RU1700853C

RU1700853C - Casting rod

Info

Publication number: RU1700853C
Application number: SU4776056/02A
Authority: RU
Inventors: Г.С. Исаев; Д.Г. Исаев; Г.А. Фарнасов; Н.А. Серова; Б.Р. Лобжанидзе; Н.Т. Миронов; Л.М. Патрушев; К.М. Швейкус; В.Н. Шкроб; А.О. Владыкин
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов
Priority date: 1990-01-02
Filing date: 1990-01-02
Publication date: 1994-11-30

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: spiral winding step 1 on straightened part of rod equals 1.0 - 2.5 diameters of circumference, that is refinement of rod cross section and in place of bending - 0.5 - 0.8 of the diameter. In the case, melted sphere-shaped alumomagnesian spinellide is used as refractory filler of antisticking cover 3 and melted amorphous sphere-shaped quartz is used as analogous filler of rod mixture 2. EFFECT: decrease of rod from ingot removal effort, exclusion of spiral break, increase of rod quality. 4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литейным легкоудаляемым стержням, и может быть использовано при изготовлении агрегатных отливок с тонкими протяженными каналами сложной конфигурации. The invention relates to foundry, in particular to castable removable cores, and can be used in the manufacture of modular castings with thin long channels of complex configuration.

Цель изобретения - повышение качества литой поверхности тонких каналов сложной конфигурации в отливках при снижении трудоемкости удаления из них стержней. The purpose of the invention is to improve the quality of the cast surface of thin channels of complex configuration in castings while reducing the complexity of removing rods from them.

На фиг. 1 изображен общий вид стержня диамтртом D с уменьшенным шагом навивки спирали в месте изгиба под углом α≥ 90^о и радиусом кривизны R < 1,5 D; на фиг. 2 - общий вид стержня, содержащего дополнительную спираль; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2.In FIG. 1 shows a General view of the rod diamtr D with a reduced pitch of the spiral winding in the bend at an angle α≥ 90 ^about and a radius of curvature R <1,5 D; in FIG. 2 is a general view of a rod containing an additional spiral; figure 3 is a section aa in figure 2.

Стержень содержит спираль 1, внутренняя полость которой и зазоры между витками заполнены стержневой смесью 2, в качестве огнеупорного наполнителя смеси 2 использован плавленый аморфный сфероидизированный кварц. На поверхность стержня, образованную наружной поверхностью спирали 1 и стержневой смесью 2, нанесено противопригарное покрытие 3, в качестве огнеупорного наполнителя которого использован плавленый сфероидизироавнный алюмомагнезиальный шпинелид стехиометрического состава (MgAl₂O₄), содержащий 28,2 мас.% MgО и 71,8 мас.% Аl₂O₄. На прямолинейных участках стержня шаг навивки спирали 1 составляет (1,0-2,5) D, а в месте изгиба - (0,5-0,8) D, причем если стержень имеет контур поперечного сечения, отличный от цилиндрического, и конструктивный изгиб относительно оси, параллельной наибольшей оси поперечного сечения, то за его диаметр принимается диаметр D₁ вписанной в это сечение окружности. Стержень, формирующий канал с площадью поперечного сечения 150 и более мм², содержит дополнительную плотно свитую спираль 4, расположенную коаксиально спирали 1 и имеющую аналогичный контур поперечного сечения. При этом стержневая смесь 2 заполняет свободное пространство между наружными поверхностями спиралей 1 и 4, а расстояние h между внутренней поверхностью спирали 1 и наружной поверхностью спирали 4 составляет не менее 3 мм. В частном случае спираль 4 может быть выполнена в виде гибкого шланга путем навивки внахлестку металлической ленты.The core contains a spiral 1, the inner cavity of which and the gaps between the turns are filled with a core mixture 2, fused amorphous spheroidized quartz is used as a refractory filler for the mixture 2. A non-stick coating 3 is applied to the surface of the rod formed by the outer surface of the spiral 1 and the rod mixture 2, the fused spheroidized aluminum stoichiometric spinelide of the stoichiometric composition (MgAl ₂ O ₄ ) containing 28.2 wt.% MgO and 71.8 is applied as a refractory filler wt.% Al ₂ O ₄ . In straight sections of the rod, the winding pitch of spiral 1 is (1.0-2.5) D, and at the point of bending it is (0.5-0.8) D, moreover, if the rod has a cross-section contour other than cylindrical, and structural bending relative to an axis parallel to the largest axis of the cross section, then the diameter D _{1 of the} circle inscribed in this section is taken as its diameter. The rod forming the channel with a cross-sectional area of 150 or more mm ² contains an additional tightly twisted spiral 4 located coaxially to the spiral 1 and having a similar cross-section contour. While the core mixture 2 fills the free space between the outer surfaces of the spirals 1 and 4, and the distance h between the inner surface of the spiral 1 and the outer surface of the spiral 4 is at least 3 mm. In the particular case, the spiral 4 can be made in the form of a flexible hose by winding an overlap of a metal tape.

