RU2039629C1 - Method of antigravity casting of molten metal and device for its carrying out - Google Patents

Method of antigravity casting of molten metal and device for its carrying out Download PDF

Info

Publication number
RU2039629C1
RU2039629C1 SU5001482A RU2039629C1 RU 2039629 C1 RU2039629 C1 RU 2039629C1 SU 5001482 A SU5001482 A SU 5001482A RU 2039629 C1 RU2039629 C1 RU 2039629C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shell
molten metal
model
vacuum
around
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.Чэндли Джордж
Т.Картер Ричард
Original Assignee
Хитчинер Мануфакчуринг, Ко., Инк.
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 Хитчинер Мануфакчуринг, Ко., Инк. filed Critical Хитчинер Мануфакчуринг, Ко., Инк.
Application granted granted Critical
Publication of RU2039629C1 publication Critical patent/RU2039629C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D18/00—Pressure casting; Vacuum casting
    • B22D18/06—Vacuum casting, i.e. making use of vacuum to fill the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Casting Devices For Molds (AREA)
  • Dental Prosthetics (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Abstract

FIELD: foundry engineering. SUBSTANCE: method includes formation of expendable pattern of casting article. Pattern is made up of melting material expansible under heating. Further the pattern is covered with several layers of fireproof powder moulding material to control formation of thin fireproof shell with walls thickness not exceeding about 0,12 inches (3 mm). Covered pattern is heated to be removed from a thin shell. Further bearing agent made up of fireproof powder material is placed around a thin shell, mould space is evacuated. Pressure used for compacting bearing agent around a thin shell during mould space evacuation enables a shell to resist tensions during pouring. Further molten metal of fountain pouring is cast into evacuated mould space. Channel for molten metal feeding interacts with bottom placed source of molten metal and a shell is sustained in bearing agent. Device for carrying out the method has bearing agent made up of fireproof powder material placed in a body, fireproof shell for casting according to meltable patterns placed in bearing agent, bottom channel for molten metal feeding, mould space evacuating means, pressure means and means communicating molten metal feeding channel with the source during mould space evacuation and bearing agent under pressure to make molten metal flow upwards into evacuated mould space. Shell has a space formed by the mould walls with thickness of about 0,12 inches (3 mm). Bottom channel is placed outside the bearing agent to communicate mould space with bottom placed source of molten metal. Pressure means used for bearing agent compacting around a shell enables it to resist tensions during casting. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 16 cl, 6 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству, может быть использовано для получения отливок литьем по удаляемым моделям и касается сифонной разливки расплавленного металла с применением газопроницаемой оболочковой формы для литья по выплавляемым моделям, имеющей тонкую стенку, которая лучше выдерживает напряжения, создаваемые во время удаления модели, и которая удерживается в уплотненной опорной порошковой среде во время процесса разливки металла. The invention relates to foundry, can be used to obtain castings by casting on removable models and for siphon casting of molten metal using a gas-permeable shell mold for investment casting, which has a thin wall that can better withstand the stresses created during removal of the model, and which held in a compacted support powder medium during the metal casting process.

Способы вакуумной сифонной разливки с применением газопроницаемых оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям известны. Methods for vacuum siphon casting using gas-permeable shell molds for investment casting are known.

При изготовлении газопроницаемых жаропрочных оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям, связанных при высоких температурах, для применения при способах сифонной разливки сначала формуют множество расходуемых (например, расплавляемых) моделей отливаемого изделия и затем их собирают с соответствующими моделями литниковой системы для образования блока моделей или древовидной конфигурации. После этого блок моделей окружают частицами огнеупорного материала посредством попеременного окунания блока моделей в суспензию огнеупорного материала (состоит из порошка огнеупорного материала и соответствующего связующего раствора, способного затвердевать во время сушки в условиях окружающей среды) и припыливают или "обкладывают" порошком из более крупных частиц. Последовательность окунания и припыливания повторяют для образования многослойной огнеупорной оболочки, имеющей достаточную толщину, чтобы выдерживать напряжения, создаваемые во время последующих операций удаления модели, прокалки и сифонной разливки металла. In the manufacture of gas-permeable heat-resistant shell molds for investment casting, associated at high temperatures, for use in siphon casting methods, many consumable (for example, molten) models of the molded product are first formed and then assembled with the corresponding models of the gate system to form a model block or tree configurations. After that, the block of models is surrounded by particles of refractory material by alternately dipping the block of models in a suspension of refractory material (consists of a powder of refractory material and an appropriate binder solution that can solidify during drying under environmental conditions) and dust or “coat” with powder from larger particles. The dipping and dusting sequence is repeated to form a multilayer refractory shell having a sufficient thickness to withstand the stresses generated during subsequent operations of model removal, calcination and siphon casting of the metal.

В частности, операцию по удалению модели обычно осуществляют посредством обработки паром в автоклаве, при которой припыленный блок моделей помещают в паровой автоклав, нагретый до температуры в интервале примерно 275 350 F (135 177оС) для удаления модели из огнеупорной оболочки. До этого существовала проблема повреждения (т.е. растрескивание) огнеупорной оболочки во время стадии обработки паром в автоклаве в результате термического расширения модели (например, восковой) по отношению к огнеупорной оболочке. Пытаясь уменьшить проблему повреждения /например, растрескивание/ огнеупорной оболочки во время стадии обработки паром в автоклаве, увеличивали толщину оболочки, чтобы она лучше могла выдерживать эти напряжения. Увеличение толщины огнеупорной оболочки приводит к получению более тяжелых оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям, расходу значительного количества огнеупорного материала и увеличению стоимости литья. Кроме того, увеличение толщины огнеупорной оболочки требует проведения операции обработки паром в автоклаве в течение продолжительного времени для удаления модели из окруженного блока моделей. Обычно оболочковые формы для литья по выплавляемым моделям, которые применяют для литья сплавов на основе железа и других сплавов в соответствии с указанными запатентованными способами сифонной разливки, изготавливают для этой цели с толщиной стенки оболочки по крайней мере примерно 1/4 дюйма (6,4 мм).In particular, the pattern removal operation is usually carried out by steam autoclaving at which pripylenny block models are placed in a steam autoclave heated to a temperature in the range of about 275 350 F (135 177 ° C) to remove the pattern from the refractory shell. Prior to this, there was a problem of damage (i.e., cracking) of the refractory shell during the steam treatment step in the autoclave as a result of thermal expansion of the model (e.g., wax) with respect to the refractory shell. Trying to reduce the damage problem (for example, cracking) of the refractory shell during the autoclave steam treatment step, the shell thickness was increased so that it could better withstand these stresses. An increase in the thickness of the refractory shell leads to the production of heavier shell molds for investment casting, the consumption of a significant amount of refractory material and an increase in the cost of casting. In addition, increasing the thickness of the refractory shell requires an autoclave steam treatment operation for a long time to remove the model from the surrounded model block. Typically, investment casting shell molds that are used to cast iron-based alloys and other alloys in accordance with these patented siphon casting methods are made for this purpose with a shell wall thickness of at least about 1/4 inch (6.4 mm) )

В патенте США N 4791977, кл. В 22 D 18/06, 1988 описаны напряжения, создаваемые на огнеупорной оболочковой форме во время вакуумной сифонной разливки металла. В частности, в этом патенте указано, что на оболочке могут создаваться вредные напряжения в результате внутреннего металлостатического давления, создаваемого заливаемым в нее металлом, в сочетании с вакуумом, прилагаемым снаружи вокруг оболочковой формы во время процесса разливки. Такие напряжения в сочетании с высокими температурами металла в оболочковой форме могут вызывать смещение стенок оболочки, проникновение металла в стенки, утечку металла и полное повреждение оболочковой формы, особенно, если в оболочке имеются какие-либо дефекты в конструкции. Хотя предусмотрены средства для уменьшения таких напряжений на оболочковой форме литья по выплавляемым моделям (т. е. посредством создания перепада давления между внутренним каналом для заполнения формы и вакуумной камерой снаружи оболочки), однако от оболочковой формы для литья по выплавляемым моделям, применяемой в этом патенте, требуется, чтобы она имела толщину стенки, как в обычной оболочке, прочность для выдерживания напряжений во время удаления модели и заливки расплавленного металла. In US patent N 4791977, CL. 22 D 18/06, 1988 describes stresses generated on a refractory shell mold during vacuum siphon casting of a metal. In particular, this patent states that harmful stresses can be created on the shell as a result of the internal metallostatic pressure created by the metal being poured into it, in combination with the vacuum applied externally around the shell mold during the casting process. Such stresses in combination with high temperatures of the metal in the shell form can cause the walls of the shell to move, the metal to penetrate the walls, metal leakage and complete damage to the shell shape, especially if there are any structural defects in the shell. Although funds are provided to reduce such stresses on the shell mold investment casting (i.e., by creating a pressure differential between the internal channel to fill the mold and the vacuum chamber outside the shell), however, from the shell mold for investment casting used in this patent , it is required that it has a wall thickness, as in a conventional shell, strength to withstand stresses during removal of the model and pouring molten metal.

