СаО ис повече от Content of CaO is more than 0,5% 0.5% Съдържание на 8Оз не повече от 8Oz content no more than 0.2% 0.2% Съдържание iiaNaQ Contents iiaNaQ ] 1%- 12% ] 1%- 12% Модул Module 2.1 - 2,6 2.1 - 2.6

Модулът на водното стъкло се определя от съотношението между числото на граммоловете на S1O2 и това на NaO:The water glass modulus is determined by the ratio between the number of gram moles of S1O2 and that of NaO:

М = S1O2 % / NaO % х 1,032 (отношението на молекулните маси на натриевия и силициевия окис).M = S1O2 % / NaO % x 1.032 (the ratio of molecular masses of sodium and silicon oxide).

Силиказол представлява стабилен колоиден разтвор на аморфен силициев диоксид S1O2 обикновено във водна среда, който е нетоксичен, без мирис и вкус. Благодарение на ниския вискозитет, силиказолът може да прониква в материалите, подобно на водата, както и да се смесва много добре и с други субстанции. При изпаряването на водата, съдържаща се в силиказола, колоидните частици се свързват здраво с повърхността на материала, както и помежду си, формирайки Si-O връзки. Поради високата свързваща якост, висока огнеупорност и термоустойчивост силиказолът намира приложение като свързващ агент за различни огнеупорни материали. При разработения метод - чрез силиказола се повишава якостта на формите и се подобряват повърхностните характеристики на крайните изделия.Silicasol is a stable colloidal solution of amorphous silica S1O2 usually in an aqueous medium, which is non-toxic, odorless and tasteless. Due to its low viscosity, silicasol can penetrate materials like water and mix very well with other substances. Upon evaporation of the water contained in the silicasol, the colloidal particles bind firmly to the surface of the material as well as to each other, forming Si-O bonds. Due to its high binding strength, high fire resistance and heat resistance, silicasol is used as a binding agent for various refractory materials. In the developed method - silicasol increases the strength of the forms and improves the surface characteristics of the final products.

BG 4185 UIBG 4185 UI

Технически характеристики на силиказол:Technical characteristics of silicasol:

Показател Indicator Стойност Value Съдържание на силициев двуокис SiОз, в % Content of silicon dioxide SiO3, in % 40,0-42,0 40.0-42.0 Съдържание HaNa;O , в % HaNa;O content, in % 0,4 0.4 pH pH 9,0 — 10,5 9.0 — 10.5 Вискозитет (25'С), mPa. s- 1 Viscosity (25'С), mPa. s-1 25 25 Плътност (2 5 °C), г/смЗ Density (2 5 °C), g/cm3 1,28-1,30 1.28-1.30 Среден диаметър на частиците - шп Average particle diameter - mm 10-20 10-20

При температури под 10°С в работните помещения формите трябва да се втвърдят c използване на СО2. Обдухването с въглероден диоксид СО2 намалява времето за съхнене на формата. За да може формата да се замрази с въглероден диоксид се правят отвори c луфт от 2 mm. Тези луфтове играят и роля за вентилация на формата като отвеждат получените газове при последващо заливане с цел премахване на газови пори и по-добър външен вид на отливката.At temperatures below 10°C in the working rooms, the forms must be hardened using CO2. Blowing with carbon dioxide CO2 reduces the drying time of the mold. In order for the form to be frozen with carbon dioxide, holes are made with a clearance of 2 mm. These clearances also play a role in ventilation of the mold by removing the resulting gases during subsequent pouring in order to eliminate gas pores and a better appearance of the casting.

При температури под 0°С формите се прокаляват в пещ при следния режим:At temperatures below 0°C, the forms are tempered in a furnace in the following mode:

- Нагряване в продължение на 2 h c по 50°С на час.- Heating for 2 h at 50°C per hour.

- Задръжка на 100°С за 1 h.- Hold at 100°C for 1 h.

- От третия час температурата се увеличава c по 100°C на час.- From the third hour, the temperature increases by 100°C per hour.

- При 400°С правим задръжка 1 h.- At 400°C, hold for 1 h.

- След тази задръжка пещта се изключва и формите се оставят да изстиват заедно c пещта.- After this delay, the furnace is turned off and the forms are allowed to cool together with the furnace.

