RU2142352C1 - Method for investment casting - Google Patents
Method for investment casting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2142352C1 RU2142352C1 RU98102840A RU98102840A RU2142352C1 RU 2142352 C1 RU2142352 C1 RU 2142352C1 RU 98102840 A RU98102840 A RU 98102840A RU 98102840 A RU98102840 A RU 98102840A RU 2142352 C1 RU2142352 C1 RU 2142352C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- casting
- mold
- insulating material
- chamber
- castings
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к изготовлению отливок по выплавляемым моделям из металлических и неметаллических материалов. The invention relates to metallurgy, in particular to the manufacture of investment castings from metallic and non-metallic materials.
Известен способ изготовления отливок по выплавляемым моделям, заключающийся в приготовлении огнеупорной оболочковой формы, заформовывании оболочки в металлические коробки-контейнеры (см. книгу: Емельянова А.П. Технология литейной формы: Учебник для техникумов цветной металлургии. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986, с. 207-208). Оболочку ставят вертикально, отверстие стояка закрывают крышкой и засыпают оболочку вокруг сухим песком. Для большей устойчивости оболочек после формовки на сухой песок рекомендуют положить слой глины. Подготовленные таким образом формы помещают в печь и прокаливают в течение 2-3 часов при температуре 900oC.A known method of manufacturing investment castings is the preparation of a refractory shell mold, molding the shell into metal box containers (see book: Emelyanova A.P. Foundry technology: Textbook for non-ferrous metallurgy colleges. 3rd ed., Revised. and add. - M.: Mechanical Engineering, 1986, S. 207-208). The shell is placed vertically, the riser hole is closed with a lid and the shell is covered with dry sand around it. For greater stability of the shells after molding on dry sand, it is recommended to put a layer of clay. Thus prepared forms are placed in an oven and calcined for 2-3 hours at a temperature of 900 o C.
На автоматических линиях оболочки обжигают без опорного наполнителя с последующей формовкой в горячем песке. Оболочки устанавливают на подвески конвейера, который транспортирует их через газовую печь для обжига. У выхода из печи оболочки погружаются в желоб заливочной карусели, заполненный горячим песком - "кипящий слой". При дальнейшем движении конвейера оболочки выходят из кипящего слоя заформованными. Производится заливка. У входа в камеру охлаждения подвески с залитыми оболочками извлекаются из песка. Песок ссыпается в желоб карусели, а отливки попадают в камеру охлаждения. On automatic lines, the shells are fired without supporting filler, followed by molding in hot sand. Shells are mounted on the suspension of the conveyor, which transports them through a gas kiln for firing. At the exit from the furnace, the shells are immersed in the chute of the filling carousel, filled with hot sand - the "fluidized bed". With further movement of the conveyor belt, the shells come out of the fluidized bed formed. The fill is in progress. At the entrance to the cooling chamber, poured suspension shells are removed from the sand. Sand is poured into the gutter of the carousel, and the castings fall into the cooling chamber.
Этот способ изготовления отливок по выплавляемым моделям имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что при формовке оболочек в песок нет возможности регулировать теплоотвод от системы "отливка-оболочка" в окружающую среду, отсутствует возможность регулировать теплоотвод от отливки в форму по высоте и различным участкам отливки, невозможно регулировать последовательность затвердевания отливки, возможен брак отливок. This method of manufacturing investment castings has significant drawbacks in that when molding the shells in sand, it is not possible to regulate the heat sink from the cast-shell system to the environment, it is not possible to adjust the heat sink from the casting to the mold in height and in different parts of the casting , it is impossible to regulate the sequence of solidification of the casting, casting marriage is possible.
Известен также способ изготовления отливок по выплавляемым моделям, когда оболочки упаковывают твердеющим опорным наполнителем (см. книгу: Литье по выплавляемым моделям - В.Н. Иванов, С.А. Казеннов, Б.С. Курчман и др. Под общ. ред. Я.И. Шкленника, В.А. Озерова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984, с. 233-234). На стол вибратора ставят строганую подопочную плиту, на которую устанавливают блок модели с оболочкой, приклеивают его модельным составом и устанавливают опоку без дна из жаростойкой стали. Внутреннюю поверхность опоки обкладывают картоном для образования зазора между опокой и наполнителем. Наливают наполнитель, включают вибромашину и по мере оседания смеси ее добавляют. Продолжительность вибрирования 10-15 минут, после чего форму снимают со стола и устанавливают на стеллаж для медленной сушки. There is also a known method of manufacturing investment castings, when the shells are packed with hardening support filler (see the book: Lost wax casting - V.N. Ivanov, S.A. Kazennov, B.S. Kurchman, etc. Under the general ed. Ya.I. Shklennik, V.A. Ozerova, 3rd ed., Revised and enlarged, Moscow: Mashinostroenie, 1984, pp. 233-234). On the vibrator table, they put a planed flashing plate, on which a model block with a shell is installed, stick it with a model composition and install a flask without a bottom made of heat-resistant steel. The inner surface of the flask is covered with cardboard to form a gap between the flask and the filler. The filler is poured, the vibrator is turned on, and as the mixture settles, it is added. The duration of the vibration is 10-15 minutes, after which the form is removed from the table and mounted on a rack for slow drying.