Целью изобретения является создание улучшенного и экономичного способа и устройства для сифонной разливки металла, в котором применяют огнеупорную оболочковую форму, имеющую стенки значительно уменьшенной толщины, тем не менее она меньше подвержена повреждению (например, растрескиванию) во время таких операций, как, например, удаление модели посредством обработки в автоклаве. The aim of the invention is to provide an improved and economical method and device for siphon casting of metal, which uses a refractory shell form having walls of significantly reduced thickness, however, it is less susceptible to damage (for example, cracking) during operations such as, for example, removal models by autoclaving.

Целью изобретения является также сокращение расхода связанного огнеупорного материала, необходимого для изготовления оболочковой формы для литья по выплавляемым моделям, увеличение количества отливок, которые можно изготавливать в одной оболочковой форме для литья по выплавляемым моделям, уменьшение напряжения, возникающего на оболочковой форме для литья по выплавляемым моделям из-за присутствия внутреннего металлостатического давления и условий приложения вакуума извне вокруг оболочки во время сифонной разливки. The aim of the invention is also to reduce the consumption of associated refractory material required for the manufacture of a shell mold for investment casting, increase the number of castings that can be made in one shell mold for investment casting, and to reduce the stress that occurs on the shell mold for investment casting due to the presence of internal metallostatic pressure and external vacuum conditions around the shell during siphon casting.

Целью изобретения также является создание улучшенного способа и устройства для сифонной разливки металла, при котором оболочковая форма для литья по выплавляемым моделям поддерживается во время разливки так, что исключается повреждение формы из-за напряжений, создаваемых во время разливки, позволяя тем самым заполнять большое количество форм и исключить утечку жидкого металла из них. The aim of the invention is also the creation of an improved method and device for siphon casting of metal, in which the shell mold for investment casting is supported during casting so that damage to the mold due to stresses created during casting is eliminated, thereby allowing to fill a large number of molds and eliminate the leakage of liquid metal from them.

Изобретение касается улучшенного экономичного способа и устройства для сифонной разливки, включающего в себя формование расходуемой модели отливаемого изделия, содержащей расплавляемый материал, который расширяется при нагреве, причем модель окружают порошковым формовочным материалом в несколько слоев с тем, чтобы регулировать образование огнеупорной оболочки, имеющей толщину стенок не выше примерно 0,12 дюйма (3 мм) вокруг модели, и после этого окруженную модель нагревают, например, посредством обработки паром в автоклаве для удаления модели из оболочки и образования литейной полости в форме. После прокаливания тонкой оболочки для придания форме требуемой прочности вокруг тонкой оболочковой формы размещают опорную среду из частиц огнеупорного материала, причем полость формы сообщается с нижним каналом для ввода расплавленного металла, расположенным снаружи опорной среды. The invention relates to an improved economical method and device for siphon casting, which includes molding a sacrificial model of a molded product containing a melt which expands when heated, the model being surrounded by several layers of powder molding material in order to control the formation of a refractory shell having wall thickness not higher than about 0.12 inches (3 mm) around the model, and then the surrounded model is heated, for example, by steam treatment in an autoclave to remove models from the shell and the formation of the casting cavity in the mold. After calcining the thin shell, in order to impart the required strength to the mold, a support medium made of particles of refractory material is placed around the thin shell mold, the mold cavity communicating with the lower channel for introducing molten metal located outside the support medium.

После того, как тонкая огнеупорная оболочковая форма будет окружена опорной средой из порошкового материала, полость формы вакуумируют, и одновременно прилагают давление к опорной среде для уплотнения опорной среды вокруг огнеупорной оболочки и опоры оболочки против действия напряжений, когда расплавленный металл заливают сифонным способом в вакуумированную полость литейной формы, при этом канал для впуска жидкого металла сообщается с источником жидкого металла. After the thin refractory shell mold is surrounded by a support medium of powder material, the mold cavity is evacuated, and at the same time pressure is applied to the support medium to seal the support medium around the refractory shell and the shell support against stresses, when the molten metal is siphoned into the evacuated cavity a mold, the channel for the inlet of liquid metal communicates with the source of the liquid metal.

Применение огнеупорной оболочковой формы, имеющей толщину стенок не свыше примерно 0,12 дюйма (3 мм) основано на том, что такие стенки тонкой оболочки лучше способны выдерживать нагрузки, создаваемые на нее в результате расширения модели во время удаления модели. В частности проницаемость тонких оболочковых форм увеличивается не прямо пропорционально уменьшению толщины стенок оболочки, но неожиданно и до значительной степени. Было обнаружено, что например, такие стенки тонкой оболочки (т.е. с толщиной стенок не свыше примерно 0,12 дюйма (3 мм) имеют более, чем в два раза и обычно больше, чем в три раза газопроницаемость подобной оболочковой формы, имеющей толщину стенок вдвое больше. The use of a refractory shell form having a wall thickness of not more than about 0.12 inches (3 mm) is based on the fact that such walls of a thin shell are better able to withstand the stresses created by it as a result of model expansion during model removal. In particular, the permeability of thin shell forms does not increase in direct proportion to the decrease in wall thickness of the shell, but unexpectedly and to a significant extent. It was found that, for example, such walls of a thin shell (i.e., with a wall thickness of not more than about 0.12 inch (3 mm) have more than two times and usually more than three times the gas permeability of such a shell shape having the wall thickness is twice as large.

Было обнаружено, что такая повышенная проницаемость оболочки уменьшает напряжения, создаваемые на оболочке во время удаления модели обработкой паром в автоклаве, за счет усиления проникновения в оболочку жидкой корки, расплавленной вначале на модели. Кроме того, повышенная проницаемость оболочковой формы сокращает время на удаление модели за счет упрощения проникновения пара к поверхности модели. It was found that such an increased permeability of the shell reduces the stresses created on the shell during the removal of the model by steam treatment in the autoclave, due to the increased penetration of the liquid crust into the shell, which was initially melted on the model. In addition, the increased permeability of the shell form reduces the time it takes to remove the model by simplifying the penetration of steam to the surface of the model.

Применение огнеупорной оболочковой формы, имеющей такую тонкую толщину стенок (т.е. не выше примерно 0,12 дюйма (3 мм) для осуществления изобретения также основано на открытии, что такая тонкая оболочковая форма может соответственно поддерживаться и выдерживать напряжения, создаваемые на ней во время перепада давления сифонной разливки, посредством упрочнения или уплотнения опорной среды из порошкового материала вокруг оболочки, причем одновременно вакуумируют полость литейной формы. The use of a refractory shell mold having such a thin wall thickness (i.e., not higher than about 0.12 inch (3 mm) for carrying out the invention is also based on the discovery that such a thin shell mold can accordingly be supported and withstand the stresses generated thereon the time of the differential pressure of the siphon casting, by hardening or compaction of the support medium of powder material around the shell, and at the same time the mold cavity is evacuated.

Например, тонкую оболочковую форму размещают в сыпучей порошкообразной опорной среде (например, сыпучий литейный песок), содержащейся в вакуумном корпусе, при этом средство для приложения давления перемещается относительно вакуумного корпуса и поддерживающей среды для уплотнения опорной среды вокруг оболочки, когда из вакуумного корпуса откачивают воздух для вакуумирования полости литейной формы. Средство для приложения давления может включать в себя подвижную стенку вакуумного корпуса, которую подвергают давлению окружающей среды снаружи относительному вакууму на внутренней стороне для уплотнения опорной среды вокруг оболочковой формы для опоры оболочки против напряжений, создаваемых во время заливки металла в форму. Либо средство для приложения давления может включать в себя для этой цели диафрагму при повышенном давлении, расположенную в контакте с опорной средой, для уплотнения опорной среды вокруг тонкой оболочки. For example, a thin shell mold is placed in a loose powdery support medium (for example, loose foundry sand) contained in a vacuum housing, while the means for applying pressure moves relative to the vacuum housing and the support medium to seal the support medium around the shell when air is evacuated from the vacuum housing for evacuation of the mold cavity. The means for applying pressure may include a movable wall of the vacuum housing, which is subjected to environmental pressure from the outside with a relative vacuum on the inner side to seal the support medium around the shell mold to support the shell against stresses generated when the metal is poured into the mold. Or, the means for applying pressure may include for this purpose a diaphragm at elevated pressure located in contact with the support medium to seal the support medium around the thin shell.

