PL216825B1 - Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych - Google Patents
Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnychInfo
- Publication number
- PL216825B1 PL216825B1 PL396030A PL39603011A PL216825B1 PL 216825 B1 PL216825 B1 PL 216825B1 PL 396030 A PL396030 A PL 396030A PL 39603011 A PL39603011 A PL 39603011A PL 216825 B1 PL216825 B1 PL 216825B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- temperature
- liquid
- ceramic
- mold
- polymer
- Prior art date
Links
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 31
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 11
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 11
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical class [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- VNTLIPZTSJSULJ-UHFFFAOYSA-N chromium molybdenum Chemical compound [Cr].[Mo] VNTLIPZTSJSULJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000007713 directional crystallization Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 239000006023 eutectic alloy Substances 0.000 description 1
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 description 1
- 238000001595 flow curve Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 238000007528 sand casting Methods 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
- B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
- B22D27/045—Directionally solidified castings
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D30/00—Cooling castings, not restricted to casting processes covered by a single main group
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych, zwłaszcza w formach ceramicznych, ze stopów na osnowie aluminium, magnezu, miedzi, cynku i żelaza.
Po zalaniu wnęki formy ceramicznej ciekłym stopem wymagane jest szybkie, objętościowe lub kierunkowe, jego schłodzenie w celu uzyskania odlewów o zwartej budowie bez porowatości, charakteryzujących się względnie jednorodną i drobnoziarnistą strukturą, a w konsekwencji podwyższonymi właściwościami mechanicznymi.
Stosowane w odlewnictwie precyzyjnym formy ceramiczne cechują się słabym przewodnictwem cieplnym i w związku z tym czas krzepnięcia ciekłego metalu jest stosunkowo długi. Na skutek wolnego krzepnięcia powstaje gruboziarnista struktura, która jest przyczyną zmniejszonych właściwości mechanicznych odlewu.
W celu uzyskania wymaganej zwartości struktury odlewu należy zapewnić kierunkowe krzepnięcie metalu. Na przykład, sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych według opisu patentowego DE-OS 3629079 polega na tym, że zastosowano formy ceramiczne z wbudowanymi w określonych miejscach pojemnikami typu kieszeni. Przed zalaniem formy ciekłym metalem kieszenie wypełnia się śrutem stalowym. Ze względu na zwiększoną w odniesieniu do pojemności stopu aluminium pojemność cieplną śrutu, zapewnia on intensywne odprowadzanie ciepła z ciekłego metalu, pozwalające na wykonywanie odlewów z obszarami kierunkowego krzepnięcia. W opisie patentowym EP571703, jako czynnik chłodzący formę ceramiczną zalaną ciekłym stopem stosuje się płynne chłodziwo, korzystnie w stanie ciekłym, o zmiennym stopniu przegrzania, którego temperatura wrzenia jest niższa od temperatury zalewanego metalu. Płynne chłodziwo musi charakteryzować się odpowiednią lepkością i stanowi mieszaninę substancji o różnych temperaturach wrzenia. Jako przykład podaje się kompozycję zawierającą: wosk, glikol, ester i/lub olej. Ze względu na łatwopalność składników płynu chłodzącego proces prowadzi się w zamkniętym zbiorniku, w obojętnej atmosferze gazowej. Zgodnie z opisem patentowym US6622774, zalane stopem aluminium formy ceramiczne chłodzi się w kąpieli olejowej, która posiada wysoką temperaturę zapłonu oraz małą lepkość. Z kolei w opisie US2008/0011442 wypełnioną ciekłym metalem ceramiczną formę odlewniczą przetrzymuje się pod ciśnieniem co najmniej 20 MPa w czasie około 300 sekund, a potem wprowadza do ciekłego chłodziwa o temperaturze -100°C lub niższej. Korzystnym jest poddawanie krzepnącego metalu oddziaływaniu ultradźwięków lub innemu alternatywnemu procesowi.
Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych, zwłaszcza w formach ceramicznych, ze stopów na osnowie Al, Mg, Cu, Zn i Fe, według wynalazku polega na tym, że wygrzewa się formę ceramiczną w temperaturze z zakresu 800-1000°C w czasie 2-4 godzin, następnie formę się chłodzi do temperatury w przedziale 20-950°C i przetrzymuje w tej temperaturze przez 10-40 min, po czym zalewa się ciekłym stopem przegrzanym o 50 do 200°C ponad punkt początkowy topnienia i po 10-100 s, ze stałą lub zmienną prędkością, wprowadza do ciekłego medium chłodzącego, którym jest 1-99-procentowy obj. wodny roztwór ciekłego polimeru o temperaturze z przedziału 15-85°C.
Korzystnie ciekłym polimerem jest polimer typu PAG lub PVP, lub ACR, lub PEO. Korzystne jest stosowanie form ceramicznych z materiałów ogniotrwałych glinokrzemianowych lub wysokoglinowych, a zwłaszcza form wykonanych na bazie piasku syntetycznego, na przykład Molochite.
Ciekłe polimery są to roztwory, zawiesiny lub stopy polimerów należące do szczególnej grupy cieczy charakteryzujących się mierzalną trwałością postaci, przejawiają pewne cechy ciała stałego i odznaczają się mierzalną elastycznością. Stanowią one wielocząsteczkowe związki węgla i wodoru, zawierające ponadto tlen, azot, fosfor i siarkę, a także modyfikatory, inhibitory i inne dodatki. Ciekłe polimery wykazują nienewtonowskie właściwości cieczy w zakresie szybkich prędkości ścinania, co oznacza, że krzywe ich płynięcia nie są liniami prostymi.
Zastosowane medium chłodzące ma prawie 2-krotnie większe ciepło właściwe niż oleje hartownicze, przez co przyrost temperatury ośrodka, dla danej masy wsadu, będzie w przybliżeniu o połowę mniejszy.
Wodny roztwór ciekłych polimerów penetrując poprzez ścianki formy ceramicznej, w zetknięciu z ciekłym metalem tworzy cienką oddzielającą powłokę polimerową, powodującą otrzymanie odlewów o bardzo dobrej jakości powierzchni. Zewnętrzne powierzchnie odlewów, przy zastosowaniu sposobu według wynalazku, nie są zanieczyszczone olejem, woskiem, nie wymagają więc odtłuszczania czy innego procesu czyszczenia. Resztki medium chłodzącego, mogące występować na odlewach przy większych stężeniach koncentratu w kąpieli chłodzącej, nie ulegają zwęgleniu, ale w pełni rozkładają
PL 216 825 B1 się w wysokich temperaturach, tworząc parę wodną i tlenki węgla. Prędkość chłodzenia zależy od rodzaju polimeru, jego stężenia i temperatury roztworu wodnego. Zastosowane medium chłodzące jest niepalne oraz przyjazne dla środowiska. Ze względu na jego właściwości, realizacja sposobu według wynalazku nie wymaga stosowania szczelnie zamkniętych przestrzeni, a jedynie instalacji odciągowej, natomiast większe zadymienie powstaje jedynie przy przedwczesnym wyjęciu formy z medium chłodzącego.
Zanurzany odlew w chłodziwie polimerowym krystalizuje i stygnie od dolnej części do górnej, a wlew główny krystalizuje jako ostania część odlewu, pełniąc jednocześnie rolę układu zasilającego. Szybka objętościowa krystalizacja i stygnięcie ze stanu ciekłego występuje w przypadku natychmiastowego zanurzenia całej formy ceramicznej zalanej ciekłym stopem do medium chłodzącego i stosuje się do odlewów z praktycznie równą grubością ścianek oraz łagodnym przejściem z jednego przekroju do sąsiedniego. Szybka kierunkowa krystalizacja następuje przy zanurzaniu zalanej ciekłym stopem formy ceramicznej, ze stałą lub zmienną prędkością, do ciekłego medium chłodzącego.