Применяют и сухой сыпучий наполнитель, содержащий кварцевый песок, смачиватель песка, пульвербакелит. При нагреве формы для выплавления моделей смесь приобретает достаточную прочность, в процессе прокаливания она становится непрочной и не препятствует усадке отливок. В этом случае формовать блоки можно только в опоках с дном. Apply dry bulk filler containing quartz sand, a wetting agent, pulverbakelit. When the mold is heated to melt models, the mixture acquires sufficient strength; during calcination, it becomes unstable and does not prevent shrinkage of castings. In this case, it is possible to form blocks only in flasks with a bottom.
Недостатки такого способа изготовления отливок по выплавляемым моделям - высокая трудоемкость в связи с применением заформовывания оболочек, невозможно влиять на отвод тепла от отливки, создавать направленное затвердевание металла, получать отливки с заданной структурой, без дефектов, повышенный расход сплава на одну отливку. The disadvantages of this method of manufacturing investment castings are the high laboriousness due to the use of shell molding, it is impossible to influence the heat removal from the casting, create directional solidification of the metal, receive castings with a given structure, without defects, increased alloy consumption per casting.
Цель изобретения - снижение расхода сплава на одну отливку, уменьшение брака литья, получение отливки без дефектов усадочного происхождения, с заданной структурой, повышение механических свойств материала отливки. The purpose of the invention is to reduce the consumption of alloy per casting, reducing casting defects, obtaining castings without defects of shrinkage origin, with a given structure, improving the mechanical properties of the material of the casting.
В результате исследований разработан и предлагается способ изготовления отливки по выплавляемым моделям, включающий изготовление керамической оболочковой формы, облицевание формы теплоизоляционным материалом, помещение облицованной формы в камеру, заливку жидкого расплава в форму, отличающийся от известных тем, что керамическую оболочковую форму облицовывают гибким теплоизоляционным материалом толщиной, равной 1-250 величины отношения площади сечения стенки отливки к периметру этого сечения. Предлагаемый способ изготовления отливки по выплавляемым моделям отличается также тем, что толщину гибкого теплоизоляционного материала переменно изменяют по высоте формы, и тем, что в камеру засыпают сыпучий материал, а на него устанавливают облицованную гибким теплоизоляционным материалом керамическую оболочковую форму, и тем, что в камеру засыпают сыпучий огнеупорный материал, и тем, что в камеру засыпают сыпучий металлический материал, и тем, что сыпучий материал нагревают до температуры, равной 0,01 - 0,75 температуры заливаемого в форму расплава, и тем, что облицованную гибким теплоизоляционным материалом керамическую оболочковую форму нагревают до температуры, равной 0,04 - 0,86 температуры заливаемого в форму расплава, и тем, что облицованную гибким теплоизоляционным материалом керамическую оболочковую форму устанавливают в неохлажденную камеру, и тем, что стенки камеры охлаждают и поддерживают постоянную температуру этих стенок, и тем, что стенки камеры нагревают до температуры, равной 0,01 - 0,83 температуры заливаемого в форму расплава. As a result of the research, a method for manufacturing investment casting was developed and proposed, including the manufacture of a ceramic shell mold, lining the mold with heat-insulating material, placing the lined mold in the chamber, pouring the molten liquid into the mold, which differs from the known ones in that the ceramic shell mold is lined with a flexible heat-insulating material with a thickness equal to 1-250 the ratio of the cross-sectional area of the wall of the casting to the perimeter of this section. The proposed method for manufacturing investment casting is also characterized in that the thickness of the flexible heat-insulating material is variably varied in height of the mold, and in that the bulk material is poured into the chamber, and a ceramic shell mold lined with flexible heat-insulating material is installed on it, and in that in the chamber bulk refractory material is poured, and by the fact that bulk metal material is poured into the chamber, and by the fact that the bulk material is heated to a temperature equal to 0.01 to 0.75, the temperature of the pour in the mold the melt, and the fact that the ceramic shell mold lined with a flexible heat-insulating material is heated to a temperature equal to 0.04 - 0.86 of the temperature of the melt poured into the mold, and the fact that the ceramic shell mold lined with a flexible heat-insulating material is installed in an uncooled chamber, and that the walls of the chamber are cooled and maintain a constant temperature of these walls, and the fact that the walls of the chamber are heated to a temperature equal to 0.01 - 0.83 of the temperature of the melt poured into the mold.