На фиг.1 изображен блок моделей; на фиг.2 разрез блока моделей после покрытия материала формы порошковым материалом; на фиг.3 разрез тонкой оболочковой формы после удаления блока моделей посредством обработки паром в автоклаве; на фиг.4 разрез устройства для сифонной разливки, в котором оболочковую форму размещают в уплотнительную порошковую опорную среду в вакуумном корпусе, а наружный канал для ввода жидкого металла в оболочковую форму погружают в расположенную снизу ванну расплава; на фиг.5 разрез устройства для сифонной разливки в соответствии с другим вариантом выполнения устройства; на фиг.6 разрез устройства для сифонной разливки в соответствии с еще одним вариантом исполнения. Figure 1 shows a block of models; figure 2 is a sectional view of the model block after coating the mold material with powder material; figure 3 is a section of a thin shell form after removing a block of models by steam treatment in an autoclave; figure 4 is a section of a device for siphon casting, in which the shell mold is placed in a sealing powder support medium in a vacuum housing, and the outer channel for introducing liquid metal into the shell mold is immersed in a molten bath located below; figure 5 is a section of a device for siphon casting in accordance with another embodiment of the device; Fig.6 section of a device for siphon casting in accordance with another embodiment.

На фиг. 1 показан блок 1 расходуемой модели, состоящий из центральной цилиндрической части 2, образующей стояк, и множества частей 3, определяющих полость литейной формы, причем каждая часть соединена с частью, образующей стояк, посредством соответствующей части 4, образующей литниковую систему. Части 3, образующие полость литейной формы, выполненные в форме отливаемого изделия или детали, и они разнесены вокруг периферии части 2, образующей стояк, и вдоль ее длины. Обычно каждую часть 3, образующую полость литейной формы, и ее соответствующую часть 4, образующую литниковую систему, изготавливают литьем под давлением и затем прикрепляют вручную (например, воском или клеем). In FIG. 1 shows a sacrificial model unit 1 consisting of a central cylindrical part 2 forming a riser and a plurality of parts 3 defining a mold cavity, each part being connected to a part forming a riser by means of a corresponding part 4 forming a sprue system. Part 3, forming the cavity of the mold, made in the form of a molded product or part, and they are spaced around the periphery of part 2, forming a riser, and along its length. Typically, each part 3 forming the cavity of the mold and its corresponding part 4 forming the gating system are injection-molded and then attached manually (for example, with wax or glue).

К нижнему концу части 2, образующей стояк, прикрепляют огнеупорную манжету 5 в форме усеченного конуса (например, воском или клеем). A refractory sleeve 5 in the form of a truncated cone (for example, wax or glue) is attached to the lower end of the riser portion 2.

Блок 1 моделей изготавливают из плавящегося твердого (непористого) материала, который расширяется при нагреве. Воск является предпочтительным материалом для блока моделей из-за его низкой стоимости и предсказуемых свойств. Воск модели плавится при температуре в интервале примерно 130 150 F (54 57оС). Важно выбирать вязкость воска для исключения растрескивания оболочки во время операции удаления модели (например, вязкость воска при температуре 270оС (77оС) должна быть меньше 1300 сП. В качестве материала модели можно также применять мочевину, которая плавится при температуре в интервале примерно 235 265 F (113 129оС).Block 1 models are made of a melting solid (non-porous) material that expands when heated. Wax is the preferred material for block models because of its low cost and predictable properties. The wax of the model melts at a temperature in the range of about 130 150 F (54 57 about C). It is important to select a viscosity of the wax to avoid cracking of the shell during the operation of removal of the model (e.g., the viscosity of the wax at 270 ° C (77 ° C) must be less than 1300 cP. As a material model may also be used urea, which melts at a temperature in the range of about 235 265 F (113 129 ° C).

Для реализации настоящего изобретения необязательно, чтобы различные части блока моделей были изготовлены из одного материала. To implement the present invention, it is not necessary that the various parts of the model block be made of the same material.

На фиг.2 показано, что блок 1 моделей окружен множеством слоев огнеупорного материала 6 для образования тонкой оболочки 7 вокруг него. Блок моделей окружают посредством повторного его окунания в огнеупорную суспензию, состоящую из огнеупорного порошка (например, циркон, окись алюминия) в связующем растворе, этилсиликате или коллоидном силиказоле, и небольшого количества органического пленкообразователя, увлажнителя и пеногасителя. После каждого окунания позволяют стечь лишней суспензии, а покрытие из суспензии на блоке моделей выглаживают или выравнивают сухими огнеупорными частицами. Соответствующие огнеупорные материалы для засыпки включают в себя гранулированный циркон, плавленный кварц, двуокись кремния, различные группы алюмосиликата, включая муллит, плавленный глинозем и подобные материалы. Figure 2 shows that the block 1 of the models is surrounded by many layers of refractory material 6 to form a thin shell 7 around it. The model block is surrounded by re-dipping it into a refractory slurry consisting of a refractory powder (e.g. zircon, alumina) in a binder solution, ethyl silicate or colloidal silicazole, and a small amount of an organic film-forming agent, humidifier, and antifoam. After each dipping, the excess suspension is allowed to drain, and the coating from the suspension on the model block is smoothed out or leveled with dry refractory particles. Suitable refractory materials for backfill include granular zircon, fused silica, silica, various groups of aluminosilicate, including mullite, fused alumina, and the like.

После каждого цикла окунания и обмазки покрытие из суспензии упрочняют с применением сушки нагнетаемым воздухом или других средств для образования огнеупорного слоя на блоке 1 моделей либо на ранее образованном огнеупорном слое. Этот цикл окунания, обмазки и сушки повторяют до тех пор, пока не образуется многослойная оболочка 7 с требуемой толщиной t стенок вокруг частей 3, образующих полость литейной формы. After each dipping and coating cycle, the suspension coating is hardened using drying with pumped air or other means to form a refractory layer on model block 1 or on a previously formed refractory layer. This cycle of dipping, coating and drying is repeated until a multilayer shell 7 is formed with the required wall thickness t around the parts 3 forming the mold cavity.

В соответствии с изобретением способ формирования оболочки (т.е. окунание, обмазка и сушка) регулируется для образования многослойной огнеупорной оболочки 7, имеющей максимальную толщину t стенок, не превышающую примерно 0,12 дюйма (3 мм) вокруг частей 3, образующих полость литейной формы. Эта толщина стенок обладает способностью приспособаливаться к напряжениям, создаваемым на оболочке во время удаления модели посредством обработки паром в автоклаве. Толщина стенок оболочки, не превышающая примерно 0,12 дюйма (3 мм), образуется или состоит из 4-5 слоев огнеупора, образованных при повторных циклах окунания, выглаживания и сушки. In accordance with the invention, the method of forming the shell (i.e. dipping, coating and drying) is controlled to form a multilayer refractory shell 7 having a maximum wall thickness t not exceeding about 0.12 inches (3 mm) around the parts 3 forming the casting cavity forms. This wall thickness has the ability to adapt to the stresses created on the shell during model removal by steam treatment in an autoclave. A shell wall thickness of not more than about 0.12 inch (3 mm) is formed or consists of 4-5 layers of refractory material formed by repeated dipping, smoothing and drying cycles.

На фиг.3 показана огнеупорная оболочка 7 после удаления блока 1 моделей посредством обработки паром в автоклаве. В частности, огнеупорная оболочка 7 расположена внутри парового автоклава 8 обычного типа. При удалении блока 1 модели остается тонкая огнеупорная оболочка 7, имеющая литейные полости 9, соединенные с центральным стояком 10 через соответствующие боковые литники 11. На этой стадии обработки стояк 10 открыт на нижнем и верхнем концах. Во время операции обработки в автоклаве окруженный блок 1 модели обрабатывают паром при температуре примерно 275 350 F (135 177оС), давление пара составляет примерно 88-110 фунт/кв.дюйм, в течение достаточного времени для выплавления блока 1 модели из огнеупорной оболочки 7.Figure 3 shows the refractory shell 7 after removing the block 1 models by steam treatment in an autoclave. In particular, the refractory shell 7 is located inside a steam autoclave 8 of a conventional type. When removing the model block 1, a thin refractory shell 7 remains, having casting cavities 9 connected to the central riser 10 through the corresponding side gates 11. At this stage of processing, the riser 10 is open at the lower and upper ends. In the processing operation time in the autoclave 1 is surrounded by the block models treated with steam at a temperature of about 275 350 F (135 177 ° C), the vapor pressure of approximately 88-110 pounds / square inch, for a sufficient time for the melting unit 1 of the model of refractory shell 7.