Formy ceramicznych z materiałów ogniotrwałych glinokrzemianowych lub wysokoglinowych, charakteryzują się stabilnością właściwości w trakcie zmian temperatury. Wyższa temperatura formy ceramicznej sprzyja lepszej lejności stopów, a zatem pozwala na wytwarzanie cienkościennych lub supercienkościennych odlewów.
Odlewy wykonane sposobem według wynalazku posiadają bardzo dobrą jakość powierzchni zewnętrznej, charakteryzującą się małym stopniem chropowatości oraz połyskiem, bez wad typu mikroporowatość gazowa. Kierunkowość krzepnięcia zapewnia ich dobrą wewnętrzną zwartość mierzoną gęstością. Charakteryzuje je ponadto duża jednorodność makro- i mikrostruktury w przekrojach ścianek, których grubość nie jest większa niż 2-3 razy. Struktura ich jest bardziej rozdrobniona, w odniesieniu do podobnych odlewów krzepnących według tradycyjnych metod precyzyjnego odlewania, w szczególności zmniejszeniu ulegają średnie odległości pomiędzy wtórnymi ramionami dendrytów, a w stopach eutektycznych powstaje drobnoziarnista eutektyka. Wszystkie te czynniki wpływają na wzrost parametrów wytrzymałościowych Rm i Rp0,2 oraz plastyczności A5 w próbie rozciągania; ich wielkości zależą od rodzaju stopu oraz warunków chłodzenia.
Przykłady sposobu otrzymywania odlewów precyzyjnych według wynalazku
P r z y k ł a d 1
Forma ceramiczna doświadczalnego odlewu stożkowego - 020 x 030 x 100 mm wykonana jest z mączki kwarcowej i pisaku kwarcowego, o zawartości SiO2 powyżej 90% wag., ze spoiwem w po® staci wodnego roztworu krzemionki koloidalnej o zawartości od 20 do 40% wag. SiO2 - typu LUDOX® PX30. Formę wygrzewa się w temperaturze 800:850°C w ciągu 2 godzin. Następnie wolno chłodzi do temperatury 750°C i przetrzymuje w tej temperaturze przez 15 min, po czym zalewa się stopem aluminium, podeutektycznym siluminem EN AC-AISi7Mg0,6, o temperaturze 700-720°C. Zalaną ciekłym stopem formę ceramiczną po 10 s wprowadza się ze stałą prędkością 7,5 mm/s do 20% obj. wodnego roztworu ciekłego polimerowego środka hartowniczego typu Aqua-Quench 260 o temperaturze 20°C.
Zastosowanie wodnego roztworu ciekłego polimeru powoduje, że jego reakcja z ceramiczną formą i ciekłym stopem aluminium jest bardzo słaba, a otrzymany odlew jest zwarty, bez wewnętrznych porowatości typu gazowego, a powierzchnia zewnętrzna jest tylko nieznacznie chropowata, jasna i błyszcząca.
P r z y k ł a d 2
Formę ceramiczną odlewu stożkowego, jak w przykładzie 1, wykonaną z materiału glinokrzemianowego wypełniacza w postaci syntetycznego materiału o nazwie handlowej Molochite oraz spo® iwa LUDOX®PX30, wygrzewa się w temperaturze 900°C przez 2 godziny, a następnie schładza do temperatury pokojowej. Po podgrzaniu jej do temperatury 300°C, przetrzymuje w tej temperaturze przez 15 minut i zalewa się ciekłym odlewniczym stopem magnezu MgAI9Zn1 o temperaturze z zakresu 690-710°C. Potem po 10 s formę z ciekłym metalem wprowadza się ze stałą prędkością 7,5 mm/s do wodnego 20% obj. wodnego roztworu ciekłego polimeru POLIHARTENOL-E8 o temperaturze 20°C.
Po krystalizacji i ochłodzeniu stopu w medium chłodzącym, skorupa formy nie wykazuje oznak przywierania do zewnętrznej powierzchni odlewu. Odlew jest zwarty, bez porowatości zewnętrznych i wewnętrznych, o gęstości bliskiej teoretycznej dla danego składu chemicznego stopu. Przy uderzeniu metalowym narzędziem odlew wydaje wyraźny metaliczny dźwięk, typowy dla odlewów kokilowych. Powierzchnia zewnętrzna próbki jest o małej chropowatości i lekko błyszcząca.
