RU2108195C1 - Суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям - Google Patents
Суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям Download PDFInfo
- Publication number
- RU2108195C1 RU2108195C1 RU97104435A RU97104435A RU2108195C1 RU 2108195 C1 RU2108195 C1 RU 2108195C1 RU 97104435 A RU97104435 A RU 97104435A RU 97104435 A RU97104435 A RU 97104435A RU 2108195 C1 RU2108195 C1 RU 2108195C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- aluminum
- shell molds
- metal
- manufacture
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Изобретение используется для получения литейных форм в процессе литья по выплавляемым моделям для изготовления отливок из химически активных и жаропрочных металлов и сплавов, преимущественно лопаток газотурбинных установок, получаемых методом направленной кристаллизации. Суспензия состоит, мас. %:
Связующего - 15 - 65
Водный раствор алкилполиоксибензальдегидной смолы - 15 - 40
Порошок металлического алюминия - 7 - 35
Огнеупорный наполнитель выбранный из группы оксидов алюминия иттрии - Остальное.
Связующего - 15 - 65
Водный раствор алкилполиоксибензальдегидной смолы - 15 - 40
Порошок металлического алюминия - 7 - 35
Огнеупорный наполнитель выбранный из группы оксидов алюминия иттрии - Остальное.
Применение ее позволит получать качественные оболочковые формы с высокой прочностью как в исходном состоянии, так и при температуре заливки металла 1700oС с низкой зоной взаимодействия на границе металл-форма и малой усадкой. Это, в свою очередь, позволяет изготавливать лопатки ГТУ методом направленной кристаллизации по выплавляемым восковым моделям различного состава. 3 табл.
Description
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения литейных форм в технологическом процессе литья по выплавляемым моделям для изготовления отливок из химически активных и жаропрочных металлов и сплавов, преимущественно лопаток газотурбинных установок методом направленной кристаллизации.
В настоящее время для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям широко применяются суспензии на основе кремнийорганических связующих - этилсиликатов [1], а также суспензии на основе коллоидального кремнезема [2] . Содержание двуокиси кремния в готовых формах после прокалки достигает 8% и определяет недостатки этих суспензий - низкую прочность получаемой оболочковой формы при температуре заливки металла σизг= 2,8 кг/см2 и большую степень разрушения контактного слоя металл-форма.
Наиболее близким к изобретению по составу является суспензия для получения отливок из химических активных металлов и сплавов [3], содержащая в качестве термореактивного связующего фенолформальдегидную смолу (например СФЖ-3016) в органических растворителях, графитосодержащий наполнитель, микропорошок алюминия и кислоту (соляную или борную) в качестве катализатора отверждения при следующем соотношении компонентов, (мас.%):
Термореактивная смола - 23-25
Гидролизный спирт - 48-52
Кислота соляная - 3,5-4,5
Микропорошок алюминия - 2,3-2,5
Пудра алюминиевая - 0,3-0,8
Фурильный спирт - 3,5-4,5
Графитосодержащий наполнитель - Остальное
Прокалка форм ведется при 850oC без доступа кислорода.
Термореактивная смола - 23-25
Гидролизный спирт - 48-52
Кислота соляная - 3,5-4,5
Микропорошок алюминия - 2,3-2,5
Пудра алюминиевая - 0,3-0,8
Фурильный спирт - 3,5-4,5
Графитосодержащий наполнитель - Остальное
Прокалка форм ведется при 850oC без доступа кислорода.
Суспензия по этому изобретению имеет следующие недостатки:
- применение в суспензии графитового наполнителя исключает возможность высокотемпературной термообработки форм на воздухе (формы рассыпаются под собственным весом);
- прокалка без доступа воздуха приводит к карбонизации связующего, что является недопустимым из-за диффузии углерода в металл;
- связующее содержит пожароопасные органические растворители - гидролизный и фуриловый спирты;
- применяемая фенолформальдегидная смола содержит до 5% свободного фенола, ПДК которого составляет 0,1 мг/м2, и относится ко второму классу опасности;
- отверждение смолы при комнатной температуре идет в присутствии сильной кислоты, вступающей во взаимодействие с порошкообразным алюминием;
- формы после обжига имеют усадку 3,5 - 4,0%, при требованиях к формам при литье жаропрочных сплавов - усадка не более 1,0%.
- применение в суспензии графитового наполнителя исключает возможность высокотемпературной термообработки форм на воздухе (формы рассыпаются под собственным весом);
- прокалка без доступа воздуха приводит к карбонизации связующего, что является недопустимым из-за диффузии углерода в металл;
- связующее содержит пожароопасные органические растворители - гидролизный и фуриловый спирты;
- применяемая фенолформальдегидная смола содержит до 5% свободного фенола, ПДК которого составляет 0,1 мг/м2, и относится ко второму классу опасности;
- отверждение смолы при комнатной температуре идет в присутствии сильной кислоты, вступающей во взаимодействие с порошкообразным алюминием;
- формы после обжига имеют усадку 3,5 - 4,0%, при требованиях к формам при литье жаропрочных сплавов - усадка не более 1,0%.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности оболочковых форм при 1700oC на воздухе, снижение взаимодействия на границе металл-форма и улучшение санитарно-гигиенических условий труда.