В частности, во время начальных стадий обработки паром в автоклаве расплавленная поверхностная планка расплавляется на блоке 1 модели во время прохождения пара через газопроницаемую огнеупорную оболочку 7. С течением времени оставшаяся часть 1 модели расплавляется и большая часть стекает из огнеупорной оболочки 7 через отверстие 12 в расположенной в нем манжете 5. In particular, during the initial stages of steam treatment in an autoclave, the molten surface strip is melted on the model block 1 during the passage of steam through the gas-permeable refractory shell 7. Over time, the remaining part 1 of the model is melted and most of it flows from the refractory shell 7 through the hole 12 in the located cuff 5 in it.

Было обнаружено, что указанная толщина стенок оболочки обладает высокой проницаемостью. Например, огнеупорная оболочка (прокаленная) при температуре примерно 1800 F (982оС), имеющая толщину стенки примерно 0,12 дюйма 3 мм (4 слоя огнеупора), обладает газопроницаемостью, превышающей больше, чем в два раза большую толщину (т.е. толщина стенок оболочки равна 0,25 дюйма (6,35 мм) и состоит из восьми огнеупорных слоев). В частности газопроницаемость прокаленной огнеупорной оболочки с толщиной стенок 0,12 дюйма (3 мм) равна 316-468 см3 N2/мин в сравнении с 80-120 см3 N2/мин для подобной оболочки с толщиной стенок 0,25 дюйма (6,35 мм).It was found that the specified wall thickness of the shell has a high permeability. For example, a refractory shell (calcined) at a temperature of about 1800 F (982 C), having a wall thickness of about 0.12 inch (3 mm 4 refractory layers) has a permeability exceeding more than twice the thickness (i.e. The shell wall thickness is 0.25 inches (6.35 mm) and consists of eight refractory layers). In particular, the gas permeability of a calcined refractory shell with a wall thickness of 0.12 inches (3 mm) is 316-468 cm 3 N 2 / min compared to 80-120 cm 3 N 2 / min for such a shell with a wall thickness of 0.25 inches ( 6.35 mm).

Предпочтительно изготовление прокаленной огнеупорной оболочки так, чтобы она имела газопроницаемость по крайней мере в три раза выше, чем у подобной оболочки, имеющей вдвое большую толщину стенок. Preferably, the calcined refractory sheath is made so that it has a gas permeability of at least three times higher than that of a similar sheath having twice the wall thickness.

Такая высокая газопроницаемость тонкой огнеупорной оболочки (с толщиной стенок не выше чем 0,12 дюйма (3 мм) увеличивает способность поглощать начальную расплавленную поверхностную пленку на блоке 1 модели, образованную во время обработки паром в автоклаве, для снятия любых напряжений, которые обычно создаются на оболочке в результате термического расширения блока модели относительно огнеупорной оболочки. В отличие от известной практики увеличения толщины стенок оболочки для выдерживания таких напряжений во время удаления модели было обнаружено, что уменьшенная (более тонкая) толщина стенок оболочки согласно настоящему изобретению обеспечивает значительно улучшенную реакцию на обработку паром в автоклаве с уменьшенной деформацией и повреждением, например растрескиванием оболочки. Уменьшаются не только деформация и повреждение оболочки, но также значительно сокращается время, необходимое для удаления модели посредством обработки паром в автоклаве, благодаря лучшему проникновению пара через высоко проницаемую оболочку, в результате ускоряется нагрев блока модели. Such high gas permeability of a thin refractory shell (with a wall thickness of not higher than 0.12 inches (3 mm) increases the ability to absorb the initial molten surface film on model block 1 formed during steam treatment in an autoclave to relieve any stresses that are usually created on thermal expansion of the model block relative to the refractory shell, in contrast to the well-known practice of increasing the wall thickness of the shell to withstand such stresses during model removal It has been found that the reduced (thinner) wall thickness of the shell according to the present invention provides a significantly improved response to steam treatment in an autoclave with reduced deformation and damage, such as cracking of the shell, not only the deformation and damage of the shell is reduced, but also the time required to remove models by steam treatment in an autoclave, due to the better penetration of steam through a highly permeable shell, as a result, the heating of the model block is accelerated.

Кроме того, как станет ясно из примеров, представленных в таблице, количество частиц огнеупорного материала, необходимое для огнеупорной оболочки 7, значительно уменьшается, поскольку применяют более тонкую толщину стенок оболочки. Благодаря этому значительно уменьшается стоимость литья, например достигается сокращение стоимости на 40-75% на основе экономии применяемого огнеупорного материала. In addition, as it becomes clear from the examples presented in the table, the number of particles of the refractory material required for the refractory shell 7 is significantly reduced, since a thinner wall thickness of the shell is used. Due to this, the cost of casting is significantly reduced, for example, a cost reduction of 40-75% is achieved based on the savings in the refractory material used.

Также применение тонкостенной оболочковой формы позволяет близко размещать части 3, образующие полость литейной формы, и литники 4, чтобы значительно увеличить количество отливок, чем то, которое можно получить в одной форме. Увеличивается общая производительность при уменьшенной стоимости подобным образом (за исключением толщины стенок). Also, the use of a thin-walled shell mold allows close placement of the parts 3 forming the cavity of the casting mold and the sprues 4 to significantly increase the number of castings than that which can be obtained in one mold. The overall productivity increases at a reduced cost in a similar way (with the exception of wall thickness).

После обработки паром в автоклаве оболочку прокаливают при температуре примерно 1800 F (982оС) в течение 90 мин.After steam autoclaving the shell is calcined at a temperature of about 1800 F (982 C) for 90 min.

В таблице представлены сравнительные данные, относящиеся к так называемому коэффициенту нагрузки (т.е. количество деталей, отливаемых в одной форме) для данной детали (например, коромысло для автомобиля, защелка оконной рамы и зажим), когда применяют толстостенные оболочки (т.е. оболочковая форма с толщиной стенки 0,25 дюйма (3 мм) и когда применяют тонкостенные оболочки согласно изобретению. Были приготовлены подобным образом толстостенная оболочка (9 погружений в суспензию обмазки) и тонкостенная оболочка (4-5 погружений в суспензию/обмазки) с применением одинаковых суспензий и обмазок (например, суспензия для начального погружения содержала плавленый кварц (15,2 мас. ) с размером частиц 200 меш и связующий коллоидный силикагель (56,9 мас.) с размером частиц 325 меш и воду (10,1 мас.), а при последующих погружениях суспензия содержала муллит Mulgarin® М-47 (15,1 мас.), плавленный кварц (25,2 мас.) с размером частиц 200 меш и циркон (35,3 мас.) с размером частиц 600 меш, этилсиликатный связующий (15,6 мас.) и изопропанол (8,8 мас.) и обмазку, состоящую в следующей последовательности циркона с размером частиц примерно 100 меш, муллита Mulgarin ® М-47 (6Ш меш) и для равновесия обмазку из муллита Mulgarin® М-47 с размером частиц примерно 25 меш. Оболочки обрабатывали паром в автоклаве и затем прокаливали. The table provides comparative data related to the so-called load factor (i.e. the number of parts cast in one mold) for a given part (e.g. rocker for a car, window frame latch and clamp) when thick-walled shells are used (i.e. a shell mold with a wall thickness of 0.25 inches (3 mm) and when thin-walled shells are used according to the invention. A thick-walled shell (9 dips in a coating slurry) and a thin-walled shell (4-5 dips in a suspension / plaster) were prepared in a similar manner. using the same suspensions and coatings (for example, the suspension for initial immersion contained fused silica (15.2 wt.) with a particle size of 200 mesh and a binder colloidal silica gel (56.9 wt.) with a particle size of 325 mesh and water (10.1 wt.), and during subsequent dives, the suspension contained Mulgarin® M-47 mullite (15.1 wt.), fused silica (25.2 wt.) with a particle size of 200 mesh and zircon (35.3 wt.) with a particle size 600 mesh, ethyl silicate binder (15.6 wt.) And isopropanol (8.8 wt.) And a coating consisting in the following sequence of zircon with a particle size of approximately about 100 mesh, Mulgarin ® M-47 mullite (6Sh mesh) and, for balance, a Mulgarin® M-47 mullite coating with a particle size of about 25 mesh. The shells were steamed in an autoclave and then calcined.

