RU1838026C - Способ изготовлени литейных стержней и форм по холодной оснастке - Google Patents

Description

| Изобретение относитс  к литейному производству и может быть использовано : при изготовлении стержней и форм по хо- лo ной оснастке преимущественно дл  пол- учени  художественных и других тонкостенных стливок со сложными внут- реь ними полост ми.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение массы и снижение трудоемкости получени  отливок за счет повышени  точности разиеров, воспроизводимости конфигура- ЦИУ и стабильности процесса изготовлени 

стержней и форм, обеспечени  легкого их удалени  из отливок.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе изготовлени ,литейных стержней и форм по холодной оснастке, включающем засыпку смеси, ее уплотнение и формирование стержн  или формы путем гелеобразовани  св зующего под воздействием отвердител  с последующей их пропиткой и сушкой, засыпку оснастки производ т только зернистым сыпучим наполнителем смеси , предварительно плакированным отвердителем св зующего, а само св зуюоо

СА) 00 О КЗ

о

со

щее ввод т в уплотненный наполнитель, наход щийс  в оснастке, посредством ег.о пропитки.

Цель изобретени  достигаетс  также тем, что в предлагаемом способе при изготовлении особо сложных по конфигурации и массивных стержней и форм пропитку уплотненного плакированного наполнител  смеси производ т подачей в оснастку св зующего под давлением 0,03-0,5 МПа.

Отличительными существенными признаками предлагаемого способа по сравнению с прототипом  вл ютс  засыпка оснастки только наполнителем смеси, не содержащей св зующего; предварительное плакирование зернистого наполнител  смеси -отвердителем ее Св зующего; перевод отвердител  из жидкого состо ни  в твердое добавкой в него катализатора коагул ции; уплотнение плакированного наполнител  до введени  св зующего смеси; введение св зующего в уплотненный плакированный наполнитель путем его пропитки в оснастке; осуществление пропитки уплотненного плакированного наполнител  посредством подачи св зующего под давлением 0,03 и 0,5 МПа.

Существенные отличи  изобретени  по сравнению с прототипом и другими известными техническими решени ми состо т в следующем.

Засыпаема  смесь не содержит жидкое св зующее и имеет минимальную влажность (не более 1,5%), что обеспечивает ее высокие сыпучесть и формуемость. Это позвол ет осуществл ть качественную засыпку и уплотнение смеси в объемнозамкнутых  щиках с проволочными каркасами-знаками с помощью вибрации. При этом достигаетс  равномерное заполнение и уплотнение смеси по всему объему оснастки, включа  различные карманы и выемки, выполн емые с помощью отъемных частей. Обеспечи- ва  высокую формуемость смеси , за вл емый способ позвол ет при сохранении минимальной ее усадки существенно повысить точность размеров и воспроизводимость конфигурации особо сложных стержней и форм при последующей пропитке св зующим. Повышение точности стержней , в свою очередь, позвол ет уменьшить массу изготовл емых отливок, снизить до минимума толщину их стенок, и, как следствие , повысить качество поверхности отливок . Предварительное плакирование зернистого наполнител  отвердителем св зующего , переход щим через заданное врем  из жидкого в твердое состо ние добавкой коагул нта, обеспечивает, с одной стороны, качественное их перемешивание и

равномерное распределение жидкого отвердител  на зернах песка, а с другой стороны , образование .после перемешивани  твердой плакирующей пленки отвердител ,

прочно удерживающейс  на этих зернах. Огеливание отвердител  св зующего, определ емое свойствами и количеством вводимого катализатора коагул ции, позвол ет сохранить минимальную влажность, высокие сыпучесть и формуемость смеси. Отдельное введение наполнител  и св зующего смеси в оснастку без их предварительного смешивани  исключает опасность преждевременного отверждени 

стержней до завершени  операций засыпки и уплотнени , что делает процесс более гибким и технологичным, не требующим строгого контрол  и регулировани  времени приготовлени  смеси и ее отверждени  при

формообразовании в оснастке. Способ обеспечивает неограниченное увеличение срока хранени  засыпаемой смеси, устран ет опасность ее слеживани  и комковани , сохран ет посто нной в процессе изготовлени  стержней живучесть св зующего. Все это делает процесс более стабильным и легкоуправл емым . Введение св зующего путем пропитки плакированного наполнител  позвол ет, в первую очередь, произвести

отверждение поверхностного, рабочего сло  стержней, глубину которого можно регулировать временем пропитки и давлением , при котором подаетс  св зующее. Внутренн   часть стержн  может быть не

пропитана св зующим, что обеспечивает

беспреп тственное ее удаление из отливок.