PL 216 825 B1
P r z y k ł a d 3
Formę ceramiczną, w kształcie stożka wykonaną na osnowie Molochite'u jako wypełniacza, ze spoiwem LUDOX® PX30, wygrzewa się w temperaturze 950°C przez 3 godziny, a następnie schładza do temperatury 700°C, przetrzymuje się w tej temperaturze przez 20 minut i zalewa ciekłym żeliwem chromowo-molibdenowym o temperaturze 1450°C, zawierającym w procentach wag.: 3,35 C; 0,53 Si; 92 Mn; 9,5 Cr; 0,14 Ni; 1,53 Mo; reszta Fe. Następnie, po 15 s, formę z ciekłym żeliwem z prędkością 5 mm/s wprowadza się do wodnego roztworu ciekłego polimeru typu THER-MISOL QZS 700 o stężeniu 19,14-procent obj. o temperaturze 50°C.
Kierunkowe chłodzenie spowodowało lepszą zwartość: średnia gęstość odlewu wynosi 3 p = 7,51 g/cm3, a średnia wartość twardości równa jest 664 HV. Dla porównania właściwości odlewu 3 z formy piaskowej wynoszą: p = 7,45 g/cm3, a średnia wartość twardości równa jest 547 HV. Przyspieszona krystalizacja i stygnięcie sprzyjało sferoidyzacji pierwotnych i eutektycznych węglików na tle osnowy ferrytycznej.
P r z y k ł a d 4
Formę ceramiczną, wykonaną z glinokrzemianowego wypełniacza o nazwie Molochite oraz spo® iwa LUDOX® PX30 na bazie krzemionki koloidalnej, wygrzewa się przez 3 godziny w temperaturze 900°C. Następnie formę studzi się do temperatury pokojowej, a potem podgrzewa do 400°C. Przetrzymuje się w tej temperaturze przez 30 min i zalewa formę ciekłym stopem AC-AISi7Mg 0,3 o temperaturze z zakresu 710-740°C. Po 15 s zalaną ciekłym stopem formę opuszcza się, ze średnią prędkością ok. 5 mm/s, do zbiornika wypełnionego polimerowym chłodziwem, stanowiącym 20-procentowy wodny roztwór POLIHARTENOLu-E8 o temperaturze pokojowej.
Mikrostruktura otrzymanego odlewu jest bardziej rozdrobniona w stosunku do mikrostruktury odlewu krzepnącego w samonośnej formie ceramicznej o temperaturze 400°C. Ogólna jakość powierzchni zewnętrznej odlewów w obydwu przypadkach była bardzo dobra: charakteryzuje się małą chropowatością i jest jasna i błyszcząca. Odlew otrzymany sposobem według wynalazku jest bar3 dziej zwarty, bez wad wewnętrznych i charakteryzuje się większą gęstością od 0,01 do 0,04 g/cm3, w zależności od grubości ścianki w odniesieniu do tradycyjnie wykonywanego odlewu. Szybsza krystalizacja wpływa na zmniejszenie dendrytów aAI- roztworu stałego aluminium; szczególnie wyraźny jest efekt przechłodzeniowej modyfikacji eutektyki aAI + Psi)· Zaobserwowano też, że w siluminach podeutektycznych typu AC-AiSi7Mg 0,3 wielkości DAS czy SDAS, tj., odległości międzydendrytyczne i-go i ll-go rzędu, lepiej korelują z prędkością krzepnięcia aniżeli wielkość ziarna. W odlewie otrzymanym sposobem według wynalazku, ze stopu Aisi7Mg 0,3, średnia odległość ramion dendrytów wynosi 40 μm. Wzrost prędkości krzepnięcia w sposobie według wynalazku przełożył się na wzrost mechanicznych właściwości: Rm = 280 MPa; Rp0,2 = 235 MPa, A5 = 4,0%; a przykładowo w odlewie krzepnącym w tradycyjnej formie ceramicznej o temperaturze pokojowej, średnia odległość ramion dendrytów wynosi 47 μm, a właściwości mechaniczne: Rm = 245 MPa; Rp0,2 = 195 MPa, A5 = 2,5%.