Также является сравнительной масса тонкостенной оболочки (т.е. с толщиной стенок 0,25 дюйма или 6,35 мм), применяемой раньше для деталей, и масса тонкостенной оболочки (с толщиной стенки примерно 10 дюймов или 2,54 мм) согласно изобретению
Из таблицы видно, что более тонкие оболочковые формы согласно изобретению значительно увеличивают коэффициент нагрузки (т.е. количество изделий, отливаемых в одной форме) и значительно уменьшают расход огнеупорного материала, необходимого для изготовления прокаленной оболочки. Все это достигается, а также достигаются эквивалентные или лучшие значения для деформации и повреждения форм во время операции обработки паром в автоклаве.Also, the comparative mass of a thin-walled shell (i.e., with a wall thickness of 0.25 inches or 6.35 mm) used previously for parts is also the mass of a thin-walled shell (with a wall thickness of about 10 inches or 2.54 mm) according to the invention
The table shows that the thinner shell molds according to the invention significantly increase the load factor (i.e. the number of products cast in one mold) and significantly reduce the consumption of refractory material necessary for the manufacture of the calcined shell. All this is achieved, and equivalent or better values are achieved for the deformation and damage of the molds during the steam treatment operation in the autoclave.

В соответствии с одним вариантом исполнения изобретения расплавленный металл заливают в тонкую оболочковую форму 7 (после прокаливания при температуре примерно 1800 F/982оС) методом сифонной разливки при перепаде давления (см. фиг. 4). В частности, тонкая оболочковая форма 7 поддерживается в опорной среде 13 из сыпучих огнеупорных частиц, содержащейся в вакуумном корпусе 14. Вакуумный корпус 14 включает в себя нижнюю опорную стенку 15, вертикальную боковую стенку 16 и подвижную верхнюю торцовую стенку 17, образующие вакуумную камеру 18. Нижняя стенка 15 и вертикальная боковая стенка 16 изготовлены из газонепроницаемого материала, например металла, тогда как подвижная верхняя торцовая стенка 17 содержит газопроницаемую (пористую) пластину 19, имеющую вакуумную нагнетательную камеру 20, соединенную с ней для образования вакуумной камеры 21 над (снаружи) газопроницаемой пластиной 19. Вакуумная камера 21 соединена с источником вакуума, например, вакуумным насосом 22 посредством трубопровода 23. Подвижная верхняя торцовая стенка 17 включает в себя уплотнение 24, расположенное по периферии, которое уплотнительно прилегает к внутренней поверхности вертикальной боковой стенки 16 с возможностью перемещения верхней торцовой стенки 17 относительно боковой стенки 16, причем между ними поддерживается вакуумный затвор.In accordance with one embodiment of the invention, molten metal is poured into a thin shell mold 7 (after calcination at a temperature of about 1800 F / 982 C) by pouring siphon with a differential pressure (see. FIG. 4). In particular, the thin shell form 7 is supported in the support medium 13 of loose refractory particles contained in the vacuum housing 14. The vacuum housing 14 includes a lower supporting wall 15, a vertical side wall 16 and a movable upper end wall 17 forming the vacuum chamber 18. The lower wall 15 and the vertical side wall 16 are made of a gas-tight material, for example metal, while the movable upper end wall 17 contains a gas-permeable (porous) plate 19 having a vacuum discharge chamber 20, connected to it to form a vacuum chamber 21 above (outside) the gas-permeable plate 19. The vacuum chamber 21 is connected to a vacuum source, for example, a vacuum pump 22 by means of a pipe 23. The movable upper end wall 17 includes a seal 24 located at the periphery which is sealed against the inner surface of the vertical side wall 16 with the possibility of moving the upper end wall 17 relative to the side wall 16, and between them a vacuum shutter is supported.

Во время сборки деталей для образования разливочного устройства 25 (см. фиг. 4) керамическая заполнительная трубка 26, расположенная в корпусе 14 и образующая нижний канал для ввода жидкого металла в полости 9 формы через стояк 10 и соответствующие литники 11, уплотнительно соединяется с манжетой 5 в форме усеченного конуса, когда форму помещают на нее. Огнеупорный колпачок 27 помещают на верхнюю часть оболочковой формы для закрытия верхнего конца стояка 10. Опорную среду 13 из сыпучего порошка огнеупорного материала (например, сыпучий литейный кремнистый песок с размером частиц примерно 60 меш) вводят в вакуумную камеру 18 вокруг прокаленной оболочки 7, при этом корпус 14 вибрирует для упрощения оседания опорной среды 13 в камере 18 вокруг оболочки 7. Затем в открытый верхний конец корпуса 14 устанавливают подвижную верхнюю торцовую стенку 17, при этом уплотнение 24 зацепляется с вертикальной боковой стенкой 16 и внутренней стороной газопроницаемой пластины 19, обращенной в направлении опорной среды 13 (см.фиг.4) и в контакте с ней. During assembly of parts for the formation of a filling device 25 (see Fig. 4), a ceramic filling tube 26 located in the housing 14 and forming a lower channel for introducing molten metal into the mold cavity 9 through the riser 10 and the corresponding gate 11 is sealed with a sleeve 5 in the form of a truncated cone when the form is placed on it. The refractory cap 27 is placed on the upper part of the shell mold to close the upper end of the riser 10. The support medium 13 of loose powder of refractory material (for example, loose cast siliceous sand with a particle size of about 60 mesh) is introduced into the vacuum chamber 18 around the calcined shell 7, while the housing 14 vibrates to facilitate the subsidence of the support medium 13 in the chamber 18 around the shell 7. Then, a movable upper end wall 17 is installed in the open upper end of the housing 14, while the seal 24 is engaged with the vertical side second wall 16 and the inner side of the gas permeable plate 19 facing towards the support media 13 (sm.fig.4) and in contact with it.

После сборки разливочное устройство 25 устанавливается над источником, например ванна 28 жидкого металла, который должен заливаться. Обычно жидкий металл содержится в разливочной емкости 29. Затем в вакуумную камеру 21 вакуумного конуса и, следовательно, в вакуумную камеру 18 втягивается вакуум через газопроницаемую пластину 19 посредством привода в действие вакуумного насоса 22. Вакуумирование камеры 18 приводит к вакуумированию полостей 9 литейной формы через тонкую газопроницаемую стенку оболочки. Уровень вакуума в камере 18 выбирают достаточный, чтобы засасывать жидкий металл вверх из ванны 28 в полости 9 формы, когда заполнительную трубку 26 погружают в жидкий металл. After assembly, the casting device 25 is mounted above the source, for example, a molten metal bath 28 to be poured. Typically, the liquid metal is contained in the casting container 29. Then, vacuum is drawn into the vacuum chamber 21 of the vacuum cone and, therefore, into the vacuum chamber 18 through the gas-permeable plate 19 by driving the vacuum pump 22. The chamber 18 is evacuated to evacuate the mold cavities 9 through a thin gas permeable wall of the shell. The vacuum level in the chamber 18 is selected sufficient to suck up the liquid metal upward from the bath 28 in the mold cavity 9 when the filling tube 26 is immersed in the liquid metal.

Когда вакуум затягивается в вакуумные камеры 18 и 21, верхняя торцовая стенка 17 подвергается атмосферному давлению (или давлению окружающей среды) на ее стороне снаружи периферийного уплотнения 24, при этом внутренняя сторона пластины 19 подвергается относительному вакууму. Этот перепад давления поперек верхней торцовой стенки 17 заставляет ее перемещаться вниз относительно боковой стенки 16 и заставляет пластину 19 создавать достаточное давление на опорной среде 13 для уплотнения опорной среды вокруг оболочки 7 и удержания ее от напряжений во время разливки. Таким образом, когда полости 9 литейной формы вакуумируют для втягивания расплавленного металла вверх из ванны 28, одновременно пластина 19 прилагает давление для уплотнения опорной среды 13 вокруг оболочки 7 для опоры ее против напряжений во время разливки металла. Величину давления, прилагаемого пластиной для уплотнения опорной среды, можно регулировать посредством регулирования уровня вакуума, устанавливаемого в вакуумной камере. When the vacuum is drawn into the vacuum chambers 18 and 21, the upper end wall 17 is subjected to atmospheric pressure (or environmental pressure) on its side outside the peripheral seal 24, while the inner side of the plate 19 is subjected to relative vacuum. This pressure drop across the upper end wall 17 causes it to move downward relative to the side wall 16 and causes the plate 19 to create sufficient pressure on the support medium 13 to seal the support medium around the shell 7 and keep it from stress during casting. Thus, when the mold cavities 9 are evacuated to draw molten metal upward from the bath 28, at the same time, the plate 19 exerts pressure to seal the support medium 13 around the shell 7 to support it against stresses during metal casting. The pressure applied by the plate to seal the support medium can be controlled by adjusting the level of vacuum installed in the vacuum chamber.

