RU2041766C1

RU2041766C1 - Method of manufacturing ingots

Info

Publication number: RU2041766C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Черный; А.А. Черный
Original assignee: Пензенский Политехнический Институт
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1995-08-20

Abstract

FIELD: foundry engineering. SUBSTANCE: mould is made up by means of ramming sand in space between pattern and flask. Surface of frozen mould is coated with fireproof paint. After molten metal is poured and hardened in a mould, frozen liquid of used mould is melted and used again for manufacturing new mould. EFFECT: enhanced economic efficiency and productivity, reduced power consumption. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления отливок из легкоплавких сплавов и минеральных материалов, в частности пористых металлических и неметаллических отливок для строительных конструкций. The invention relates to metallurgy and can be used for the manufacture of castings from fusible alloys and mineral materials, in particular porous metal and nonmetallic castings for building structures.

Известен способ изготовления отливки путем заливки жидкого металла в разовые литейные формы, полученные из уплотненных облицовочных и наполнительных смесей, которые содержат наполнитель и увлажняющие компоненты. При приготовлении формовочных смесей вначале в смеситель подают сухой наполнитель, затем вводят увлажняющие компоненты, например воду и жидкое стекло. Смесь перемешивают и транспортируют на участок изготовления форм. После нанесения смесей на модель и их уплотнения облицовочный слой формы подсушивают с помощью нагревательных устройств (Куманина И.Б. Литейное производство. M. Машиностроение, 1971, с. 150). A known method of manufacturing a casting by pouring liquid metal into single casting molds obtained from compacted facing and filling mixtures that contain filler and moisturizing components. When preparing the molding mixtures, a dry filler is first supplied to the mixer, then moisturizing components, for example water and water glass, are introduced. The mixture is mixed and transported to the mold manufacturing site. After applying the mixtures to the model and their compaction, the facing layer of the mold is dried using heating devices (Kumanina IB, Foundry. M. Mechanical Engineering, 1971, p. 150).

Недостатками этого способа изготовления отливки являются высокая трудоемкость смесеприготовления и получения формы, загрязнение окружающей среды при выбивке формы после затвердевания в ней металла, большие энергозатраты. The disadvantages of this method of manufacturing a casting are the high complexity of the mixture preparation and obtaining the mold, environmental pollution when knocking the mold after the solidification of the metal in it, high energy consumption.

Наиболее близок к изобретению способ изготовления отливки, включающий последовательное заполнение оснастки облицовочной и наполнительной смесями, содержащими увлажняющее вещество, уплотнение смеси, замораживание облицовочного слоя, извлечение модели, сборку формы и заливку жидкого металла в собранную форму (авт.св. N 428843, кл. В 22 С 9/00, 1975). Closest to the invention is a method of manufacturing a casting, comprising sequentially filling the equipment with facing and filling mixtures containing a moisturizing substance, compacting the mixture, freezing the facing layer, removing the model, assembling the mold and pouring the molten metal into the assembled mold (ed. St. N 428843, cl. B 22 C 9/00, 1975).

Недостатки такого способа изготовления отливки высокая трудоемкость получения формы, недостаточная скорость охлаждения отливки в связи с применением формовочных материалов с высокими теплоизоляционными свойствами, загрязнение окружающей среды при выбивке формы. The disadvantages of this method of manufacturing castings are the high complexity of obtaining the mold, the insufficient cooling rate of the casting in connection with the use of molding materials with high thermal insulation properties, environmental pollution during knocking molds.

Цель изобретения снижение трудоемкости получения формы, уменьшение стоимости формы и отливки, улучшение экологических условий, ускорение затвердевания залитого в форму материала, повышение механических свойств отливки. The purpose of the invention is to reduce the complexity of obtaining the mold, reducing the cost of the mold and casting, improving environmental conditions, accelerating the solidification of the cast material, increasing the mechanical properties of the casting.

Это достигается тем, что в предлагаемом способе изготовления отливки, включающем изготовление формы, заливку в форму жидкого материала, форму изготавливают из замороженной жидкости и в эту форму заливают жидкий материал, причем заливку расплава в форму производят при температуре поверхности формы ниже температуры плавления замороженной жидкости в форме. This is achieved by the fact that in the proposed method of manufacturing a casting, which includes making a mold, pouring a liquid material into a mold, the mold is made of frozen liquid and liquid material is poured into this mold, the melt being cast into the mold at a mold surface temperature below the melting temperature of the frozen liquid in form.

