RU2017562C1

RU2017562C1 - Ceramic multiple casting mold

Info

Publication number: RU2017562C1
Authority: RU
Inventors: А.Е. Гудзий; В.Н. Мохов; В.И. Гоголев
Original assignee: Научно-исследовательский машиностроительный институт
Priority date: 1990-12-06
Filing date: 1990-12-06
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: foundry. SUBSTANCE: mold has ceramic insert being a hollow can provided with grooves. The Gating system has insertion modifier of ceramic porous compound arranged to give rise to a reducing atmosphere which appears in the mold cavity at calcination. EFFECT: higher efficiency, improved durability. 4 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению корпусных отливок из нержавеющих сталей, получаемых преимущественно методом точного литья по выплавляемым моделям, и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности, связанных с литьем. The invention relates to foundry, in particular to the manufacture of case castings of stainless steels, obtained mainly by precision casting, and can be used in mechanical engineering and other industries related to casting.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является литейная многоместная керамическая форма, содержащая керамический блок с полостями для отливок, расположенных ярусами друг над другом, литниково-питающую систему, включающую литниковую воронку, прибыль и питатели, при этом в литниковой воронке размещен керамический вкладыш. Closest to the invention in technical essence is a casting multi-seat ceramic mold containing a ceramic block with cavities for castings arranged in tiers one above the other, a gate-feeding system including a gate funnel, profit and feeders, while a ceramic liner is placed in the gate hopper.

Однако указанная литейная многоместная форма предназначена для отливки мелких деталей из обычных углеродистых сталей. Литниковая система прототипа не обеспечивает повышения качества и надежности отливок из нержавеющих сталей. However, the specified multi-casting mold is intended for casting small parts from ordinary carbon steels. The prototype gating system does not improve the quality and reliability of stainless steel castings.

Цель изобретения - повышение качества корпусных отливок и их физико-механических свойств из нержавеющих сталей за счет увеличения жидкотекучести стали и снижения пленообразования. The purpose of the invention is to improve the quality of case castings and their physico-mechanical properties of stainless steels by increasing the fluidity of steel and reducing foaming.

Это достигается тем, что литейная многоместная керамическая форма снабжена вставкой модификатором из керамической пористой смеси, установленной в полости прибыли под дном керамического вкладыша, выполненного в виде стакана с фланцем, обращенного дном вниз, при этом внутренняя поверхность дна керамического вкладыша выполнена вогнутой, а на его боковых стенках выполнены симметричные проемы, суммарное сечение которых 1,3...1,7 суммарного сечения питателей, причем питатели каждого яруса отливок смещены относительно друг друга на 40...45^о.This is achieved by the fact that the foundry multi-seat ceramic mold is equipped with an insert modifier made of ceramic porous mixture installed in the profit cavity under the bottom of the ceramic liner, made in the form of a glass with a flange facing downward, while the inner surface of the bottom of the ceramic liner is made concave, and on it symmetrical openings are made on the side walls, the total cross-section of which is 1.3 ... 1.7 of the total cross-section of the feeders, and the feeders of each tier of castings are offset from each other by 40 ... 45 ^° .

Указанные признаки соответствуют критерию "существенные отличия". These signs meet the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлена схема литейной формы; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1. In FIG. 1 is a diagram of a mold; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a section bB in figure 1; figure 4 - section bb in figure 1.

Литейная форма состоит из керамического блока 1 с полостями для отливок 8, расположенных ярусами друг над другом, литниково-питающей системы, включающей литниковую воронку 2, прибыль 5 и питатели 7. The mold consists of a ceramic block 1 with cavities for castings 8, arranged in tiers one above the other, a gate-feeding system, including a gate funnel 2, profit 5 and feeders 7.

В полости литниковой воронки 2 размещен керамический вкладыш 3, расположенный симметрично керамическому блоку 1 и выполненный в виде стакана с фланцем, обращенным дном вниз, при этом внутренняя поверхность дна керамического вкладыша 3 выполнена вогнутой, а на его боковых стенках выполнены симметричные проемы 4. In the cavity of the gate funnel 2 there is a ceramic insert 3 located symmetrically to the ceramic block 1 and made in the form of a cup with a flange facing the bottom down, while the inner surface of the bottom of the ceramic insert 3 is made concave, and symmetrical openings 4 are made on its side walls.