Как показано на фиг.4, расплавленный металл будет затягиваться вверх через заполнительную трубку 26, стояк 10 в полости 9 формы через боковые литники 11. Таким образом, расплавленный металл заливается в полости 9 формы методом вакуумной сифонной разливки. As shown in FIG. 4, the molten metal will be drawn upward through the filling tube 26, the riser 10 in the mold cavity 9 through the side gates 11. Thus, the molten metal is poured into the mold cavity 9 by vacuum siphon casting.

Когда в вакуумной камере устанавливается относительный вакуум, то верхний конец стояка 10 будет располагаться ближе всего к самому высшему уровню вакуума в камере 21. Опорная среда 13 будет действовать так, чтобы уменьшить уровень вакуума снаружи оболочки 7 вблизи ее нижней части. В результате напряжение, создаваемое на нижних частях оболочки 7, уменьшается. Такое уменьшение напряжения в сочетании с опорной оболочки 7 опорной средой 13 позволяет заливать расплавленный металл при высокой температуре методом сифонной разливки в тонкую оболочку 7 (имеющую толщину стенок не свыше примерно 0,12 дюйма или 3 мм) без перемещения стенок формы и проникновения расплавленного металла в стенку формы. When relative vacuum is established in the vacuum chamber, the upper end of the riser 10 will be located closest to the highest vacuum level in the chamber 21. The support medium 13 will act so as to reduce the vacuum level outside the shell 7 near its lower part. As a result, the voltage generated on the lower parts of the shell 7 decreases. Such a decrease in stress in combination with the support shell 7 by the support medium 13 allows the molten metal to be poured at high temperature by siphon casting into a thin shell 7 (having a wall thickness of not more than about 0.12 inches or 3 mm) without moving the mold walls and the molten metal penetrating into shape wall.

Если в оболочке 7 присутствует какое-либо небольшое отверстие или подобный дефект, то окружающая опорная среда 13 также будет препятствовать утечке расплавленного металла через дефект, причем в любом случае любая утечка будет ограничена зоной, смежной с оболочкой 7, для исключения повреждения разливочного устройства и для поддержания вакуума до тех пор, пока не затвердеют отливки. If any small opening or similar defect is present in the casing 7, then the surrounding support medium 13 will also prevent the leakage of molten metal through the defect, and in any case, any leakage will be limited to the zone adjacent to the casing 7 to prevent damage to the casting device and for maintaining a vacuum until the castings harden.

Как только расплавленный металл затвердеет в полостях 9 формы, разливочное устройство 25 перемещается вверх для удаления заполнительной трубки 26 из ванны 28 расплава. Затем верхнюю стенку 17 корпуса 14 удаляют на позиции разгрузки (не показана), чтобы позволить удалять опорную среду 13 и заполненную металлом оболочку 7 из вакуумной камеры 18. После охлаждения опорная среда 13 может рециркулировать для повторного ее использования в заливке другой оболочки. После удаления из вакуумной камеры 18 оболочку 7, заполненную металлом, оставляют охлаждаться до температуры окружающей среды. Оболочка легко удаляется от затвердевшей отливки благодаря ее тонкой толщине стенки. Например, охлаждение оболочки, заполненной металлом, часто заставляет оболочку просто отскакивать от отливки из-за термических напряжений, создаваемых на оболочке во время охлаждения. В общем требуется значительно меньше времени для удаления тонкой оболочки, чем для удаления оболочковых форм, имеющих большую толщину стенок, которые применяли раньше. Once the molten metal solidifies in the mold cavities 9, the casting device 25 moves upward to remove the filling tube 26 from the molten bath 28. Then, the upper wall 17 of the housing 14 is removed at the discharge position (not shown) to allow the support medium 13 and the metal-filled shell 7 to be removed from the vacuum chamber 18. After cooling, the support medium 13 can be recycled for reuse in filling another shell. After removal from the vacuum chamber 18, the shell 7 filled with metal is allowed to cool to ambient temperature. The shell is easily removed from the hardened casting due to its thin wall thickness. For example, cooling a shell filled with metal often causes the shell to simply bounce off the cast due to thermal stresses created on the shell during cooling. In general, significantly less time is required to remove a thin shell than to remove shell forms having a large wall thickness that were previously used.

Устройство 25 для разливки металла, показанное на фиг.5, отличается от разливочного устройства 25 на фиг.4 тем, что применяет кольцевой вакуумный колпак 30 вокруг корпуса 14 и гибкую газонепроницаемую мембрану 31, уплотнительно расположенную на открытом верхнем конце корпуса 14 (образуя подвижную верхнюю торцовую стенку корпуса) для приложения давления к опорной среде 13, когда корпус 14 вакуумируют. Вакуумный колпак 30 образует кольцевую камеру вокруг вакуумной камеры 18 корпуса 14 и она соединена с ней кольцевой секцией 32 корпуса с газопроницаемой (пористой) боковой стенкой. The metal casting device 25 shown in FIG. 5 differs from the casting device 25 in FIG. 4 in that it employs an annular vacuum cap 30 around the housing 14 and a flexible gas-tight membrane 31 sealed at the open upper end of the housing 14 (forming a movable upper end wall of the housing) for applying pressure to the support medium 13 when the housing 14 is evacuated. The vacuum cap 30 forms an annular chamber around the vacuum chamber 18 of the housing 14 and is connected to it by the annular section 32 of the housing with a gas-permeable (porous) side wall.

Когда вакуумную камеру вакуумируют, то также вакуумируются вакуумная камера 18 и литейные полости 9 оболочки 7. When the vacuum chamber is evacuated, the vacuum chamber 18 and the casting cavities 9 of the shell 7 are also evacuated.

Во время установления вакуума в вакуумной камере 18 гибкая газонепроницаемая мембрана 31 подвергается атмосферному давлению на наружной поверхности "а" и относительному вакууму на внутренней поверхности "б", заставляя мембрану 31 уплотнять опорную среду 13 из сыпучего огнеупорного материала вокруг тонкой оболочковой формы 7 для опоры ее против напряжений во время разливки металла, когда расплавленный металл вынужден течь вверх из расположенной внизу ванны расплава через заполнительную трубку 26, стояк 10 в полости 9 через литники. During the establishment of vacuum in the vacuum chamber 18, the flexible gas-tight membrane 31 is subjected to atmospheric pressure on the outer surface "a" and relative vacuum on the inner surface "b", forcing the membrane 31 to seal the support medium 13 of bulk refractory material around a thin shell mold 7 to support it against stresses during the casting of the metal, when the molten metal is forced to flow upward from the bottom of the molten bath through the filling tube 26, the riser 10 in the cavity 9 through the sprues.

На фиг. 6 показан еще один вариант конструкции разливочного устройства 25. Конструкция, показанная на фиг.6, отличается от конструкции на фиг.4 тем, что в ней применяют один или несколько круглых баллонов 33 с жидкостью под давлением, расположенных в контакте с опорной средой 13 из частиц огнеупорного материала, содержащейся в корпусе 14, для создания давления на опорной среде 13 для ее уплотнения вокруг тонкой оболочковой формы 7, когда полости 9 формы вакуумируют во время сифонной разливки. Корпус 14 включает в себя неподвижную верхнюю торцовую стенку 17, которая содержит газопроницаемую пластину 19, уплотненную с верхней частью корпуса 14 посредством уплотнения 24, и вакуумный конус, соединенный с пластиной 19. Вакуумная камера 21 наконечника 20 перекрывает газопроницаемую часть пластины 19 для вакуумирования вакуумной камеры корпуса посредством вакуумного насоса. In FIG. 6 shows another embodiment of the filling device 25. The construction shown in FIG. 6 differs from the construction in FIG. 4 in that it employs one or more round cylinders 33 of pressurized liquid in contact with the support medium 13 of particles of refractory material contained in the housing 14 to create pressure on the support medium 13 to seal it around the thin shell mold 7, when the mold cavity 9 is evacuated during siphon casting. The housing 14 includes a fixed upper end wall 17, which contains a gas-permeable plate 19 sealed to the upper part of the housing 14 by means of a seal 24, and a vacuum cone connected to the plate 19. The vacuum chamber 21 of the tip 20 overlaps the gas-permeable part of the plate 19 for evacuating the vacuum chamber housing by means of a vacuum pump.