Предлагаемый способ изготовления отливки отличается также тем, что форму изготавливают путем замораживания воды на поверхности модели или путем уплотнения снега в пространстве между моделью и опокой, или путем уплотнения смеси снега и зернистого огнеупорного материала в пространстве между моделью и опокой. Кроме того, поверхность замороженной формы покрывают огнеупорной краской, после заливки расплава и его затвердевания в форме замороженную жидкость использованной формы плавят и повторно используют для изготовления новой формы. The proposed method for manufacturing castings is also characterized in that the mold is made by freezing water on the surface of the model or by compacting snow in the space between the model and the flask, or by sealing a mixture of snow and granular refractory material in the space between the model and the flask. In addition, the surface of the frozen mold is coated with refractory paint, after pouring the melt and solidifying it in the mold, the frozen liquid of the used mold is melted and reused to make a new mold.

При изготовлении отливки предлагаемым способом может быть несколько вариантов технологического процесса. In the manufacture of casting by the proposed method, there may be several process options.

Первый вариант: модель покрывают разделительным слоем, например техническим вазелином, и форму изготавливают путем замораживания воды на поверхности модели, причем вода может быть загрязненной частицами других веществ, в ледяную форму заливают расплав материала; образовавшуюся отливку извлекают из формы, нерасплавившуюся часть формы плавят, например, горячей водой или путем нагрева, и полученную жидкость повторно используют для изготовления новой формы. The first option: the model is covered with a separation layer, for example, technical petroleum jelly, and the mold is made by freezing water on the surface of the model, moreover, the water can be contaminated with particles of other substances, the molten material is poured into the ice form; the resulting cast is removed from the mold, the non-molten portion of the mold is melted, for example, with hot water or by heating, and the resulting liquid is reused to make a new mold.

Второй вариант: форму изготавливают путем уплотнения снега в пространстве между моделью и опокой, причем используют естественный снег или полученный из воды по технологии производства мороженого; в полученную форму заливают расплав материала; после затвердевания материала отливку извлекают и доплавляют форму, если форма не полностью расплавилась от тепла, получаемого от отливки. The second option: the mold is made by compacting snow in the space between the model and the flask, using natural snow or obtained from water using ice cream production technology; the molten material is poured into the obtained form; after the material has hardened, the casting is removed and the mold is melted if the mold is not completely melted from the heat received from the casting.

Третий вариант: форму изготавливают путем уплотнения смеси снега и зернистого огнеупорного материала в пространстве между моделью и опокой, а далее выполняют те же операции, которые следуют при втором варианте. The third option: the mold is made by compacting a mixture of snow and granular refractory material in the space between the model and the flask, and then perform the same operations that follow with the second option.

Четвертый вариант: получают замороженную форму в виде ледяной конструкции, уплотненного снега, уплотненной смеси снега и зернистого огнеупорного материала и поверхность замороженной формы покрывают огнеупорной краской; далее выполняют операции, изложенные во втором варианте технологического процесса. Fourth option: get the frozen form in the form of an ice structure, compacted snow, a compacted mixture of snow and granular refractory material and the surface of the frozen form is coated with refractory paint; then perform the operations described in the second embodiment of the process.

Во всех случаях основным компонентом материала формы является замороженная жидкость, в форму из замороженной жидкости заливают жидкий материал, заливку расплава в форму производят при температуре поверхности формы ниже температуры плавления замороженной жидкости в форме (при температуре 200-273 К). In all cases, the main component of the mold material is frozen liquid, liquid material is poured into the mold from the frozen liquid, melt is poured into the mold at the surface temperature of the mold below the melting temperature of the frozen fluid in the mold (at a temperature of 200-273 K).

После заливки расплава и его затвердевания в форме замороженную жидкость использованной формы плавят и повторно используют для изготовления новой формы. При применении третьего и четвертого вариантов можно снижать теплопроводность формы. After pouring the melt and solidifying it in the form, the frozen liquid of the used form is melted and reused for the manufacture of a new form. When applying the third and fourth options, it is possible to reduce the thermal conductivity of the form.