При применении этого способа, включающего изготовление керамической оболочковой формы, облицевание формы теплоизоляционным материалом, помещение облицованной формы в камеру, заливку жидкого расплава в форму, керамическую оболочковую форму облицовывают гибким теплоизоляционным материалом толщиной S, равной 1-250 величины отношения площади сечения стенки отливки F к периметру этого сечения P, то есть R=F/P. В качестве гибкого теплоизоляционного материала используют, например, изделия из огнеупорного волокна системы Al2O3 - SiO2. Керамическую оболочковую форму обматывают (обкладывают) гибким теплоизоляционным материалом в один, два, три и более слоев, причем в связи с гибкостью огнеупорного волокна путем обдавливания слоям придают форму, обеспечивающую плотность прилегания слоев к оболочке и друг к другу. При многослойном облицевании керамической оболочковой формы гибким теплоизоляционным материалом толщина S - суммарная величина (сумма толщин всех слоев теплоизоляционного материала в данном сечении).When applying this method, including the manufacture of a ceramic shell mold, lining the mold with heat-insulating material, placing the lined mold in the chamber, pouring the molten liquid into the mold, the ceramic shell mold is lined with a flexible heat-insulating material with a thickness S equal to 1-250 of the ratio of the ratio of the cross-sectional area of the casting wall F to the perimeter of this section P, that is, R = F / P. As a flexible heat-insulating material, for example, products from refractory fibers of the Al 2 O 3 - SiO 2 system are used . The ceramic shell mold is wrapped (wrapped) with a flexible heat-insulating material in one, two, three or more layers, and in connection with the flexibility of the refractory fiber, by pressing the layers, they give a shape that ensures the adhesion of the layers to the shell and to each other. With multilayer cladding of the ceramic shell form with a flexible heat-insulating material, the thickness S is the total value (the sum of the thicknesses of all layers of the heat-insulating material in this section).
В пределах изменения S от 1• R до 250•R годных отливок по выплавляемым моделям - максимальное количество. В этих пределах можно создавать наилучшие условия для получения мелкозернистой структуры металла отливок. При S меньше 1•R резко снижается влияние теплоизоляционного материала, структура металла в сечениях отливок получается неравномерной, возникает брак отливок в связи с образованием трещин. При S больше 250•R резко снижается теплоотвод затвердевающего металла отливки, что приводит к образованию крупных дендритов, структура металла становится крупнозернистой, образуются поры между дендритами, возникает брак отливок по пористости и недостаточной прочности металла. Within the range of S from 1 • R to 250 • R, castings for investment casting are the maximum. Within these limits, it is possible to create the best conditions for obtaining a fine-grained structure of the metal castings. When S is less than 1 • R, the influence of the heat-insulating material is sharply reduced, the metal structure in the sections of the castings turns out to be uneven, marriage of castings occurs due to the formation of cracks. When S is greater than 250 • R, the heat dissipation of the hardened metal of the casting decreases sharply, which leads to the formation of large dendrites, the metal structure becomes coarse-grained, pores form between the dendrites, and castings become defective in porosity and insufficient metal strength.
Толщину гибкого теплоизоляционного материала можно переменно изменять по высоте формы, что позволяет создавать направленное затвердевание металла, и получать равномерную структуру при переменных сечениях отливки по высоте. The thickness of a flexible heat-insulating material can be variably changed according to the height of the mold, which allows one to create directional solidification of the metal and to obtain a uniform structure with variable sections of the casting in height.
При изготовлении отливки по выплавляемым моделям предлагаемым способом может быть несколько вариантов выполнения технологического процесса. In the manufacture of investment casting by the proposed method, there may be several technological process options.