После уплотнения верхней торцевой стенки 17 с корпусом 14 и вакуумирования камер 18 и 21 в баллон 33 нагнетают соответствующий газ, например сжатый воздух, из соответствующего источника через соответствующие газопроводы. Повышение давления в баллоне 33 создает давление на опорной среде 13 из частиц огнеупорного материала для ее уплотнения вокруг оболочки 7 и опоры против напряжений, создаваемых во время разливки. After sealing the upper end wall 17 with the casing 14 and evacuating the chambers 18 and 21, the corresponding gas, for example compressed air, is pumped into the cylinder 33 from the corresponding source through the corresponding gas pipelines. The increase in pressure in the cylinder 33 creates pressure on the support medium 13 from particles of refractory material to seal around the shell 7 and support against stresses created during casting.

Claims (17)

1. Способ антигравитационной разливки расплавленного металла, включающий изготовление плавкой модели, формирование оболочки посредством нанесения на модель нескольких слоев порошкового огнеупорного формовочного материала, удаление модели из оболочки, вакуумирование оболочки и втягивание расплавленного металла в оболочку снизу из источника, располагаемого под оболочкой, отличающийся тем, что плавкую модель изготавливают из материала, расширяющегося при нагреве, оболочку формируют с толщиной стенки, не превышающей 3 мм, модель удаляют из оболочки путем ее нагрева, после чего вокруг оболочки располагают огнеупорный порошковый опорный материал для поддержания оболочки, которую соединяют с каналом для подачи расплавленного металла, вакуумируют полость оболочки, а к опорному материалу одновременно с вакуумированием прилагают давление для его спрессовывания вокруг оболочки для опоры оболочки от напряжений в оболочке во время ее заливки. 1. The method of antigravity casting of molten metal, including the manufacture of a melting model, forming a shell by applying several layers of powder refractory molding material to the model, removing the model from the shell, evacuating the shell and drawing the molten metal into the shell from below from a source located under the shell, characterized in that the fusible model is made of a material that expands when heated, the shell is formed with a wall thickness not exceeding 3 mm, the model is deleted from the shell by heating it, after which a refractory powder support material is placed around the shell to support the shell, which is connected to the channel for supplying molten metal, the cavity of the shell is evacuated, and pressure is applied to the support material at the same time as vacuum to compress it around the shell to support the shell from stresses in the shell during its filling. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оболочку формируют с газопроницаемостью, большей чем в два раза, чем оболочка, имеющая в два раза большую толщину стенок. 2. The method according to claim 1, characterized in that the shell is formed with gas permeability greater than two times that of the shell having two times the wall thickness. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что оболочку формируют с газопроницаемостью, по крайней мере в три раза большей, чем оболочка, имеющая в два раза большую толщину стенок. 3. The method according to claim 1, characterized in that the shell is formed with a gas permeability of at least three times greater than the shell having a twice as large wall thickness. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавкую модель удаляют посредством ее обработки паром в автоклаве. 4. The method according to claim 1, characterized in that the fusible model is removed by steam treatment in an autoclave. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что оболочку и опорный материал размещают внутри герметичного корпуса, а средство для создания давления перемещают относительно герметичного корпуса. 5. The method according to claim 1, characterized in that the shell and supporting material are placed inside the sealed enclosure, and the means for creating pressure is moved relative to the sealed enclosure. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что корпус внутри вакуумируют, а снаружи прилагают атмосферное давление. 6. The method according to p. 1, characterized in that the housing is evacuated internally and atmospheric pressure is applied externally. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавкую модель изготавливают из материала, содержащего воск. 7. The method according to claim 1, characterized in that the fusible model is made of a material containing wax. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что плавкую модель изготавливают из материала, содержащего мочевину. 8. The method according to claim 1, characterized in that the fusible model is made of a material containing urea. 9. Способ антигравитационной разливки расплавленного металла, включающий изготовление плавкой модели, формирование оболочки посредством нанесения на модель нескольких слоев порошкового огнеупорного формовочного материала, удаление модели из оболочки, размещение ее в вакуумной камере, вакуумирование камеры и втягивание расплавленного металла в оболочку снизу из источника, располагаемого под камерой, отличающийся тем, что плавкую модель изготавливают из материала, расширяющегося при нагреве, оболочку формируют с толщиной стенки, не превышающей 3 мм, удаление модели из оболочки осуществляют путем обработки ее паром в автоклаве, после чего оболочку располагают в вакуумной камере впускным отверстием вниз, камеру заполняют огнеупорным порошковым материалом для поддержания оболочки, камеру соединяют с каналом для подачи расплавленного металла, который располагают снаружи вакуумной камеры, вакуумируют камеру для вакуумирования полости оболочки, при этом одновременно с вакуумированием камеры к опорному материалу прилагают давление для его спрессовывания вокруг оболочки для опоры оболочки от напряжений в оболочке в процессе ее заливки. 9. A method of antigravity casting of molten metal, including the manufacture of a melting model, forming a shell by applying several layers of powder refractory molding material to the model, removing the model from the shell, placing it in a vacuum chamber, evacuating the chamber and drawing the molten metal into the shell from below from a source located under the camera, characterized in that the fusible model is made of a material that expands when heated, the shell is formed with a wall thickness not rising 3 mm, the model is removed from the shell by steam treatment in an autoclave, after which the shell is placed in the vacuum chamber with the inlet down, the chamber is filled with refractory powder material to maintain the shell, the chamber is connected to the channel for supplying molten metal, which is placed outside the vacuum chamber the chamber is evacuated to evacuate the shell cavity, while at the same time as the chamber is evacuated, pressure is applied to the supporting material to compress it around the shells and a support for the shell of stresses in the sheath during its filling. 10. Устройство для антигравитационной разливки расплавленного металла, содержащее корпус для приема оболочки, средство для подачи расплавленного металла в оболочку, расположенное снизу, средство для сообщения оболочки с источником расплавленного металла, вакуум-систему, отличающееся тем, что устройство содержит порошковый огнеупорный опорный материал в корпусе вокруг оболочки и средство для приложения давления к опорному материалу для его спрессования вокруг оболочки для опоры оболочки от напряжений в оболочке во время ее заливки, а средство для подачи расплавленного металла расположено снаружи опорного материала, а толщина стенок оболочки не превышает 3 мм. 10. Device for antigravity casting of molten metal, comprising a housing for receiving the shell, means for supplying molten metal to the shell located below, means for communicating the shell with a source of molten metal, a vacuum system, characterized in that the device contains a powder refractory supporting material in case around the shell and means for applying pressure to the support material for compressing it around the shell to support the shell from stresses in the shell during its filling, and with the means for supplying molten metal is located outside the support material, and the wall thickness of the shell does not exceed 3 mm. 11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что средство для подачи расплавленного металла в оболочку выполнено в виде трубки, сообщенной одним концом с впускным отверстием оболочки и расположенной снаружи опорного материала. 11. The device according to claim 10, characterized in that the means for supplying molten metal to the shell is made in the form of a tube communicated at one end with the inlet of the shell and located outside the supporting material. 12. Устройство по п.10, отличающееся тем, что средство для приложения давления к опорному материалу выполнено в виде подвижной стенки корпуса для создания через него перепада давления во время вакуумирования оболочки. 12. The device according to claim 10, characterized in that the means for applying pressure to the supporting material is made in the form of a movable wall of the housing to create a pressure drop through it during evacuation of the shell. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что подвижная стенка средства для приложения давления к опорному материалу выполнена из газопроницаемого материала, расположена со стороны торца корпуса для взаимодействия с опорным материалом на внутренней поверхности и имеет вакуумный колпак, расположенный на ее наружной поверхности для создания вакуума в нем путем откачивания воздуха с внутренней стороны стенки через газопроницаемый материал. 13. The device according to p. 12, characterized in that the movable wall of the means for applying pressure to the supporting material is made of a gas-permeable material, is located on the side of the housing end to interact with the supporting material on the inner surface and has a vacuum cap located on its outer surface for creating a vacuum in it by pumping air from the inside of the wall through a gas-permeable material. 14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что подвижная стенка выполнена из газонепроницаемого гибкого материала на стороне торца корпуса. 14. The device according to p. 12, characterized in that the movable wall is made of a gas-tight flexible material on the side of the end face of the housing. 15. Устройство по п.10, отличающееся тем, что средство для приложения давления к опорному материалу выполнено в виде баллона, расположенного с возможностью взаимодействия с опорным материалом. 15. The device according to claim 10, characterized in that the means for applying pressure to the supporting material is made in the form of a cylinder located with the possibility of interaction with the supporting material. 16. Устройство по п.10, отличающееся тем, что в качестве опорного материала используют песок. 16. The device according to claim 10, characterized in that sand is used as a reference material. 17. Устройство для антигравитационной разливки расплавленного металла, содержащее корпус, оболочку, средство для подачи расплавленного металла в оболочку, расположенное снизу, средство для сообщения облочки с источником расплавленного металла, вакуум-систему, отличающееся тем, что устройство содержит порошковый огнеупорный опорный материал вокруг оболочки, размещенный в вакуумной камере, сообщенной с вакуум-системой и образованной в корпусе и средство для приложения давления к опорному материалу для его спрессовывания вокруг оболочки для опоры оболочки от напряжений в оболочке во время ее заливки, при этом опорный материал располагают в вакуумной камере, толщина стенок оболочки не превышает 3 мм, средство для подачи расплавленного металла расположено снаружи вакуумной камеры. 17. Device for antigravity casting of molten metal, comprising a housing, a shell, means for supplying molten metal to a shell located below, means for communicating a shell with a source of molten metal, a vacuum system, characterized in that the device contains a powder refractory supporting material around the shell placed in a vacuum chamber in communication with the vacuum system and formed in the housing and means for applying pressure to the support material for compressing it around the shells for supporting the shell on the stress in the shell during its filling, wherein the support material is disposed in the vacuum chamber, the thickness of the shell wall does not exceed 3 mm, means for supplying molten metal is arranged outside the vacuum chamber.
SU5001482 1990-09-06 1991-09-05 Method of antigravity casting of molten metal and device for its carrying out RU2039629C1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US57931990A 1990-09-06 1990-09-06
US579319 1990-09-06