Под дном вкладыша 3 расположена полость прибыльной части 5, оформленной в виде диска, по периметру диска расположены выступы, совмещенные с осями питателей 7 (фиг.3,4). Under the bottom of the liner 3 is the cavity of the profitable part 5, designed in the form of a disk, along the perimeter of the disk there are protrusions aligned with the axes of the feeders 7 (Fig. 3.4).

В полости прибыльной части 5 под дном керамического вкладыша 3 установлена вставка-модификатор из керамической пористой смеси. Полость прибыльной части 5 сопряжена с питателями 7, установленными на фланце отливки 8 (фиг.4). In the cavity of the profitable part 5, under the bottom of the ceramic insert 3, an insert-modifier of a ceramic porous mixture is installed. The cavity of the profitable part 5 is associated with feeders 7 mounted on the flange of the casting 8 (figure 4).

Керамический блок 1 устанавливается в опоку 9 и засыпается наполнителем 10. Технологическая цепочка литейной многоместной керамической формы строится в следующей последовательности. Вначале изготавливают восковые модели отливок 8, которые выполнены совместно с питателями 7, а также изготавливают литниковую воронку 2 и прибыльную часть 5. Затем производят стопочную вертикальную сборку элементов формы. Модельный блок может состоять из трех или четырех отливок. The ceramic block 1 is installed in the flask 9 and filled with filler 10. The technological chain of the foundry multi-seat ceramic mold is built in the following sequence. First, wax models of castings 8 are made, which are made together with feeders 7, and also a gate funnel 2 and a profitable part 5 are made. Then a stack vertical assembly of mold elements is performed. A model block may consist of three or four castings.

При сборке блока моделей должно соблюдаться одно непременное условие, при котором с целью рассредоточения тепловых узлов и снижения величин остаточных напряжений, питатели каждого яруса отливок смещены относительно друг друга на 40...45^о.When assembling the block of models, one indispensable condition must be met, under which, with the aim of dispersing thermal units and reducing residual stresses, the feeders of each tier of castings are shifted relative to each other by 40 ... 45 ^° .

Известно, что в зоне питателей происходит наибольший разогрев отливки, что способствует образованию в этих зонах тепловых узлов и наличия максимальных остаточных напряжений в отливках после охлаждения, что является причиной снижения надежности и прочности отливок. It is known that the largest heating of the casting occurs in the feeder zone, which contributes to the formation of thermal units in these zones and the presence of maximum residual stresses in the castings after cooling, which causes a decrease in the reliability and strength of the castings.

Например, при расположении питателей на одной оси по всей высоте блока образуется единый столб жидкого расплава, происходит местный локальный разогрев отливок в этой зоне. Из-за неравномерного охлаждения различных частей отливки и наличия больших остаточных напряжений происходит образование горячих трещин. Например, на фланце 7 расположены отверстия, наименьшая толщина стенки в их зоне 5 мм, именно в этой тонкой перемычке при охлаждении образуются микротрещины. For example, when the feeders are located on the same axis along the entire height of the block, a single column of liquid melt is formed, local castings are locally heated in this zone. Due to the uneven cooling of various parts of the casting and the presence of large residual stresses, the formation of hot cracks occurs. For example, holes are located on the flange 7, the smallest wall thickness in their zone is 5 mm, it is in this thin jumper that microcracks form during cooling.

При смещении питателей отливки относительно соседней в ярусе блока на 40. . . 45^о происходит рассредоточение тепловых узлов, снижаются внутренние напряжения в отливках, в результате чего указанные дефекты устраняются, при охлаждении блока в отливках формируется более равновесная структура, микротрещины в отливках устраняются, поэтому указанные признаки при сборке блоков являются обязательными и в то же время оптимальными.When the casting feeders are offset relative to the next block in the tier by 40.. . ⁴⁵ ° occurs dispersal of thermal units, internal stresses are reduced in castings, whereby said defects are eliminated, while cooling block castings formed more equilibrium structure, micro cracks in castings are eliminated, so the signs in the assembly blocks are required and at the same time optimal.