Пропитанна  часть стержней после отверж . дени  св зующего имеет высокую манипул торную прочность (Ораст 0,4 - 0,5 МПа),

сразу после выемки из оснастки, однако при последующей естественной сушке стержней происходит ее разупрочнение до значений Ораст 0,15-0,2 МПа (после сушки на воздухе 3 ч). Таким образом, пропитанна 

часть стержн , не подвергша с  дополнительному упрочнению, будет также легко удал тьс  из отливок, снижа  трудоемкость , их выбивки.

Формирование стержней путем пропитки плакированного отвердителем наполнител  обеспечивает стабильность и равномерность структурообразовани  св зующего вследствие равномерного распределени  его по всему объему смеси.

Пропитка уплотненного наполнител  путем св зующего под давлением 0,03-0,5 МПа позвол ет изготовл ть особо сложные по конфигурации и массивные стержни и формы , поскольку в этом случае достигаетс  боле ни

интенсивное и качественное заполне- межзеренных пор смеси на значительной , в том числе труднодоступной, их

об

земной части. Охватыва  большие, чем

npi обычном давлении, площадь поверхно- CTI i и внутренний объем стержней, пропитка по ц давлением позвол ет уменьшить количество отверстий в стенке оснастки, через ко -орые проводитс  пропитка св зующим. неполной пропитке обеспечиваетс  сн чжение расхода св зующего в смеси.

Сущность за вл емого способа заклю- .ча тс  в следующем.

Зернистый наполнитель смеси, например кварцевый песок 2КО315, в бегунах или ло четном смесителе смешивают с жидким от ердителем св зующего, в который введена коагулирующа  его добавка катализатора . Количество вводимого Жидкого от юрдител  определ етс  требуемым временем пропитки наполнител  в оснастке и re/ еобразовани  св зующего, обеспечива- кп (им качественное формирование стержн 

Количество добавл емого в жидкий от- ве дитель катализатора коагул ции опреде- л втс  свойствами его материала и вр $менем, достаточным дл  качественного пе емешивани  наполнител  с жидким от- ве дителем, а также дл  образовани  равно иерной и твердой плакирующей пленки от (ердител ,

При перемешивании жидкий отверди- те/ ь с добавкой коагул нта плакирует зерна на юлнител  с образованием тонкой толщи- но, до 0,15 мм, сплошной пленки, котора  че ез заданное врем  вследствие коагул - ци 1 отвердител  переходит из жидкого в

ТВ

3TV

г/г

мерное и равномерное в смеси огеливание

рдое состо ние, прочно удержива сь на х зернах. При достижении времени коа-  ции отвердител  происходит одновреот

ердител , признаком которого  вл етс 

пр юбретение смесью хорошей сыпучести.

Дл  удалени  излишков влаги и более по жого отверждени  плакирующей пленки на юлнитель подвергают естественной, в те ение 12-24 ч, или ускоренной сушке при 60 -80°С в течение 2-3 ч.

Подготовленный указанным путем пла- ки юванный наполнитель через одно или не- ск лько небольших, диаметром 10-15 мм, ел ерстий, выполненных в стенке оснастки в м естах верхнего расположени  их рабочей по юсти, порци ми или непрерывно засыпают в оснастку. Качественное воспроизведе- ние конфигурации и равномерность уплотнени  смеси в оснастке достигают применением вибрации с амплитудой коле- 6ai 1ий 0,5-1,5 мм при частоте 50 Гц.

Дл  этого оснастку при засыпке устанавливают на вибростол. Признаком окончани  уплотнени  наполнител  в оснастке  вл етс  прекращение падени  его уровн  5 в отверстии дл  засыпки при включенной вибрации.

После засыпки и уплотнени  плакированный зернистый наполнитель, наход щийс  в оснастке, пропитывают св зующим

0 смеси. Пропитку осуществл ют через отверсти  в стенках оснастки диаметром 6-12 мм, выполненные с определенным шагом между собой и закрытые перед засыпкой и уплотнением металлической сеткой ( чейка

5 0,16-0,25 мм) или пробками, В зависимости от сложности и размеров изготовл емых стержней и форм пропитку производ т методом окунани  оснастки в раствор св зующего , либо подачей св зующего под

0 давлением 0,03-0,5 МПа, осуществл емой с помощью трубки с конусообразным наконечником , который плотно входит в отверсти  дл  пропитки. Необходимое давление на св зующее можно создать в стандартном

5 бачке с встроенным насосом, предназначенным дл  перекачки жидкостей.