P r z y k ł a d 5 ®
Trzy formy ceramiczne, wykonane na osnowie Molochite'u ze spoiwem typu LUDOX® PX30, wygrzewa się w temperaturze 900°C przez 2,5 godziny, a następnie schładza się do temperatury 500°C, przetrzymuje w tej temperaturze przez 15 minut, a potem zalewa się ciekłym stopem miedzi gatunków: BA1044, B555, M059 zgodnie z PN-91/H-87026, przegrzanym o 100-150°C ponad punkt początkowy topnienia. Po 30 s od zakończenia wypełniania wnęki formy, wprowadza się ją z prędkością 8,5 mm/s do polimerowego chłodziwa na bazie POLIHARTENOLu-E8, o stężeniu 15-25-procent obj. H2O o temperaturze 35°C.
Powierzchnia zewnętrzna odlewów ze stopów miedzi charakteryzuje się małą chropowatością i jest błyszcząca, szczególnie w przypadku brązu aluminiowego BA1044. Szybkie kierunkowe krzepnięcie odlewów ze stopów miedzi zmniejsza w mikrostrukturze zarówno wielkości ziaren, jak też odległości SDAS. Na przykład w stopie B555 odległości te uległy zmniejszeniu: z 33 um - dla odlewu otrzymanego sposobem według wynalazku, do 26 um w odniesieniu do odlewów swobodnie chłodzonych w samonośnej formie w molochitowej o temperaturze ok. 500°C. Warunki chłodzenia miały istotny wpływ na twardość odlewów ze stopów miedzi; o ile HV stopu BA1044 w formie samonośnej wynosiło 232 jednostek, to w formie krzepnącej kierunkowo w ciekłym polimerowym ośrodku - 253. Po szybkim kierunkowym krzepnięciu ogólnie ulegały podwyższeniu parametry wytrzymałościowe Rm i Rp0,2, plastyczność A5 oraz twardość HV badanych stopów miedzi. Dodatkowy wzrost mechanicznych właściwości jest możliwy po korektach podstawowego składu chemicznego, zabiegach modyfikacji oraz zastosowaniu obróbki cieplnej.
Claims (3)
1. Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych, zwłaszcza w formach ceramicznych, ze stopów na osnowie Al, Mg, Cu, Zn i Fe, polegający na wygrzewaniu formy ceramicznej w temperaturze z zakresu 800-1000°C w czasie 2-4 godzin, następnie chłodzeniu formy do temperatury w przedziale 20-950°C i przetrzymywaniu w tej temperaturze przez 10-40 min i zalaniu formy ciekłym stopem przegrzanym od 50 do 200°C ponad punkt początkowy topnienia i po 10-100 s, ze stałą lub zmienną prędkością, wprowadzeniu do ciekłego medium chłodzącego, znamienny tym, że ciekłym medium chłodzącym jest 1-99% obj. wodny roztwór ciekłego polimeru o temperaturze z przedziału 15-85°C.
2. Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych, według zastrz. 1, znamienny tym, że korzystnie ciekłym polimerem jest polimer typu PAG, lub PV, lub ACR, lub PEO.
3. Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych, według zastrz. 1, znamienny tym, że korzystne jest stosowanie form ceramicznych z materiałów ogniotrwałych glinokrzemianowych lub wysokoglinowych, a zwłaszcza form wykonanych na bazie piasku syntetycznego, na przykład Molochite.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL396030A PL216825B1 (pl) | 2011-08-19 | 2011-08-19 | Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych |
| JP2014525961A JP2014525839A (ja) | 2011-08-19 | 2012-08-10 | インベストメント鋳造の製造方法 |
| US14/237,360 US20140190653A1 (en) | 2011-08-19 | 2012-08-10 | Method for producing investment castings |
| EP12772821.0A EP2744612B1 (en) | 2011-08-19 | 2012-08-10 | Method for producing investment castings |
| PCT/PL2012/000068 WO2013028086A2 (en) | 2011-08-19 | 2012-08-10 | Method for producing investment castings |
| RU2014104995/02A RU2579841C2 (ru) | 2011-08-19 | 2012-08-10 | Способ изготовления точных отливок |
| UAA201401353A UA109823C2 (uk) | 2011-08-19 | 2012-10-08 | Спосіб одержання точних виливків |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL396030A PL216825B1 (pl) | 2011-08-19 | 2011-08-19 | Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL396030A1 PL396030A1 (pl) | 2013-03-04 |
| PL216825B1 true PL216825B1 (pl) | 2014-05-30 |
Family
ID=47019130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL396030A PL216825B1 (pl) | 2011-08-19 | 2011-08-19 | Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20140190653A1 (pl) |
| EP (1) | EP2744612B1 (pl) |
| JP (1) | JP2014525839A (pl) |
| PL (1) | PL216825B1 (pl) |
| RU (1) | RU2579841C2 (pl) |
| UA (1) | UA109823C2 (pl) |
| WO (1) | WO2013028086A2 (pl) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102018221750A1 (de) * | 2018-12-14 | 2020-06-18 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und Gussform zum Herstellen von Metallgusswerkstücken |
| CN115815574B (zh) * | 2022-12-07 | 2025-03-25 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种高温合金薄壁空心铸件的浇注方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3908733A (en) * | 1973-10-26 | 1975-09-30 | United Technologies Corp | Method and apparatus for control of alloy in columnar grain castings |
| DE3629079A1 (de) | 1986-08-27 | 1988-03-03 | Thyssen Industrie | Verfahren zum vergiessen von gussstuecken nach dem feingussverfahren in eine keramische formschale |
| JPH02207942A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-17 | Kawasaki Steel Corp | 高クロム鋼精密鋳造品用鋳型の製造方法 |
| DE4216870C2 (de) * | 1992-05-22 | 1994-08-11 | Titan Aluminium Feingus Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines metallischen Gußkörpers nach dem Feingußverfahren |
| US5407001A (en) * | 1993-07-08 | 1995-04-18 | Precision Castparts Corporation | Yttria-zirconia slurries and mold facecoats for casting reactive metals |
| JP2904398B2 (ja) * | 1994-10-07 | 1999-06-14 | 有限会社櫻井美術鋳造 | 精密鋳造法 |
| US5975188A (en) * | 1997-10-30 | 1999-11-02 | Howmet Research Corporation | Method of casting with improved detectability of subsurface inclusions |
| RU2123909C1 (ru) * | 1998-02-11 | 1998-12-27 | Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов | Способ получения отливок направленной кристаллизацией и устройство для его осуществления |
| US6352101B1 (en) * | 1998-07-21 | 2002-03-05 | General Electric Company | Reinforced ceramic shell mold and related processes |
| CZ20023124A3 (cs) * | 2000-03-17 | 2003-05-14 | Daniel James Duffey | Způsob lití na vytavitelný model |
| US6622774B2 (en) | 2001-12-06 | 2003-09-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Rapid solidification investment casting |