Работа с использованием стержня осуществляется следующим образом. После заливки и кристаллизации расплава, сопровождающихся частичным выгоранием связующих смеси 2 и покрытия 3 и, следовательно, разупрочнением самого стержня, последний удаляется из тела отливки вытягиванием спирали 1 (и спирали 4 в случае стержня, формирующего канал с площадью поперечного сечения 150 и более мм²) из образовавшегося канала. При этом спираль 1 (и спираль 4 в соответствующем случае), перемещаясь по каналу, нарушает монолитность стержня и увлекает за собой частицы огнеупорных наполнителей смеси 2 и покрытия 3. Внешние поверхности витков спирали 1, перемещающиеся в непосредственной близости от литой поверхности канала, очищают ее от приставших в результате нагрева частиц огнеупорных наполнителей. В том случае, если стержень содержит дополнительную спираль 4, ее внутренняя полость служит вентиляционным каналом, по которому отходят газы, выделяющиеся из стержневой смеси 2 в процессе заливки и формирования отливки.Work using the rod is as follows. After pouring and crystallization of the melt, accompanied by a partial burnout of the binder mixture 2 and coating 3 and, consequently, softening of the core itself, the latter is removed from the casting body by pulling the spiral 1 (and spiral 4 in the case of a rod forming a channel with a cross-sectional area of 150 or more mm ² ) from the resulting channel. In this case, the spiral 1 (and spiral 4 in the corresponding case), moving along the channel, violates the solidity of the rod and entrains particles of refractory fillers of the mixture 2 and coating 3. The outer surfaces of the turns of the spiral 1, moving in the immediate vicinity of the cast surface of the channel, clean it from particles of refractory fillers adhering as a result of heating. In that case, if the rod contains an additional spiral 4, its internal cavity serves as a ventilation channel through which the gases emitted from the rod mixture 2 during the pouring and casting process depart.

Использование спирали с шагом навивки 0,5-0,8 диаметра стержня обеспечивает неизменность формы и размеров ее поперечного сечения в месте изгиба (необходимо отметить, что для стержня, имеющего контур поперечного сечения, отличный от цилиндрического, и конструктивный изгиб относительно оси, параллельный наибольшей оси поперечного сечения, за его диаметр принимают диаметр вписанной в это сечение окружности). При извлечении спирали из тела отливки ее витки, расположенные в местах изгиба канала на незначительном расстоянии и под малыми углами относительно друг друга перемещаются в непосредственной близости от литой поверхности канала и тем самым производят полное разрушение массива (тела стержня) и противопригарного покрытия. При этом практически исключается заклинивание спирали в полости канала, связанное с преждевременным спрямлением ее и образованием петель на проволоке. The use of a spiral with a winding pitch of 0.5-0.8 diameter of the rod ensures that the shape and dimensions of its cross section at the bend are unchanged (it should be noted that for a rod having a cross-section contour different from a cylindrical one and a structural bend relative to the axis parallel to the largest axis of the cross section, its diameter is taken to be the diameter of the circle inscribed in this section). When a spiral is removed from the casting body, its coils located at the bending points of the channel at an insignificant distance and at small angles relative to each other move in close proximity to the cast surface of the channel and thereby completely destroy the array (core of the rod) and non-stick coating. In this case, jamming of the spiral in the cavity of the channel due to its premature straightening and the formation of loops on the wire is practically eliminated.

Применение плавленых сфероидизированных оксидных материалов в качестве огнеупорных наполнителей стержневой смеси и противопригарного покрытия позволяет снизить усилие извлечения спирали из отливки и избежать заклинивания спирали частицами материала вследствие повышенной текучести частиц сферической формы, исключить царапание литой поверхности канала частицами материала, снизить дефектность литья (отклонение размеров канала от конструктивных, пригар на поверхности канала) благодаря низким коэффициентам термического расширения плавленых оксидных материалов и отсутствию нежелательных примесей, выгорающих при обработке материалов. The use of fused spheroidized oxide materials as refractory fillers of the core mixture and non-stick coating allows to reduce the force of extraction of the spiral from the casting and to avoid jamming of the spiral by material particles due to the increased fluidity of spherical particles, to prevent scratching of the cast surface of the channel by material particles, and to reduce casting defectiveness (channel size deviation from structural, burn on the surface of the channel) due to low coefficients of thermal expansion fused oxide materials and the absence of undesirable impurities that burn out during processing of materials.

Использование в качестве огнеупорного наполнителя стержневой смеси плавленого аморфного сфероидизированного кварца обусловлено тем, что он обладает весьма низким коэффициентом линейного расширения (0,2-0,23 х 10^-6 град^-1 при 1000^оС) и содержит не более 0,2% вредных примесей, являющихся структурными составляющими.Use as a refractory filler of fused rod mixture spheroidized amorphous silica due to the fact that it has a very low coefficient of linear expansion (0,2-0,23 x 10 ^-6 deg ^-1 at 1000 ° ^C) and contains no more than 0.2% harmful impurities, which are structural components.