Первый вариант: используют камеру, в которую засыпают сыпучий материал, а на него устанавливают облицованную гибким теплоизоляционным материалом керамическую оболочковую форму. Если требуется уменьшить теплоотвод от нижней части отливки, то в камеру засыпают сыпучий огнеупорный материал, а если необходимо увеличить теплоотвод от нижней части отливки, то в камеру засыпают сыпучий металлический материал. Сыпучий материал можно нагревать до температуры T1, равной 0,01-0,75 температуры заливаемого в форму расплава T2. При T1 меньше 0,01•T2 резко повышается теплоотвод сыпучему материалу и могут в материале отливки образоваться столбчатые кристаллы, что резко снижает механические свойства материала отливки. При T1 больше 0,75•T2 материал в нижней части отливки затвердевает с образованием крупнозернистой структуры, что приводит к снижению прочности материала отливки. При T1 = (0,01-0,75)•T2 создаются оптимальные условия для получения высококачественных отливок.The first option: use a camera in which bulk material is poured, and a ceramic shell mold lined with flexible heat-insulating material is installed on it. If it is necessary to reduce the heat removal from the lower part of the casting, then bulk refractory material is poured into the chamber, and if it is necessary to increase the heat removal from the lower part of the casting, bulk metal material is poured into the chamber. The bulk material can be heated to a temperature T 1 equal to 0.01-0.75 of the temperature of the melt T 2 poured into the mold. At T 1 less than 0.01 • T 2 , the heat dissipation of bulk material increases sharply and columnar crystals can form in the casting material, which sharply reduces the mechanical properties of the casting material. At T 1 greater than 0.75 • T 2, the material in the lower part of the casting hardens with the formation of a coarse-grained structure, which leads to a decrease in the strength of the casting material. When T 1 = (0,01-0,75) • T 2 creates optimal conditions for obtaining high-quality castings.
Второй вариант: облицованную гибким теплоизоляционным материалом керамическую оболочковую форму нагревают до температуры T3, равной 0,04 - 0,86 температуры заливаемого в форму расплава T2. При T3 меньше 0,04•T2 влияние нагрева резко снижается, что равноценно заливке жидкого расплава в холодную оболочку. При T3 больше 0,86•T2 возможно образование крупнозернистой структуры и снижение механических свойств материала отливки. В пределах T3 = (0,04 - 0,86)•T2 достигается оптимум в получении отливок с высокими механическими свойствами.The second option: the ceramic shell mold lined with flexible heat-insulating material is heated to a temperature T 3 equal to 0.04 - 0.86 of the temperature of the melt T 2 poured into the mold. At T 3 less than 0.04 • T 2, the effect of heating decreases sharply, which is equivalent to pouring a liquid melt into a cold shell. At T 3 greater than 0.86 • T 2 , the formation of a coarse-grained structure and a decrease in the mechanical properties of the casting material are possible. Within T 3 = (0.04 - 0.86) • T 2 the optimum is achieved in obtaining castings with high mechanical properties.
Третий вариант: облицованную гибким теплоизоляционным материалом керамическую оболочковую форму устанавливают в неохлажденную камеру, что позволяет выравнивать температурные поля в отливке; стенки камеры охлаждают и поддерживают постоянную температуру этих стенок, что позволяет создавать направленное затвердевание металла в отливке; стенки камеры нагревают до температуры T4, равной 0,01 - 0,83 температуры заливаемого в форму расплава T2. В последнем случае при T4 меньше 0,01•T2 влияние нагрева резко снижается (камера холодная), а при T4 больше 0,83•T2 могут образовываться крупные дендриты в отливке, снижаются механические свойства материала. Высокие показатели механических свойств материала отливки достигаются при T4 = (0,01 - 0,83)•T2.Third option: a ceramic shell mold lined with flexible heat-insulating material is installed in an uncooled chamber, which makes it possible to equalize temperature fields in the casting; the walls of the chamber cool and maintain a constant temperature of these walls, which allows you to create directional solidification of the metal in the casting; the walls of the chamber are heated to a temperature T 4 equal to 0.01 - 0.83 of the temperature of the melt T 2 poured into the mold. In the latter case, at T 4 less than 0.01 • T 2, the influence of heating decreases sharply (the chamber is cold), and at T 4 more than 0.83 • T 2 large dendrites can form in the casting, and the mechanical properties of the material are reduced. High indicators of the mechanical properties of the casting material are achieved at T 4 = (0.01 - 0.83) • T 2 .