След тази обработка формите са готови за съхранение на сухо място в продължение на 6 месеца.After this treatment, the forms are ready for storage in a dry place for 6 months.

Предимства на новия състав за изработка на леярски форми:Advantages of the new composition for making casting molds:

- Съкращаване на подготвителния цикъл и общото време за получаване на готово изделие (мостри) в кратки срокове в порядъка на 2-3 дни.- Shortening of the preparation cycle and the total time to receive a finished product (samples) in a short period of 2-3 days.

- Висока точност и размерна стабилност на отливките.- High accuracy and dimensional stability of castings.

- Възможност за производство на прототипи на сложни и тънкостенни отливки c дебелина на стените 3-5 mm.- Ability to produce prototypes of complex and thin-walled castings with a wall thickness of 3-5 mm.

- Много добро качество на повърхнината и ниска грапавост.- Very good surface quality and low roughness.

- Минимална механична обработка на получените отливки.- Minimal mechanical processing of the resulting castings.

- Намаляване на вредните ефекти за околната среда. След използване формите се стриват в топкова мелница и отпадъчния продукт може да се използва за пълнител в бентонитни форми.- Reduction of harmful effects on the environment. After use, the molds are crushed in a ball mill and the waste product can be used as a filler in bentonite molds.

- Възможността да се работи c повече от две полуформи осигурява различни нива на подхранване на отливката в критични зони, склонни към пористост и предотвратява леярски дефекти.- The ability to work with more than two half molds provides different levels of casting feed in critical areas prone to porosity and prevents casting defects.

- Леярските форми c новия състав се изработват c висока точност от CNC машина, като това се отнася не само за моделите, но и за елементите от наливната система - филтри, шлакоуловители, екзотермични втулки и „мъртви“ глави.- The casting forms of the new composition are made with high precision by a CNC machine, and this applies not only to the models, but also to the elements of the casting system - filters, slag traps, exothermic sleeves and "dead" heads.

Недостатъци:Disadvantages:

- Напукване на формата при неправилно уплътняване или транспорт.- Mold cracking due to improper compaction or transportation.

- Затруднено отвеждане на газовете, възникнали при заливането на формата при неправилно луфтиране.- Difficult removal of the gases that occurred during the filling of the mold due to incorrect clearance.

- При неспазване на температурния режим на прокаляване има риск от задържане на остатъчна влага и газова пористост.- If the tempering temperature regime is not observed, there is a risk of retention of residual moisture and gas porosity.

- При по-високи температури от посочените в режима се наблюдава намаление на якостта на опън, което може да доведе до спукване на формата при заливане c течен метал.- At higher temperatures than those specified in the regime, a decrease in tensile strength is observed, which may lead to the mold bursting when pouring with liquid metal.

При температури под 0°С е необходимо формите да се прокаляват в пещ, което е свързано с разход на природен газ или ел. енергия.At temperatures below 0°C, it is necessary to temper the forms in a furnace, which is related to the consumption of natural gas or electricity.

Пример за изпълнение на полезния моделExample implementation of the utility model

След постъпване на поръчка за производство на прототипи и получаване на чертеж на детайла се конструира 3D модел на отливката, като се отчита свиването на чугуна. Поставят се прибавки за механообработка и леярски наклони и се изработва леярска технология. Според технологичната разработка се определят броя и вида на полуформите, сърцата, екзотермични втулки, щипъри, филтри и мъртви глави.After receiving a prototyping order and receiving a part drawing, a 3D model of the casting is constructed, accounting for the shrinkage of the cast iron. Machining and casting allowances are placed and casting technology is developed. According to the technological development, the number and type of half-forms, hearts, exothermic sleeves, nippers, filters and dead heads are determined.

Разработен е сложен детайл, при който са използвани няколко делителни равнини, разпределени в различни посоки в пространството. Тази разработка онагледява един съвременен и иновационен подход при леенето на детайли със сложна геометрия.A complex detail was developed in which several dividing planes distributed in different directions in space were used. This development demonstrates a modern and innovative approach to the casting of details with complex geometry.