Количество отверстий дл  пропитки определ етс  размерами и сложностью конфигурации рабочей полости оснастки,

0 методом пропитки, пропитывающей способностью св зующего и гелеобразующим действием отвердител , размерами зерен и степенью уплотнени  смеси.

В процессе пропитки под воздействием

5 отвердител , равномерно распределенного на зернах наполнител  в виде плакирующей пленки, происходит коагул ци , а затем и огеливание св зующего и формируемый стержень приобретает твердость и прочно0 сть. Полученной прочности ( 0,4-0,5 МПа) достаточно дл  последующих манипул ций со стержнем после его извлечени  из оснастки. Врем  огеливани  св зующего выбирают исход  из требуемой площади и

5 глубины пропитки смеси путем изменени  концентрации отвердител  в плакированном наполнителе. Технологически достаточным  вл етс  врем  огеливани  св зующего 30-60 с.

0 При пропитке под давлением, меньшим 0,03 МПа, св зующее не проникает в удаленные от места его подачи и труднодоступные карманы и поднутрени  в оснастке из-за тормоз щего действи  отвердител  и

5 наличи  воздушных пробок в указанных част х . В результате отдельные участки стержней сложной конфигурации оказываютс  не пропитанными. Давление более 0,5 МПа приводит к размыву поверхности стержней в местах пропитки и перерасходу св зующего из-за его утечки по линии разъема оснастки .

В за вл емом способе в качестве зернистого наполнител  смеси могут быть использованы кварцевый песок марок К016, К02, К0315 (ГОСТ 2138-84), се ный шамот зернистостью 0,25-0,63 мм, электрокорунд Мг 16-50 (ОСТ 2МТ-71-5-78).

В качестве св зующего смеси используютс  водоспиртовые гидролизованные растворы этилсиликата -32 или этилсиликата -40 (ГОСТ 26371-84) с концентрацией кремнезема 8-14 мас.% , готовое этилсиликат- ное св зующее марки ГС-12 или ГС 20Э, разбавленное водой до указанного содержани  кремнезема.

- В качестве жидкого отвердител  указанных св зующих растворов примен ют водные растворы жидкого стекла (ГОСТ 13078-81) плотностью 1200-1300 кг/м3. Катализатором коагул ции и огеливани  отвердител  могут служить феррохромовый шлак (ТУ 14-1195-74), нефелиновый шлам и другие отвердители жидкого стекла. .

После отверждени , извлечени  из оснастки и поверхностной подсушки стержни и формы подвергают поверхностному упрочнению путем пропитки различными упрочн ющими растворами с последующей их естественной или тепловой сушкой. При необходимости увеличени  прочности и глубины упрочн ющего сло  стержней провод т повторную упрочн ющую пропитку и увеличивают врем  их поверхностной подсушки. Дл  удалени  влаги, вносимой при пропитке св зующим и упрочн ющими растворами, стержни и формы подвергают окончательной тепловой сушке. .

За вл емый способ иллюстрируетс  следующими примерами.

и р и м е р 1. Кварцевый песок марки 2К0315 (ГОСТ 2138-74) плакируетс  жидким отвердителем-раствором жидкого стекла (ГОСТ 13078-81) модулем 3,1 и плотностью 1220 кг/м , в который введена добавка катализатора его коагул ции - феррохромовый шлак (ТУ14-1195-74). Количество отвердител  с катализатором, вз тых в соотношении 3:1 по массе, составл ет 3 % от массы песка. При плакировании перемешивание песка с жидким отвердителем ведетс  10 мин, коагул ци  отвердител  наступает через 15 мин. Плакированный песок подвергают ускоренной сушке при 70°С в течение 2,5 ч.

Подготовленный плакированный песок через отверстие диаметром 10 мм засыпаетс  в стержневой  щик, наход щийс  на вибростоле в собранном виде с проволочно-сварным каркасом, отдельными порци ми и уплотн етс  с помощью вибрации с амплитудой 0,8-1 мм при частоте 50 Гц. . Пропитку уплотненного плакированного песка, наход щегос  в  щике, производ т через отверстие в стенке оснастки диаметром 8 мм, закрытое металлической сеткой с  чейкой 0,2 х 0,2 мм. Отверсти  выполнены с шагом 50 мм друг от друга. Пропитку осуще0 ствл ют путем окунани  оснастки в св зующее - водно-спиртовой гидролизованный раствор ЭТС-40 (ГОСТ 26371-84) с концентрацией 12 мас.% кремнезема. Врем  пропитки составл ет 30 с, врем  отверждени 

5 стержн  в оснастке после пропитки - 15 с.