Во всех случаях технологические процессы включают изготовление керамической оболочковой формы, облицевание формы теплоизоляционным материалом, помещение облицованной формы в камеру, заливку жидкого расплава в форму. In all cases, technological processes include the manufacture of a ceramic shell mold, lining the mold with insulating material, placing the lined mold in the chamber, and pouring molten liquid into the mold.
Изложенный способ может применяться как при изготовлении стальных отливок, так и отливок из сплавов цветных металлов. Наиболее предпочтительно изготавливать таким способом турбинные лопатки из дорогих жаропрочных сталей. The described method can be used both in the manufacture of steel castings and castings from non-ferrous metal alloys. It is most preferable to make turbine blades in this way from expensive heat-resistant steels.
На фиг. 1 в разрезе показана керамическая оболочковая форма 1 применительно к турбинной лопатке. Оболочковая форма облицована гибким теплоизоляционным материалом 2. Облицованная керамическая оболочковая форма установлена в камеру 3 на сыпучий материал 4. После заливки металла в оболочковую форму образуется отливка 5. In FIG. 1 is a cross-sectional view of a ceramic shell mold 1 as applied to a turbine blade. The shell mold is lined with flexible heat-insulating
На фиг. 2 представлена в разрезе другая разновидность облицованной гибким теплоизоляционным материалом 2 керамической оболочковой формы 1, помещенная в камеру 3 на сыпучий материал 4. Количество слоев гибкого теплоизоляционного материала в этом случае значительно больше, чем в предыдущем случае, так как отливка 5 имеет отличие по составу сплава и величинам R = F/P. In FIG. 2 shows a sectional view of another variety of ceramic shell mold 1 lined with flexible heat-insulating
Экспериментально установлено, что максимальные величины S до 250•R применимы для выполнения без дефектов очень тонкостенной части турбинной лопатки (пера лопатки), без образования столбчатой структуры в металле по перу. При S > 250• R влияние толщины S не наблюдается. It was experimentally established that the maximum values of S up to 250 • R are applicable for performing without defects a very thin-walled part of a turbine blade (blade feather), without forming a columnar structure in the metal along the feather. At S> 250 • R, the effect of thickness S is not observed.
Минимальная величина S = 1•R эффективна в получении без дефектов толстостенной части отливки. The minimum value S = 1 • R is effective in obtaining without defects the thick-walled part of the casting.
При S= 1•R эффективность достигается в случае производства толстостенных отливок (отливки можно получать без дефектов, с равномерной структурой по сечениям). При S < 1•R нерационально расходовать гибкий теплоизоляционный материал, так как его влияние на качество отливки незначительно. At S = 1 • R, efficiency is achieved in the case of the production of thick-walled castings (castings can be obtained without defects, with a uniform cross-sectional structure). At S <1 • R it is not rational to expend flexible heat-insulating material, since its influence on the quality of the casting is insignificant.
Технология изготовления отливок турбинных лопаток в зависимости от состава сплава и сложности детали включала все изложенные выше варианты способа изготовления отливки по выплавляемым моделям. The technology for manufacturing castings of turbine blades, depending on the composition of the alloy and the complexity of the part, included all of the above options for the method of manufacturing casting according to investment casting.
Для выявления необходимой толщины теплоизоляционного слоя для каждого конкретного сечения отливки в зависимости от отношения площади сечения отливки к периметру этого сечения проводилить лабораторные испытания. При проведении экспериментов плавка металла производилась в тигельной индукционной печи, температура замерялась термопарами. Оболочковые формы облицовывались гибким теплоизоляционным материалом из огнеупорного волокна системы Al2O3-SiO2, изготовленного в АО "Сухоложский огнеупорный завод". Гибкий теплоизоляционный материал содержал 50% глинозема и имел величину коэффициента теплопроводности 0,21 Вт/(мК) при 1100oC.To determine the required thickness of the heat-insulating layer for each particular section of the casting, depending on the ratio of the sectional area of the casting to the perimeter of this section, carry out laboratory tests. During the experiments, the metal was melted in a crucible induction furnace, the temperature was measured with thermocouples. The shell molds were lined with a flexible heat-insulating material from refractory fiber of the Al 2 O 3 -SiO 2 system manufactured at JSC Sukholozhsky Refractory Plant. Flexible thermal insulation material contained 50% alumina and had a thermal conductivity of 0.21 W / (mK) at 1100 o C.