Для достижения указанной цели предлагается суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающая огнеупорный наполнитель, термореактивное связующее и технологическую добавку - металлический порошок.
Согласно изобретению в качестве огнеупорного наполнителя используют тугоплавкий порошок, выбранный из группы оксидов AI, Y; в качестве связующего - водные растворы 15-65%-ной концентрации олигомерных продуктов конденсации алкилполиоксибензолов общей формулы
RmC6H6-(m+n)(OH)n,
где
R-H, CH3, C2H5;
m=1-2;
n=2-3,
с альдегидами: формальдегидом, фурфуролом, или гексаметилентетраамином, а в качестве металлического порошка - алюминий при следующем соотношении компонентов, мас%:
Органическое связующее - 15-40
Порошок металлического алюминия - 7-35
Огнеупорный наполнитель, выбранный из группы оксидов алюминия, иттрия - остальное
Применение органического связующего на основе полиоксибензолов в сочетании с предлагаемым наполнителем и порошком металлического алюминия позволяет повысить прочностные характеристики форм как в сыром, так и в готовом (после прокалки) состояниях, а также обеспечивают получение отливок из высокореакционных сплавов без нарушения контактного слоя вследствие отсутствия в полимере кремния.
RmC6H6-(m+n)(OH)n,
где
R-H, CH3, C2H5;
m=1-2;
n=2-3,
с альдегидами: формальдегидом, фурфуролом, или гексаметилентетраамином, а в качестве металлического порошка - алюминий при следующем соотношении компонентов, мас%:
Органическое связующее - 15-40
Порошок металлического алюминия - 7-35
Огнеупорный наполнитель, выбранный из группы оксидов алюминия, иттрия - остальное
Применение органического связующего на основе полиоксибензолов в сочетании с предлагаемым наполнителем и порошком металлического алюминия позволяет повысить прочностные характеристики форм как в сыром, так и в готовом (после прокалки) состояниях, а также обеспечивают получение отливок из высокореакционных сплавов без нарушения контактного слоя вследствие отсутствия в полимере кремния.
В отличие от смол, получаемых на основе одноатомных фенолов, к которым относится термореактивная смола СФЖ-3016, используемая в прототипе, водорастворимые смолы на основе полиоксибензолов позволяют исключить применение органического растворителя, отверждаются в нейтральное или слабощелочной среде и обладают в отвержденном состоянии хорошими прочностными характеристиками.
Высокая температура стеклования образующегося сшитого полимера - не ниже 150oC обеспечивает хорошую формоустойчивость при выплавлении восковый моделей и позволяет существенно расширить ассортимент применяемых модельных масс. Температура стеклования акриловых и эпоксидных полимеров холодного отверждения, представляющих интерес для получения оболочковых форм, существенно ниже.
При концентрации связующего ниже 15 мас.% суспензия быстро разрушается, а оболочка получается тонкая и непрочная. При концентрации связующего выше 65мас.% суспензия имеет высокую вязкость и неравномерно наносится на модель.
Пример изготовления.
В 40%-ный водный раствор резорциноформальдегидной смолы (пример 2 в табл. 2) вводят оксид алюминия и порошок металлического алюминия. Суспензию тщательно перемешивают, доводят до определенной вязкости и затем на модельном блоке формируют керамополимерное покрытие методом послойного нанесения с последующей обсыпкой наполнителем и сушкой каждого слоя при комнатной температуре (18-25o).
Обсыпка блоков осуществляется по существующей в промышленности технологии крупными фракциями плавленного корунда.
Первый слой - зерном электрокорунда N16 или N20 по ГОСТ 3647-71. Крупность основной фракции N16200 - 160 мкм; N20250 - 200 мкм (55%).
Второй слой - зерном электрокорунда N40 по ГОСТ 3647-71. Крупность основной фракции N40500 - 400 мкм (55%).
Третий и последующие слои оболочки опсыпаются зерном электрокорунда N63 по ГОСТ 3647-71. Крупность основной фракции N63800 - 630 мкм (55%).
Модельная масса удаляется из керамополимерной формы в горячей воде 96 - 98oC или пароавтоклаве (140 - 150o). Затем сырье формы прокаливают на воздухе при 1300 - 1500oC. Вязкость суспензии, температура и время сушки, количество слоев и температура прокалки формы выбираются в зависимости от размера блоков.
Та же технология применяется и для получения суспензий, где в качестве связующего выбрана метилрезорциноформальдегидная смола (пример 1 в табл.2).
Аналогично изготавливаются формы с применением в качестве огнеупорного наполнителя оксида иттрия.
Изобретение иллюстрируется примерами. Состав применяемых суспензий в соответствии с прототипом и изобретением приведены в табл. 1 и 2, а свойства - в табл.3.