Приготвя се суха формовъчна смес за заготовки за форми:Dry molding mixture for mold blanks is prepared:

1. Огнеупорен бетон - 55%1. Refractory concrete - 55%

2. Кварцов пясък с ниска зърнометрия - 0.04 mm/0.063 mm - 35%2. Quartz sand with low grain size - 0.04 mm/0.063 mm - 35%

3. Кварцов пясък ПК 0.25 mm - 10%3. Quartz sand PC 0.25 mm - 10%

За свързващо вещество се използва силиказол 9%. Компонентите се смесват в миксер с капацитет 250 kg при 60 об./min. Свързващото вещество (силиказол) се добавя на тънка струя и смесването продължава 15 min. Сместа се разпределя равномерно и се поставя в предварително подготвени каси съобразно размера на отделните форми. С вибрационна маса се уплътнява сместа във формите.Silicasol 9% is used as a binder. The components are mixed in a mixer with a capacity of 250 kg at 60 rpm. The binder (silicasol) is added in a thin stream and mixing is continued for 15 min. The mixture is distributed evenly and placed in previously prepared boxes according to the size of the individual forms. The mixture is compacted in the molds with a vibrating table.

За по-бързо втвърдяване заготовките се прокаляват в електрическа пещ при следния режим:For faster hardening, the blanks are annealed in an electric furnace in the following mode:

- Нагряване в продължение на 2 h с по 50°С на час.- Heating for 2 h at 50°C per hour.

- Задръжка на 100°С за 1 h.- Hold at 100°C for 1 h.

- От третия час температурата се увеличава с по 100°C на час.- From the third hour, the temperature increases by 100°C per hour.

- При 400°С правим задръжка 1 h.- At 400°C, hold for 1 h.

- След тази задръжка пещта се изключва и формите се оставят да изстиват заедно с пещта.- After this delay, the furnace is turned off and the molds are allowed to cool with the furnace.

Подготвените заготовки се обработват на CNC Рутер за постигане на необходимата форма. Използва се рутер с максимални обороти 24000 в минута. За обработката на формите се използват специални режещи инструменти за бетон. Програмата за обработка се създава със софту продукт Siemens NX 12. Обработените форми преминават през качествен визуален контрол и проверка за размерно съответствие c 3D скенер.The prepared blanks are processed on a CNC router to achieve the required shape. A router with a maximum revolutions of 24000 per minute is used. Special cutting tools for concrete are used to process the forms. The processing program is created with the software product Siemens NX 12. The processed forms go through quality visual control and checking for dimensional compliance with a 3D scanner.

Всички отделни елементи на леярската форма се сглобяват в едно цяло, като се използват предварително заложените центриращи щифтове.All the individual elements of the mold are assembled into a single unit using the pre-set centering pins.

Формата се залива с течен метал и се оставя за постепенно охлаждане. След избиването на готовия прототип от леярската форма, отливката се отделя от наливната система с хидравличен чук и преминава дробометно почистване.The mold is poured with liquid metal and left to cool gradually. After the finished prototype is knocked out of the mold, the casting is separated from the casting system with a hydraulic hammer and undergoes shot blasting.

Приложение на полезния моделApplication of the utility model

Новият състав за изработка на леярски форми служи за бързо прототипиране на детайли от сферографитен чугун. Извън тази тясно специализирана област той може да намери приложение в леярската индустрия за прототипи, изработка на малки серии и резервни части от стомана и алуминий. С използване на 3D обработка на термоустойчиви твърди форми от кварцов пясък с ниска зърнометрия се 8 постига изпълнение на поръчки за по-кратко време, с по-ниска себестойност и със съизмеримо и по-добро качество, сравнено с класическите методи за производство и спрямо най-новите методи за 3D пясъчно принтиране на форми.The new composition for making casting molds serves for the rapid prototyping of parts from ductile iron. Outside of this narrowly specialized area, it can find applications in the foundry industry for prototyping, small series production, and spare parts in steel and aluminum. Using 3D processing of low-grain, heat-resistant quartz sand solids 8 achieves order fulfillment in a shorter time, at a lower cost and with commensurate and better quality compared to classical production methods and compared to the most - the new methods for 3D sand printing of shapes.