Пример 1. Example 1
Способ изготовления отливки по выплавляемым моделям, изложенный в заявке на изобретение N 98102840/02(003092), применялся для изготовления турбинной лопатки из сплава 31Х19Н9МВ6Тл с длиной пера 200 мм и минимальной толщиной отливки 0,5 мм. The method for manufacturing investment casting described in the application for the invention N 98102840/02 (003092), was used to manufacture a turbine blade from alloy 31X19H9MB6Tl with a pen length of 200 mm and a minimum thickness of 0.5 mm casting.
Литейный блок состоял из 6 отливок лопаток и литниково-питающей системы. Керамическая форма на основе электрокорунда была изготовлена по выплавляемым моделям. Толщина стенки формы была 8 мм. Форма облицовывалась указанным выше теплоизоляционным материалом, причем толщина этого материала на форме S зависела от величины площади сечения отливки F к периметру этого сечения P, то есть R = F/P. (По чертежу отливки выявились отличающиеся сечения отливки и для каждого такого сечения определялись отношения площади сечения отливки к периметру этого сечения). Каждая из 6 форм, в которой получалась отливка лопатки, облицовывалась не одинаково. Там, где получалась тонкая стенка лопатки (перо толщиной 0,5 мм), выдерживались соответственно для каждой отливки лопатки с порядковыми номерами от 1 до 6: S = 230 • R; S = 240 • R; S = 250 • R; S = 251 • R; S = 252 • R; S = 255 • R, а где получалась толстостенная часть отливки (до 32 мм) - соответственно S = 1,3 • R; S = 1,1 • R; S = 1 • R; S = 0,9 • R; S = 0,8 • R; S = 0,6 • R. The foundry block consisted of 6 castings of blades and a gate-feeding system. The ceramic mold based on electrocorundum was made using lost-wax models. The wall thickness of the mold was 8 mm. The mold was lined with the above-mentioned heat-insulating material, and the thickness of this material on the mold S depended on the size of the cross-sectional area of the casting F to the perimeter of this cross-section P, that is, R = F / P. (According to the drawing of the casting, different sections of the casting were revealed, and for each such section the ratio of the area of the section of the casting to the perimeter of this section was determined). Each of the 6 forms in which the casting of the scapula was obtained was faced not the same. Where a thin blade wall was obtained (a feather 0.5 mm thick), the blades with serial numbers from 1 to 6 were respectively held for each casting: S = 230 • R; S = 240 • R; S = 250 • R; S = 251 • R; S = 252 • R; S = 255 • R, and where the thick-walled part of the casting was obtained (up to 32 mm) - respectively S = 1.3 • R; S = 1.1 • R; S = 1 • R; S = 0.9 • R; S = 0.8 • R; S = 0.6 • R.
Величина S определялась по толщине примененного теплоизоляционного материала с учетом количества слоев этого материала на форме. Теплоизоляционный материал наклеивался на форму, а потом увязывался мягкой проволокой. Перед заливкой облицованную теплоизоляционным материалом форму прогревали в прокалочной печи до температуры 1000oC, а затем устанавливали в охлаждаемую камеру и заливали сплавом при его температуре 1500oC. После заливки в форму выдерживали в камере 15 минут до полного затвердевания металла отливок. Далее форму с отливками вынимали из камеры и устанавливали на плац, где выдерживали отливки до полного охлаждения (до температуры в помещении). Затем с формы снимали теплоизоляционный материал, отбивали керамику с отливок, отрезали отливки от литниково-питающей системы, разрезали отливки, определяли структуру металла, выявляли, имеются ли дефекты в отливках.The value of S was determined by the thickness of the applied insulation material, taking into account the number of layers of this material on the form. Thermal insulation material was glued to the mold, and then tied with a soft wire. Before pouring, the mold lined with heat-insulating material was heated in a calcining furnace to a temperature of 1000 o C, then it was installed in a cooled chamber and filled with alloy at its temperature of 1500 o C. After pouring into the mold, they were kept in the chamber for 15 minutes until the castings metal completely hardened. Next, the mold with castings was taken out of the chamber and placed on the parade ground, where the castings were kept until complete cooling (to room temperature). Then the heat-insulating material was removed from the mold, the ceramics were beaten from the castings, the castings were cut off from the gate-feeding system, the castings were cut, the metal structure was determined, and there were revealed defects in the castings.
Выводы делались по результатам получения однотипных отливок в пяти оболочковых формах, облицованных гибким теплоизоляционным материалом. Conclusions were drawn from the results of obtaining the same type of castings in five shell molds lined with flexible heat-insulating material.