Как видно из табл.3, применение суспензий по изобретению обеспечивает получение оболочковых форм с высокой прочностью как в исходном состоянии, так и после прокалки, с небольшой шириной зоны взаимодействия на границе металл-форма и минимальной усадкой. Форма на основе суспензии по прототипу после прокалки разрушилась под собственным весом. На основе суспензий запредельного состава по содержанию связующего и порошка оксида получены формы с пониженной прочностью, дефектами на внутренней поверхности и увеличенной зоной взаимодействия на границе металл-форма.
Применение предлагаемой суспензии позволит получать качественные оболочковые формы с высокой прочностью как в исходном состоянии, так и после прокалки при 1500oC и при температуре заливки металла 1700oC, с низкой зоной взаимодействия на границе металл-форма и малой усадкой. Это, в свою очередь, позволяет изготавливать лопатки ГТД методом направленной кристаллизации по выплавляемым восковым моделям различного состава.
Предлагаемая суспензия не содержит пожароопасного органического растворителя, что значительно улучшает санитарно-гигиенические условия труда.
Список литературы.
1. Патент Японии N 47-11831, кл. B 22 C 1/088, 1980.
2. ЕПВ(ЕР)0530658 A1, кл. B 22 C 1/16, 1991.
3. Авторское свидетельство СССР N1785762 A1, кл. B 22 1/06, 1990.0
Claims (1)
- Суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям для получения отливок из химически активных и жаропрочных сплавов, включающая огнеупорный наполнитель, органическое связующее и технологическую добавку - металлический порошок, отличающаяся тем, что она содержит в качестве огнеупорного наполнителя тугоплавкий порошок, выбранный из группы оксидов алюминия, иттрия, в качестве органического связующего - водные растворы 15 - 65%-ной концентрации алкилполиоксибензолальдегидных смол на основе алкилоксибензолов формулы
RmC6H6 - ( m + n )(OH)n,
где R - H, CH3, C2H5;
m = 1 - 2;
n = 2 - 3,
а в качестве технологической добавки - порошок алюминия при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Органическое связующее - 15 - 40
Порошок металлического алюминия - 7 - 35
Огнеупорный наполнитель, выбранный из группы оксидов алюминия, иттрия - Остальноем
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97104435A RU2108195C1 (ru) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | Суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97104435A RU2108195C1 (ru) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | Суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2108195C1 true RU2108195C1 (ru) | 1998-04-10 |
RU97104435A RU97104435A (ru) | 1998-08-27 |
Family
ID=20191046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97104435A RU2108195C1 (ru) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | Суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2108195C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2743179C1 (ru) * | 2020-09-10 | 2021-02-15 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Связующее на основе оксида алюминия для изготовления керамических форм для литья по выплавляемым моделям отливок |
-
1997
- 1997-03-19 RU RU97104435A patent/RU2108195C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2743179C1 (ru) * | 2020-09-10 | 2021-02-15 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Связующее на основе оксида алюминия для изготовления керамических форм для литья по выплавляемым моделям отливок |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3859153A (en) | Refractory laminate having improved green strength | |
RU2411104C1 (ru) | Способ изготовления бескремнеземных керамических форм для точного литья металлов по выплавляемым моделям | |
RU2412019C1 (ru) | Способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям | |
US3688832A (en) | Refractory cores | |
JPH03291124A (ja) | 鋳物用砂型の製造方法 | |
RU2108195C1 (ru) | Суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям | |
US3211560A (en) | Mold wash composition and casting mold coated therewith | |
US3349830A (en) | Method of making a casting mold | |
JPH03146240A (ja) | 水溶性中子及びその製造方法 | |
KR101995007B1 (ko) | 이중코팅 공정을 이용하는 세라믹 중자 제조방법 | |
JPH01262041A (ja) | 鋳型及び中子の製造方法 | |
JPS60227944A (ja) | 鋳物砂用粘結剤 | |
KR101943874B1 (ko) | 풀 몰드용 도형재 및 이의 제조방법 | |
KR100348713B1 (ko) | 정밀주조용 알루미나계 주형 및 그 제조방법 | |
JPH05208241A (ja) | チタンまたはチタン合金の精密鋳造用鋳型 | |
RU2285575C2 (ru) | Суспензия для изготовления керамических форм по выплавляемым моделям | |
RU2760029C1 (ru) | Способ изготовления керамических форм и стержней по постоянным моделям | |
SU599910A1 (ru) | Раствор дл упрочнени оболочковых керамических литейных форм | |
JP5355805B1 (ja) | 鋳型用耐火性粒子の改質方法及びそれによって得られた鋳型用耐火性粒子並びに鋳型の製造方法 | |
RU2179492C1 (ru) | Суспензия для изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям и способ ее получения | |
JP4421466B2 (ja) | 鋳造用鋳型用スラリー及びそれを用いて得られる鋳型 | |
RU2760139C1 (ru) | Способ изготовления керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей (варианты) | |
US3898313A (en) | Production of improved ceramic shell moulds | |
US3815658A (en) | Process for making a metallurgically slow reacting mold | |
JP3761414B2 (ja) | 鋳造用鋳型及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090320 |