| AU2003272624A1 (en) * | 2002-09-20 | 2004-04-08 | Alotech Ltd. Llc | Lost pattern mold removal casting method and apparatus |
| RU2226449C1 (ru) * | 2002-11-18 | 2004-04-10 | Цацулина Ирина Евгеньевна | Способ литья деталей направленной кристаллизацией и устройство для его осуществления |
| US7584778B2 (en) * | 2005-09-21 | 2009-09-08 | United Technologies Corporation | Method of producing a castable high temperature aluminum alloy by controlled solidification |
| AT503391B1 (de) | 2006-04-04 | 2008-10-15 | O St Feingussgesellschaft M B | Verfahren zum feingiessen von metallischen formteilen und vorrichtung hierfür |
| US20120186768A1 (en) * | 2009-06-26 | 2012-07-26 | Donald Sun | Methods for forming faucets and fixtures |
| CA2707317C (en) * | 2010-06-10 | 2015-04-07 | Steven Kennerknecht | Investment castings and process |
-
2011
- 2011-08-19 PL PL396030A patent/PL216825B1/pl unknown
-
2012
- 2012-08-10 WO PCT/PL2012/000068 patent/WO2013028086A2/en not_active Ceased
- 2012-08-10 EP EP12772821.0A patent/EP2744612B1/en not_active Not-in-force
- 2012-08-10 US US14/237,360 patent/US20140190653A1/en not_active Abandoned
- 2012-08-10 JP JP2014525961A patent/JP2014525839A/ja active Pending
- 2012-08-10 RU RU2014104995/02A patent/RU2579841C2/ru active
- 2012-10-08 UA UAA201401353A patent/UA109823C2/ru unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL396030A1 (pl) | 2013-03-04 |
| WO2013028086A3 (en) | 2013-04-18 |
| US20140190653A1 (en) | 2014-07-10 |
| WO2013028086A4 (en) | 2013-06-13 |
| RU2579841C2 (ru) | 2016-04-10 |
| RU2014104995A (ru) | 2015-09-27 |
| UA109823C2 (uk) | 2015-10-12 |
| WO2013028086A2 (en) | 2013-02-28 |
| EP2744612A2 (en) | 2014-06-25 |
| JP2014525839A (ja) | 2014-10-02 |
| EP2744612B1 (en) | 2015-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jiang et al. | Correlation of microstructure with mechanical properties and fracture behavior of A356-T6 aluminum alloy fabricated by expendable pattern shell casting with vacuum and low-pressure, gravity casting and lost foam casting | |
| US8574476B2 (en) | Method of manufacturing expendable salt core for casting | |
| US20050199318A1 (en) | Castable aluminum alloy | |
| JIANG | Microstructure, tensile properties and fractography of A356 alloy under as-cast and T6 obtained with expendable pattern shell casting process | |
| CN105598372A (zh) | 一种近液相线浇注的铝合金熔模铸造方法及熔模铸造装置 | |
| CN101505891B (zh) | 铸造方法和合金成分的结合 | |
| CN107931533A (zh) | 一种基于熔盐的可溶型芯及其制备方法与应用 | |
| Goto et al. | Effect of 3D-printed sand molds on the soundness of pure copper castings in the vicinity of as-cast surfaces | |
| CN100547099C (zh) | 一种铝铜合金材料的铸造、热处理工艺 | |
| PL216825B1 (pl) | Sposób wytwarzania odlewów precyzyjnych | |
| CN116372137B (zh) | 一种前桥主减速器壳体铸造方法 | |
| EP1440748A1 (en) | Method of die casting spheroidal graphite cast iron | |
| JP6514237B2 (ja) | 低過熱温度からゼロ過熱温度における鋳込みのための溶融金属を調製するプロセス | |
| CN1212907C (zh) | 一种金属基体冷却壁的铸造方法 | |
| JP2000119070A (ja) | キャスタブル耐火物およびそれを用いた耐火煉瓦 | |
| JP2010131635A (ja) | 鉄のダイカスト成型方法およびダイカスト成型体 | |
| Ri et al. | Effect of rheo-diecast process on the mechanical properties of A390 alloy by serpentine channel | |
| Fras et al. | Theoretical model for heterogeneous nucleation of grains during solidification. | |
| Fraś et al. | Theoretical model for heterogeneous nucleation of grains during solidification | |
| Medňanský et al. | Electromotor housing microstructure dependence on HPDC process parameters | |
| JP2021045795A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄の半凝固鋳造方法及び半凝固鋳造品 | |
| JP6823311B2 (ja) | チルを含まない球状黒鉛鋳鉄の半凝固金型鋳造品 | |
| JP2011255411A (ja) | ダイカスト金型の耐焼付き性向上方法 | |
| Eigenfeld et al. | Integrated magnesium technology | |
| Javaid | of Magnesium Alloy Plate Castings |