Исследованиями установлено, что отливки с порядковыми номерами 1, 2, 3 получились годными, то есть когда для тонкой части отливки S ≤ 250 • R, а для толстой части S ≥ 1 • R. Эти лопатки получились с равномерной мелкозернистой структурой, без усадочных раковин. В других случаях в структуре металла отливок наблюдались или столбчатые зерна, или дефекты усадочного происхождения, что по техническим условиям - не допустимо. Studies have found that castings with
Пример 2. Example 2
Способом изготовления отливки по выплавляемым моделям было получено 6 деталей в виде усеченных конусов, имеющих у основания диаметр 50 мм, в верхней части диаметр 0,5 мм и высоту 200 мм. Для заливки использовался металл 12Х18Н9Тл. Условия плавки, заливки, выдержки металла в форме, охлаждения, удаления отливки из формы, были такими же, как в случае примера 1. Температура заливаемого в формы металла была 1500oC. Так же, как в предыдущем случае, менялись величины S в зависимости от R, то есть на форме у вершины конуса было S = 230 • R; S = 240 • R; S = 250 • R; S = 251 • R; S = 252 • R; S = 255 • R, а у основания конуса S = 1,3 • R; S = 1,1 • R; S = 1 • R; S = 0,9 • R; S = 0,8 • R; S = 0,6 • R. Величина R определялась в поперечных сечениях отливки через 40 мм, по соотношению
где d - диаметр отливки в поперечном ее сечении. В зависимости от R определялись величины S в соответствии с указанными выше соотношениями.By the method of manufacturing investment casting, 6 parts were obtained in the form of truncated cones having a diameter of 50 mm at the base, a diameter of 0.5 mm in the upper part and a height of 200 mm. Metal 12X18H9Tl was used for pouring. The conditions of melting, pouring, holding the metal in the mold, cooling, removing the cast from the mold were the same as in the case of Example 1. The temperature of the metal cast into the mold was 1500 o C. Just as in the previous case, the S values changed depending from R, that is, on the shape at the top of the cone was S = 230 • R; S = 240 • R; S = 250 • R; S = 251 • R; S = 252 • R; S = 255 • R, and at the base of the cone S = 1.3 • R; S = 1.1 • R; S = 1 • R; S = 0.9 • R; S = 0.8 • R; S = 0.6 • R. The value of R was determined in the cross sections of the casting through 40 mm, by the ratio
where d is the diameter of the casting in its cross section. Depending on R, the values of S were determined in accordance with the above relations.
После принятия величины S в зависимости от R делались из бумаги выкройки, по которым раскраивался теплоизоляционный материал, затем производилась наклейка на форму этого материала послойно с учетом получения требуемой толщины S. Применялся огнеупорный клей, жидкое стекло, декстрин. Обмотка крепилась стеклолентой и проволокой. After accepting the value of S, depending on R, patterns were made of paper, on which heat-insulating material was cut, then a sticker was made on the shape of this material in layers, taking into account the required thickness S. Refractory glue, water glass, dextrin were used. The winding was fastened with glass tape and wire.
У основания конуса имелась прибыльная часть. Жидкий металл поступал через прибыль в широкую часть отливки, которая размещалась в верхней части формы. At the base of the cone there was a profitable part. Liquid metal entered through a profit into a wide part of the casting, which was located in the upper part of the mold.
Полученные отливки были разрезаны. Бездефектными были отливки N 1, N 2, N 3, когда на форме у вершины конуса S ≤ 250 • R, а у основания S ≥ 1 • R. The resulting castings were cut. The castings N 1,
Применение предложенного способа изготовления отливки по выплавляемым моделям позволило на 20-30% экономить металл по сравнению с известными способами в связи с уменьшением размеров прибылей, довести годность отливок до 90-100%, повысить в 1,1 - 1,5 раза прочность металла отливок, получать отливки без дефектов усадочного происхождения, с заданной структурой, без недолива металла в тонкостенных деталях. При производстве отливок из дорогих сплавов для ответственных целей в связи с повышением годности отливок и увеличением срока их эксплуатации экономическая эффективность повышается в 1,5-3 раза по сравнению с производством литья по выплавляемым моделям известными способами. The application of the proposed method for the production of investment castings allowed to save metal by 20-30% in comparison with the known methods in connection with the reduction in the size of profits, to increase the suitability of castings to 90-100%, to increase the strength of castings metal by 1.1-1.5 times to receive castings without defects of shrinkage origin, with a given structure, without underfilling of metal in thin-walled parts. In the manufacture of castings from expensive alloys for critical purposes, due to the increased shelf life of the castings and the increase in their service life, economic efficiency is increased by 1.5-3 times in comparison with the production of investment casting by known methods.