Способ рационально реализовывать при производстве отливок из легкоплавких сплавов, в частности алюминиевых, и из минеральных материалов. Чтобы форма не успевала расплавиться во время заливки жидкого материала, снижают температуру формы или увеличивают толщину огнеупорной краски на поверхности формы. Можно предварительно наносить на модель огнеупорный облицовочный слой, а затем использовать снег в качестве наполнителя. The method is rationally implemented in the manufacture of castings from fusible alloys, in particular aluminum, and from mineral materials. So that the mold does not have time to melt during pouring of the liquid material, the temperature of the mold is reduced or the thickness of the refractory paint on the mold surface is increased. You can pre-apply a refractory facing layer to the model, and then use snow as a filler.

Для получения плотных отливок необходимо делать наколы в форме, вентиляционные каналы, которые обеспечивали бы выход пара за пределы формы. В случае необходимости получения пористых металлических и неметаллических отливок, используемых в качестве строительных конструкций, отверстий в форме можно не делать (пар будет проходить через материал затвердевающей отливки и образовывать поры). To obtain dense castings, it is necessary to make injections in the mold, ventilation ducts, which would ensure the exit of steam outside the mold. If it is necessary to obtain porous metal and nonmetallic castings used as building structures, holes in the mold can be omitted (steam will pass through the material of the hardened casting and form pores).

Первый вариант технологического процесса следует реализовывать при производстве тонкостенного литья, второй при производстве отливок среднего развеса, третий при производстве толстостенных отливок, четвертый в случае необходимости получения плотных отливок с высококачественной их поверхностью. The first variant of the technological process should be implemented in the production of thin-walled castings, the second in the production of medium-weight castings, the third in the production of thick-walled castings, and the fourth, if necessary, to obtain dense castings with a high-quality surface.

Предлагаемый способ изготовления отливки позволяет в 2-3 раза снизить трудоемкость получения формы, в 1,5-4 раза уменьшить стоимость формы и в 1,3-3,8 раз стоимость отливки, улучшить экологические условия, ускорить затвердевание залитого в форму материала, повысить в 1,4-2,5 раза механические свойства отливок. The proposed method for manufacturing castings allows reducing the laboriousness of obtaining the mold by a factor of 2–3, reducing the mold cost by a factor of 1.5–4, and the cost of casting by 1.3–3.8 times, improving environmental conditions, accelerating the hardening of cast material, increasing 1.4-2.5 times the mechanical properties of castings.

Резко повышается производительность труда в связи с ускоренным получением форм и быстрым затвердеванием, а также охлаждением отливок в формах; отпадает необходимость в применении в литейном производстве большого количества формовочного песка, глины, крепителей, устройств для сушки форм; уменьшаются энергетические затраты в литейном производстве, достигается большой экономический эффект. Labor productivity sharply increases in connection with the accelerated production of molds and rapid solidification, as well as cooling of castings in molds; there is no need to use in foundry a large amount of molding sand, clay, fasteners, devices for drying molds; energy costs in foundry are reduced, a large economic effect is achieved.

Изложенный способ испытан при производстве простых по форме (без применения стержней) отливок, но этот способ может использоваться и при производстве сложных отливок из различных сплавов (чугуна, стали, сплавов цветных металлов, неметаллических материалов). Применение способа в зимнее время, особенно в тех местах, где морозный период длится долго, очень эффективно. Но этот способ эффективен и в тех случаях, когда необходимо применять морозильные установки (эффективность достигается в связи с резким уменьшением формовочных материалов, многократным использованием дешевой технической воды для производства форм, уменьшением затрат на решение экологических задач). The described method has been tested in the production of castings that are simple in form (without the use of rods), but this method can also be used in the production of complex castings from various alloys (cast iron, steel, non-ferrous alloys, non-metallic materials). The application of the method in the winter, especially in those places where the frosty period lasts a long time, is very effective. But this method is also effective in cases where it is necessary to use freezers (efficiency is achieved due to a sharp decrease in molding materials, the repeated use of cheap technical water for mold production, and the reduction of costs for solving environmental problems).

Достигаемые технические результаты предлагаемого способа изготовления отливки приведены в таблице для случая изготовления пористых алюминиевых отливок, предназначенных для строительных конструкций. Achievable technical results of the proposed method for the manufacture of castings are given in the table for the case of the manufacture of porous aluminum castings intended for building structures.

Из таблицы следует, что положительный эффект от использования предлагаемого способа достигается. From the table it follows that a positive effect from the use of the proposed method is achieved.

Claims

METHOD FOR PREPARING A CASTING, including the manufacture of a mold by compacting the molding material in the space between the model and the flask and pouring liquid material into the mold, characterized in that snow is used as the molding material.