Claims (2)

Състав за изработване на леярски форми от кварцов пясък с ниска зърнометрия за прототипиране на детайли от сферографитен чугун с използване на 3D механична обработка, характеризиращ се с това, че включва 55 % огнеупорен бетон, 35 % кварцов пясък с ниска зърнометрия от 0,04 до 0,063 mm и 10 % кварцов пясък 0,25 mm със свързващо вещество силиказол в количество 9 % от теглото на сухата смесComposition for making low grain size quartz sand molds for prototyping of ductile iron parts using 3D machining, characterized in that it includes 55% refractory concrete, 35% low grain size quartz sand from 0.04 to 0.063 mm and 10% quartz sand 0.25 mm with silicazole binder in an amount of 9% by weight of the dry mix Състав за изработване на леярски форми от кварцов пясък с ниска зърнометрия за прототипиране на детайли от сферографитен чугун с използване на 3D механична обработка, характеризиращ се с това, че включва 55 % огнеупорен бетон, 35 % кварцов пясък с ниска зърнометрия от 0,04 до 0,063 mm и 10 % кварцов пясък 0,25 mm със свързващо вещество водно стъкло в количество 8 % от теглото на сухата смесComposition for making low grain size quartz sand molds for prototyping of ductile iron parts using 3D machining, characterized in that it includes 55% refractory concrete, 35% low grain size quartz sand from 0.04 to 0.063 mm and 10% quartz sand 0.25 mm with water glass binder in an amount of 8% by weight of the dry mix
BG5310U 2021-05-27 2021-05-27 Composition for making low grain-size distribution quartz sand casting molds for prototyping ductile iron parts using 3d machining BG4185U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG5310U BG4185U1 (en) 2021-05-27 2021-05-27 Composition for making low grain-size distribution quartz sand casting molds for prototyping ductile iron parts using 3d machining

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG5310U BG4185U1 (en) 2021-05-27 2021-05-27 Composition for making low grain-size distribution quartz sand casting molds for prototyping ductile iron parts using 3d machining

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BG4185U1 true BG4185U1 (en) 2022-02-15

Family

ID=83743340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG5310U BG4185U1 (en) 2021-05-27 2021-05-27 Composition for making low grain-size distribution quartz sand casting molds for prototyping ductile iron parts using 3d machining

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG4185U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101844206B (en) Collapsible mold and method of manufacturing the same
EP2950943B1 (en) Calcium hexaluminate-containing mold and facecoat compositions and methods for casting titanium and titanium aluminide alloys
CN106927798B (en) Water-soluble ceramic core and preparation method thereof
US11179767B2 (en) Compositions and methods for foundry cores in high pressure die casting
KR101492786B1 (en) Core and a method for the production thereof
MX2011000528A (en) Salt-based cores and method for the production thereof.
MX2014012219A (en) Salt-based cores, method for the production thereof and use thereof.
CN110711846A (en) Method for making core of inorganic binder sand cold core box for casting
JP6462347B2 (en) Mold sand and its manufacturing method
CN102489670A (en) Ceramic core for molding of support plate and preparation method thereof
CN103286273A (en) Making method of ceramic core for molding of casing annular casting hollow support plate
BG4185U1 (en) Composition for making low grain-size distribution quartz sand casting molds for prototyping ductile iron parts using 3d machining
CN110227792A (en) A kind of novel casting cold-box molding sand and core manufacturing craft
US9764377B2 (en) Method for the production of core sand and/or molding sand for casting purposes
Nanda et al. Shell mould strength of rice husk ash (RHA) and bentonite clays in investment casting
CN106966755B (en) High-porosity water-soluble ceramic core and preparation method thereof
Nor et al. The effect of dewaxing and burnout temperature in block mold process for copper alloy casting
JPH0636954B2 (en) Composition for easily disintegrating mold
RU2385782C1 (en) Mix for manufacturing of shapes and rods in precision casting and method of its manufacturing
RU2760029C1 (en) Method for making ceramic molds and rods according to permanent patterns
JP6595688B2 (en) Mold sand and its manufacturing method
RU2822232C1 (en) Method of producing complex-shaped corundum-mullite refractory articles
RU2755313C1 (en) Method for obtaining lost-wax model of a body of revolution
RU2385849C1 (en) Method of making ceramic objects based on wollastonite
Kroupová et al. Use of precursors for the production of cast metallic foams