Предложенный способ изготовления отливки по выплавляемым моделям может использоваться при производстве разностенного художественного литья из алюминиевых, медных сплавов, драгоценных металлов и сплавов, неметаллических материалов. The proposed method for manufacturing investment casting can be used in the production of differential art casting from aluminum, copper alloys, precious metals and alloys, non-metallic materials.
Достигаемые технические результаты предлагаемого способа изготовления отливки по выплавляемым моделям - в следующей ниже таблице для случая изготовления турбинных лопаток из жаропрочных легированных сплавов. Achievable technical results of the proposed method for manufacturing investment casting is shown in the following table for the case of manufacturing turbine blades from heat-resistant alloyed alloys.
Из таблицы следует, что положительный эффект от использования предлагаемого способа изготовления отливки по выплавляемым моделям достигается. From the table it follows that a positive effect from the use of the proposed method for the manufacture of investment casting is achieved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98102840A RU2142352C1 (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Method for investment casting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98102840A RU2142352C1 (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Method for investment casting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2142352C1 true RU2142352C1 (en) | 1999-12-10 |
| RU98102840A RU98102840A (en) | 1999-12-10 |
Family
ID=20202383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98102840A RU2142352C1 (en) | 1998-02-16 | 1998-02-16 | Method for investment casting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2142352C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140110077A1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-04-24 | United Technologies Corporation | Casting Process and Apparatus |
| RU2635983C1 (en) * | 2016-07-21 | 2017-11-17 | Акционерное общество "Спецмагнит" | Combined casting mould for producing column structure in articles of magnetic type materials of al-ni-co-ti-fe type |
| CN108176817A (en) * | 2018-01-10 | 2018-06-19 | 中国航发北京航空材料研究院 | A kind of loose control method of elongated thin-walled band hat equiax crystal casting turbo blade |
-
1998
- 1998-02-16 RU RU98102840A patent/RU2142352C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140110077A1 (en) * | 2012-10-23 | 2014-04-24 | United Technologies Corporation | Casting Process and Apparatus |
| RU2635983C1 (en) * | 2016-07-21 | 2017-11-17 | Акционерное общество "Спецмагнит" | Combined casting mould for producing column structure in articles of magnetic type materials of al-ni-co-ti-fe type |
| CN108176817A (en) * | 2018-01-10 | 2018-06-19 | 中国航发北京航空材料研究院 | A kind of loose control method of elongated thin-walled band hat equiax crystal casting turbo blade |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2492579C (en) | Method of heating casting mold | |
| KR100801970B1 (en) | Tool for producing cast components, method for producing said tool, and method for producing cast components | |
| US5607007A (en) | Directional solidification apparatus and method | |
| US3010852A (en) | Eliminating patterns from molds | |
| US3441078A (en) | Method and apparatus for improving grain structures and soundness of castings | |
| CN111922322A (en) | Directional solidification device and casting method | |
| RU2142352C1 (en) | Method for investment casting | |
| US20030213575A1 (en) | Melting crucible and method | |
| EP0034021B1 (en) | Method of casting single crystal metal or metal alloy article | |
| US4712604A (en) | Apparatus for casting directionally solidified articles | |
| US4188010A (en) | Casting risers | |
| US3981346A (en) | Method and apparatus for directional solidification | |
| US3200455A (en) | Method of shell mold casting | |
| RU2371278C2 (en) | Method for production of foundry goods and device for its realisation | |
| US3411563A (en) | Elimination of equiaxed grain superimposed on columnar structures | |
| Kumar et al. | Casting | |
| EP1027180B1 (en) | Investment casting | |
| RU2532750C1 (en) | Manufacturing method of casts as per molten out models | |
| JPH10156484A (en) | Mold for precision casting | |
| Kampova et al. | Stages of technological control in foundries | |
| RU1808463C (en) | Method of casting large-size thin-walled special-purpose castings using investment-casting process | |
| Oborin et al. | Stages of technological process the investment casting | |
| RU2714788C1 (en) | Method for production of cast bar billets from nickel-based heat-resistant alloys | |
| JPH04500949A (en) | Container for molten metal, material for the container, and method for manufacturing the material | |
| JPS597460A (en) | Precision casting method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070217 |