После сборки блока на поверхность восковых моделей наносят 5-6 слоев огнеупорного покрытия, сушат при комнатной температуре в течение 24 ч, а затем производят вытопку модельной массы в среде горячей воды при 90... 95^оС. Вытопленные блоки выдерживают в помещении цеха при 18...20^оС в течение 24 ч.After assembly of the block on the surface of the wax model is applied to layers 5-6 of the refractory coating was dried at room temperature for 24 hours and then produce melting out the model mass in an environment of hot water at 90 ... 95 ^° C of melted units kept in a room at shop 18 ... 20 ^° C for 24 hours

После сушки керамических блоков в полость прибыльной части 5 устанавливают вставку-модификатор 6, которую приклеивают термостойким клеем к донной части прибыльной части 5. Затем в полость литниковой чаши 2 устанавливают керамический вкладыш 3, который фланцем опирается на уступ литниковой чаши 2, а донной частью - на верхнюю поверхность вставки-модификатора 6. Собранный блок устанавливают в опоку 9, засыпают наполнителем 10 и направляют в прокалочную печь на обжиг форм при 800...850^оС в течение 3...4 ч. После обжига формы подаются на участок заливки, отливка деталей производится из специальной нержавеющей стали 12Х18Н9ТЛ, ГОСТ 977-88. Заполнение формы расплавом стали происходит следующим образом.After drying the ceramic blocks, a modifier insert 6 is installed in the cavity of the profitable part 5, which is glued with heat-resistant adhesive to the bottom of the profitable part 5. Then, a ceramic insert 3 is installed in the cavity of the sprue bowl 2, which flange rests on the ledge of the sprue bowl 2, and the bottom part - on the upper surface of the modifier insert 6. The assembled block is installed in the flask 9, filled with filler 10 and sent to the calcining furnace for firing the molds at 800 ... 850 ^о С for 3 ... 4 hours. After firing, the molds are fed to the casting area , parts are cast from special stainless steel 12X18H9TL, GOST 977-88. The filling of the mold with molten steel is as follows.

Металл из ковша вначале заполняет полость литниковой воронки 2 и керамического вкладыша 3. Затем через симметричные проемы 7, выполненные на боковых стенках вкладыша 3, заполняют полость прибыли 5 и отливки 8. The metal from the bucket first fills the cavity of the gate funnel 2 and ceramic liner 3. Then, through the symmetrical openings 7 made on the side walls of the liner 3, the cavity of profit 5 and castings 8 is filled.

Известно, что при плавке нержавеющих сталей на поверхности расплава образуется плотная окисная пленка, в результате чего происходит засорение сплава пленами, при этом снижается жидкотекучесть этих сплавов при заполнении форм, возрастает брак отливок по пленам и недоливам. It is known that during the melting of stainless steels a dense oxide film is formed on the surface of the melt, as a result of which the alloy becomes clogged with films, while the fluidity of these alloys decreases when filling molds, the marriage of castings on films and underfill increases.

При данной схеме заливки плотная пленка металла образуется на поверхности литниковой воронки 2, а наиболее очищенный металл поступает в полость формы через нижние проемы 4 вкладыша 3. Предлагаемая схема литниковой системы предусматривает принцип заливки из чайникового ковша, когда более очищенный металл попадает в полость формы из нижней части заливочного ковша. При перетекании металла из литниковой воронки в полость прибыльной части 5 металл попадает в восстановительную среду, так как в полости прибыльной части установлена вставка-модификатор, содержащая в составе газотворный элемент, например, в виде порошка каменного угля, который при прокалке форм выгорает, при этом создает в полости формы восстановительную среду и препятствует окислению расплава и образованию плен, в результате чего возрастает жидкотекучесть нержавеющих сталей. With this casting scheme, a dense metal film is formed on the surface of the gate 2 and the most purified metal enters the mold cavity through the lower openings 4 of the insert 3. The proposed gate system provides the principle of pouring from the teapot when the more refined metal enters the mold cavity from the bottom parts of the bucket. When the metal flows from the gate funnel into the cavity of the profitable part 5, the metal enters the reducing medium, since a modifier insert is installed in the cavity of the profitable part, containing a gas-generating element, for example, in the form of coal powder, which burns out when the forms are calcined, while creates a reducing medium in the mold cavity and prevents the oxidation of the melt and the formation of captures, as a result of which the fluidity of stainless steels increases.