Эффективность применения плавленого сфероидизированного алюмомагнезиального шпинелида в качестве огнеупорного наполнителя противопригарного покрытия объясняется его низким коэффициентом линейного расширения (0,58-0,65 ˙10^-6 град^-1 при 1000^оС), высокой инертностью по отношению даже к таким реакционноспособным расплавам, как магниевые, и высокой температурой плавления (2050-2325^о), что позволяет использовать его при производстве отливок почти из всех известных сплавов.Efficacy of spheroidized alyumomagnezialnogo fused spinel as the refractory filler nonstick coating due to its low coefficient of linear expansion (0,58-0,65 ˙10 ^-6 deg ^-1 at 1000 ^{° C),} high inertia even with respect to such reactive melts as magnesium, and a high melting point (2050-2325 ^o ), which allows its use in the manufacture of castings from almost all known alloys.

Наличие в конструкции стержня, предназначенного для выполнения каналов с площадью поперечного сечения 150 и более мм² дополнительной спирали, позволяет избежать появления газовых раковин на литой поверхности канала, так как внутренняя полость спирали служит вентиляционным каналом для отвода газов, выделяющихся при нагреве материалов стержня в процессе формирования отливки. Кроме того, наличие дополнительной спирали облегчает удаление стержня из тела отливки и снижает расход стержневой смеси. Придание дополнительной спирали контура поперечного сечения, аналогичного контуру основной спирали, обеспечивает равномерный газоотвод из всего объема стержневой смеси. Если расстояние между наружной поверхностью дополнительной спирали и внутренней поверхностью основной спирали составляет менее 3 мм, то при изготовлении стержня происходит неполное заполнение стержневой смесью свободного пространства между наружными поверхностями спиралей. Использование дополнительной спирали в стержнях для выполнения каналов, имеющих площадь поперечного сечения менее 150 мм², нецелесообразно вследствие незначительного объема стержневой смеси (а следовательно, и газовыделения) и сложности изготовления такого стержня.The presence in the design of the rod, designed to make channels with a cross-sectional area of 150 or more mm ^{2 of} an additional spiral, avoids the appearance of gas shells on the cast surface of the channel, since the internal cavity of the spiral serves as a ventilation channel for the removal of gases released during heating of the rod materials in the process forming castings. In addition, the presence of an additional spiral facilitates the removal of the core from the casting body and reduces the consumption of the core mixture. Giving an additional spiral a contour of the cross-section similar to the contour of the main spiral ensures uniform gas removal from the entire volume of the core mixture. If the distance between the outer surface of the additional spiral and the inner surface of the main spiral is less than 3 mm, then in the manufacture of the rod there is an incomplete filling with the rod mixture of the free space between the outer surfaces of the spirals. The use of an additional spiral in the rods to make channels having a cross-sectional area of less than 150 mm ² is impractical due to the insignificant volume of the rod mixture (and, therefore, gas evolution) and the complexity of manufacturing such a rod.

Изобретение позволяет снизить в 2-3 раза усилие при удалении стержня. При этом исключается вероятность заклинивания и обрыва проволоки спирали. Кроме того, использование данного стержня позволяет повысить точность и качество литой поверхности канала отливки. The invention allows to reduce by 2-3 times the force when removing the rod. This eliminates the possibility of jamming and wire breakage of the spiral. In addition, the use of this rod improves the accuracy and quality of the cast surface of the casting channel.

Claims

1. A CASTING ROD made of a core mixture and containing an inner frame in the form of a wire spiral wound with a pitch equal to 1.0 - 2.5 of the diameter of the circle inscribed in the cross section of the rod, and a non-stick coating, while the core mixture and non-stick coating contain a refractory filler, characterized in that, in order to improve the accuracy and quality of the cast surface of thin channels of complex configuration while reducing the complexity of removing the rod from the casting, the spiral winding step in the places of the bend of the rod is 0.5 - 0.8 eukazannogo diameter rod, but as a refractory aggregate and the mixture rod nonstick coating contains oxide melted materials in the plasma spheroidized.

2. The core according to claim 1, characterized in that, as the oxide material, the core mixture filler contains amorphous quartz.

3. The core according to claim 1, characterized in that as an oxide material, the non-stick coating filler contains magnesia-spinel.

4. The rod according to claim 1, characterized in that, in order to expand the technological capabilities of the rods with a cross-sectional area of 150 mm ² or more, it is equipped with an additional spiral located inside the rod coaxially with the main spiral, while the shape of the contours of the cross sections of the spirals is similar, and the distance between the outer surface of the additional spiral and the inner surface of the main spiral is at least 3 mm.