Отвержденный стержень вынимаетс 

из оснастки и после естественной сушки в

течение 2-3 ч, пропитываетс  жидкостекольным упрочн ющим раствором и оконча0 тельно высушиваетс  2,5 ч.

Подготовленные таким образом стержни использовали при изготовлении по выплавл емым модел м кварцевых форм и получении кабинетной художественной от5 ливки Конь с попоной.

П р и м е р 2. Плакирование, засыпка и уплотнение наполнител  в  щике провод тс  аналогично примеру 1. Дл  изготовлени  выбираетс  стержень сложной конфигура0 ции с поднутрением и выемкой, выполненными в оснастке отъемными част ми.

Пропитку осуществл ют через отверстие в стенке  щика диаметром 8 мм, закрытое резиновыми пробками перед

5 уплотнением смеси. Отверсти  выполнены с шагом 60 мм друг от друга. Пропитку осуществл ют путем подачи того же св зующе- . го под давлением 0,03 МПа с помощью трубки с уплотнительным конусообразным

0 наконечником, прижимаемым к отверсти м дл  пропитки. Давление создаетс  внутри нагнетательного бачка встроенным в него насосом и фиксируетс  манометром. Врем  отверждени  св зующего составл ет 25 с.

5 Дальнейшие упрочнение и сушку провод т аналогично примеру 1.

П р и м е р 3. Давление на св зующее составл ет. 0,23 МПа, отверсти  дл  пропитки выполнены с шагом 75 мм. Врем  отвер0 ждени  св зующего составл ет 40 с.

П р и м е р 4. Давление на св зующее составл ет 0,5 МПа, отверсти  дл  пропитки выполнены с шагом 90 мм. Врем  отверждени  св зующего - 60 с.

5 Дл  получени  сравнительных данных параллельно изготовл ли стержни согласно прототипу (см. таблицу).

Показател ми дл  сравнени  служили влажность, сыпучесть и живучесть исходной смеси, точность размеров, степень воспроиззедени  конфигурации стержней, измене ние массы отливки и трудоемкости удалени  единицы массы стержн  из отливки. Кроме того, определ ли врем  отверждени  св зующего при пропитке под различным да злением и прочность стержней при раст - же нии (на стандартных образцах-восьмер- ка с) до и после упрочнени ,

Степень воспроизведени  конфигурации стержней определ ли в % как отноше Hi/e площади их рабочей поверхности, ии/еющей точную конфигурацию и геомет рические размеры, к общей площади повер- хнэсти стержней.

Состав смеси, параметры изготовлени  и технологические свойства стержней по за-  в т емому способу и прототипу приведены в таблице.

Результаты сравнени  испытаний показывают , что за вл емый способ позвол ет в 1, -1,2 раза уменьшить массу и снизить тру- дозмкость изготовлени  отливок за счет по- вь шени  в 2-3 раза размерной точности, на 9-16% степени воспроизведени  конфигу- ра дни стержней и повышени  стабильности процесса их изготовлени , а также за счет обеспечени  значительно более легкого уд )лени  стержней из отливок. Повышение стабильности процесса изготовлени  стер- ей и форм достигаетс  за счет неограни- ценной живучести исходной смеси, разномерного и качественного ее уплотнени  в оснастке, равномерного распределени  отвердител  в объеме смеси, а также отдельного введени  св зующего в напол- нигель после его уплотнени .

Нар ду с уменьшением массы отливок, залвл емый способ позвол ет снизить до

минимума толщину их стенок, что обеспечивает повышение качества поверхности отливок . Снижение массы и толщины стенок художественных отливок существенно улучшает чистоту поверхности и качество их поверхностного рельефа и, тем самым, значительно повышает художественную ценность лить .

Ф.ормула изобретени 

Claims (2)

1. Способ изготовлени  литейных стержней и форм по холодной оснастке преимущественно дл  художественного лить , включающий засыпку в оснастку смеси на основе огнеупорного наполнител , ее уплотнение и химическое отверждение путем гелеобразовани  св зующего под воздействием отвердител  с последующей -их выемкой из оснастки и упрочн ющей поверхностной обработкой, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  массы и снижени  трудоемкости процесса получени  отливок за счет повышени  точности размеров, воспроизводимости конфигурации и стабильности процесса изготовлени  стержней и форм, обеспечени  легкого удалени  из отливок , предварительно огнеупорный наполнитель плакируют отвердителем св зующего и перевод т в сыпучее состо ние , затем свободной засыпкой заполн ют им оснастку и уплотн ют, после чего в оснастку ввод т св зующее смеси посредством пропитки наполнител .

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что пропитку св зующим осуществл ют под давлением 0,03-0,50 МПа.

Продолжение таблицы