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2039629C1 true RU2039629C1 (en) 1995-07-20

Family

ID=24316424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5001482 RU2039629C1 (en) 1990-09-06 1991-09-05 Method of antigravity casting of molten metal and device for its carrying out

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP0474078B1 (en)
JP (1) JPH07110404B2 (en)
CN (1) CN1047547C (en)
AU (1) AU635858B2 (en)
BR (1) BR9103830A (en)
CA (1) CA2049228C (en)
DE (1) DE69114954T2 (en)
MX (1) MX173895B (en)
RU (1) RU2039629C1 (en)
YU (1) YU47814B (en)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5303762A (en) * 1992-07-17 1994-04-19 Hitchiner Manufacturing Co., Inc. Countergravity casting apparatus and method
US5509458A (en) * 1993-01-19 1996-04-23 Hitachi Metals, Ltd. Vacuum casting apparatus and method using the same
JPH0818122B2 (en) * 1993-02-02 1996-02-28 第一鋳造株式会社 Vacuum shell mold casting method
GB9724568D0 (en) * 1997-11-19 1998-01-21 Castings Dev Centre The Investment casting
US8312913B2 (en) 2005-02-22 2012-11-20 Milwaukee School Of Engineering Casting process
CN101386066B (en) * 2008-10-27 2010-06-09 秦中林 Method for casting the iron and steel casting on extrusion machine
CN101850401A (en) * 2010-05-31 2010-10-06 上虞新达精密铸造有限公司 Fired mold and precision casting process utilizing same
CN102806314A (en) * 2012-09-03 2012-12-05 贵州安吉航空精密铸造有限责任公司 Casting method for aluminum alloy thin-wall fine-hole casting
US9498819B2 (en) * 2013-03-14 2016-11-22 Hitchiner Manufacturing Co., Inc. Refractory mold and method of making
US9481029B2 (en) 2013-03-14 2016-11-01 Hitchiner Manufacturing Co., Inc. Method of making a radial pattern assembly
US9486852B2 (en) 2013-03-14 2016-11-08 Hitchiner Manufacturing Co., Inc. Radial pattern assembly
US8931544B2 (en) * 2013-03-15 2015-01-13 Metal Casting Technology, Inc. Refractory mold
KR101367200B1 (en) * 2013-05-08 2014-02-26 지정욱 Process for duplex casting and process for duplex casting apparatus thereof
CN104399891A (en) * 2014-11-27 2015-03-11 温州兰理工科技园有限公司 Casting method combining investment precise shell-making process with vacuum suction molding technology
CN104972066A (en) * 2015-06-15 2015-10-14 江苏万恒铸业有限公司 Thin-shell sand culturing casting simple technology
CN106513635B (en) * 2016-12-16 2019-02-05 上海华培动力科技股份有限公司 Double-layer hollow cylinder fusible pattern formwork structure for high-temperature alloy process for suction casting
CN109719277A (en) * 2017-10-30 2019-05-07 科华控股股份有限公司 The anti-gravity feeding shell structure of heat resisting steel volute process for suction casting
CN109465399B (en) * 2018-12-26 2023-11-21 广东富华铸锻有限公司 Gating system with speed reducer shell sand core structure
JP6915206B2 (en) * 2019-08-26 2021-08-04 呉政寛 Molten forging method for thin-walled shell molds
CN114309474A (en) * 2022-03-14 2022-04-12 成都航宇超合金技术有限公司 Investment casting process of small and medium-sized single crystal turbine blades

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1119223A (en) * 1964-07-09 1968-07-10 Dynamit Nobel Ag Process for the production of precision casting moulds
US3900064A (en) * 1972-12-04 1975-08-19 Hitchiner Manufacturing Co Metal casting
IT1121553B (en) * 1979-06-01 1986-04-02 Cattaneo Leopoldo ELASTIC BANDS AND / OR SCRAPER FOR THERMAL ENGINES AND / OR FOR SEALS OF ANY KIND, WITH PERIPHERAL RIGIDITY AND DEFORMATION IN HOT OPERATION CONTROLLED THROUGH CARVINGS, HOLES, LIGHTENINGS AND CRACKS PRACTICED ON THE SURFACES OF THE LEVEL OF THE LEVEL OF THE FLEE LEAD OF THE PASTA LEAD. FOR THEIR PRODUCTION
US4340108A (en) * 1979-09-12 1982-07-20 Hitchiner Manufacturing Co., Inc. Method of casting metal in sand mold using reduced pressure
US4589466A (en) * 1984-02-27 1986-05-20 Hitchiner Manufacturing Co., Inc. Metal casting
US4791977A (en) * 1987-05-07 1988-12-20 Metal Casting Technology, Inc. Countergravity metal casting apparatus and process
IN170880B (en) * 1987-05-07 1992-06-06 Metal Casting Tech

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 4791977, кл. B 22D 18/06, 1988. *

Also Published As

Publication number Publication date
MX173895B (en) 1994-04-07
JPH04270024A (en) 1992-09-25
EP0474078A1 (en) 1992-03-11
CA2049228A1 (en) 1992-03-07
EP0474078B1 (en) 1995-11-29
AU635858B2 (en) 1993-04-01
YU47814B (en) 1996-01-09
CN1047547C (en) 1999-12-22
AU8249591A (en) 1992-03-12
DE69114954D1 (en) 1996-01-11
BR9103830A (en) 1992-05-19
YU149191A (en) 1994-06-24
CN1059485A (en) 1992-03-18
CA2049228C (en) 1996-10-15
DE69114954T2 (en) 1996-07-18
JPH07110404B2 (en) 1995-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2039629C1 (en) Method of antigravity casting of molten metal and device for its carrying out
US5069271A (en) Countergravity casting using particulate supported thin walled investment shell mold
JP3234049B2 (en) Antigravity casting apparatus and method
EP1551578B1 (en) Method of heating casting mold
US5524696A (en) Method of making a casting having an embedded preform
EP0574620A1 (en) Investment casting of metal matrix composites
US3705615A (en) Metal casting processes with vacuum and pressure
US5271451A (en) Metal casting using a mold having attached risers
US3336970A (en) Methods of casting
US6766850B2 (en) Pressure casting using a supported shell mold
JPS6277148A (en) Method and apparatus for full mold casting by quick solidification
JPS62220241A (en) Casting mold and vacuum casting method using said casting mold
WO1994020240A1 (en) Vacuum suction casting apparatus and method using the same
JPH02104461A (en) Vacuum anti-gravity type casting device and method for casting thin part
SU1694312A1 (en) Method of producing monolithic casting molds with use of consumable patterns
KR19990077011A (en) Method for manufacturing castings and apparatus thereof
SU1060294A1 (en) Method of sand-mould casting with backpressure
SU1122399A1 (en) Method of manufacturing casting mould by vacuum moulding and device for effecting same
US4002196A (en) Method for forming an equalized layer to a shaping surface of a mold
JPH09239517A (en) Reduced pressure suction casting apparatus
JPH048136B2 (en)
JP2000015423A (en) Pressure reducing suction type casting apparatus
JPH02295669A (en) Suction casting method
JPH0459164A (en) Pressurized casting apparatus
JPH038550A (en) Suction casting method