По данным исследований наиболее эффективным средством борьбы с пленами в отливках из нержавеющих сталей является восстановительная среда. Таким образом, наличие в литейной форме вкладыша с проемами и восстановительной среды позволяет получать отливки из нержавеющих сталей высокого качества при стопочном расположении отливок в блоке литейной формы. Следует также отметить, что большое влияние на качество отливок при стопочном расположении отливок в блоке оказывает суммарное сечение проемов вкладыша 4 и питателей отливки 7. Для надежного питания отливок суммарное сечение проемов вкладыша должно составлять 1,3...1,7 суммарного сечения питателей отливок. According to research, the reducing medium is the most effective means of combating captivity in stainless steel castings. Thus, the presence of a liner with openings and a reducing medium in the casting mold makes it possible to obtain high-quality stainless steel castings when the castings are stacked in the mold block. It should also be noted that the overall cross-section of the openings of the liner 4 and the casting feeders 7 has a great influence on the quality of castings when the castings are stacked in the block. For reliable supply of castings, the total cross-section of the openings of the liner should be 1.3 ... 1.7 of the total cross-section of the feeders of the castings .

Если это отношение меньше 1,3, то в местах подвода питателей происходит перегрев отливок за счет увеличения проходного сечения проемов вкладыша, в результате чего возникают значительные тепловые узлы. Увеличение этого значения более 1,7 приводит к уменьшению проходного сечения проемов вкладыша, что приводит к ухудшению питания и качества, поэтому приведенные значения элементов питателей следует считать оптимальными. If this ratio is less than 1.3, then overheating of the castings occurs at the points of supply of the feeders due to an increase in the bore of the openings of the liner, resulting in significant thermal nodes. An increase in this value of more than 1.7 leads to a decrease in the bore of the openings of the liner, which leads to a deterioration in nutrition and quality, therefore, the given values of the elements of the feeders should be considered optimal.

Таким образом, наличие проемов во вкладыше 3 и создание восстановительной среды в полости прибыльной части 5 обеспечивает глубокую очистку расплава и препятствует образованию плотных окисных плен в расплавах из нержавеющих сталей, в результате чего увеличивается жидкотекучесть сталей при заполнении блока формы отливок. Thus, the presence of openings in the liner 3 and the creation of a reducing medium in the cavity of the profitable part 5 provides deep cleaning of the melt and prevents the formation of dense oxide films in stainless steel melts, as a result of which the fluidity of the steels increases when filling the casting mold block.

Внедрение в производство литейной многоместной керамической формы снижает брак отливок из нержавеющих сталей по пленам на 15...17%, повышает качество отливок и их физико-механические свойства, сокращает расход дорогостоящего материала на 20...22%. The introduction of multi-layered ceramic molds into production reduces the rejects of stainless steel castings by captivity by 15 ... 17%, improves the quality of castings and their physical and mechanical properties, and reduces the consumption of expensive material by 20 ... 22%.

Claims

CASTING MULTI-SITUATED CERAMIC FORM mainly for producing case castings from stainless alloys, containing a ceramic block with cavities for castings arranged in tiers one above the other and cavities of the gate-feeding system, including the gate funnel, profit and feeders, while a ceramic liner is placed in the gate hopper , characterized in that, in order to improve the quality of castings and their physical and mechanical properties by increasing the fluidity of steel and reduce film formation, it is equipped with an insert oh modifier of a ceramic porous mixture installed in the cavity of profit under the bottom of the ceramic liner, made in the form of a glass with a flange facing the bottom down, while the inner surface of the bottom of the ceramic liner is made concave, and on its side walls symmetrical openings are made, the total cross section of which is 1.3 - 1.7 of the total cross section of the feeders, and the feeders of each tier of castings are shifted relative to each other by 40 - 45 ^o .