RU2214314C1 - Способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов - Google Patents

Способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов Download PDF

Info

Publication number
RU2214314C1
RU2214314C1 RU2002126015/02A RU2002126015A RU2214314C1 RU 2214314 C1 RU2214314 C1 RU 2214314C1 RU 2002126015/02 A RU2002126015/02 A RU 2002126015/02A RU 2002126015 A RU2002126015 A RU 2002126015A RU 2214314 C1 RU2214314 C1 RU 2214314C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
molds
ferrous
cores
impregnation
Prior art date
Application number
RU2002126015/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002126015A (ru
Inventor
Л.Г. Знаменский
Original Assignee
Южно-Уральский государственный университет
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 Южно-Уральский государственный университет filed Critical Южно-Уральский государственный университет
Priority to RU2002126015/02A priority Critical patent/RU2214314C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2214314C1 publication Critical patent/RU2214314C1/ru
Publication of RU2002126015A publication Critical patent/RU2002126015A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при производстве сложнопрофильных отливок различных габаритов и массы. Способ заключается в следующем. Подготавливают суспензию на гипсовом связующем, проводят ее вибровакуумирование и заливают суспензию в оснастку. После ее затвердевания осуществляют пропитку полученных стержней и форм погружением их в раствор кремнийорганического лака при непрерывном воздействии ультразвукового поля интенсивностью (0,5-5)•104 Вт/м2. Ультразвуковое поле ускоряет капиллярную пропитку. Дополнительно раствор лака обрабатывают наносекундными электромагнитными импульсами с удельной мощностью 400-900 Вт/м3. Это уменьшает вязкость раствора лака и увеличивает смачивающую и пропитывающую способность раствора. В заключительной стадии проводят прокалку стержней и форм. Обеспечивается повышение прочности, точности, трещиноустойчивости и выбиваемости стержней и форм. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов.
В настоящее время для этого наибольшее распространение получил "ЭНТИОХ-процесс" /1,1/.
Однако, являясь узкоспециализированным на производство ювелирных изделий, этот способ формообразования из импортных кристобалито-гипсовых смесей ("Суперкаст", "Ультравест" и др.) или отечественных динасо-гипсовых смесей ("Ювелирная-1", "Ювелирная-2") не обеспечивает требуемого качества изготовления литьем по выплавляемым моделям сложнопрофильных художественных и машиностроительных отливок, в особенности крупногабаритных. Кроме того, литье в гипсовые формы имеет ограниченность по температуре заливки расплавов (не выше 1100oС) по причине разложения гипсового связующего с выделением газов /1/, что не позволяет качественно изготавливать отливки из высокотемпературных, в том числе черных сплавов.
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов /3/. В соответствии с указанным прототипом осуществляют подготовку суспензии, ее вибровакуумирование, заливку и отверждение с последующей прокалкой. Причем после отверждения смеси формируют ее пористый поверхностный слой и осуществляют пропитку раствором алюмоборфосфатного концентрата (АБФК).
Формирование пористого поверхностного слоя смеси осуществляют ее сушкой на воздухе в течение 8...10 часов или термообработкой в сушильной камере. Пропитку проводят на оптимальную глубину (1...5)•10-3 м.
Известное техническое решение обеспечивает получение отливок из высокотемпературных расплавов.
Вместе с тем прототип имеет следующие существенные недостатки:
- используемые в способе для формирования пористого поверхностного слоя гипсовой смеси ее естественная сушка на воздухе в течение 8...10 часов или термообработка в печи являются длительными и энергоемкими;
- применяемая в способе прототипа пропитка раствором АБФК оказывается недостаточно эффективной, поскольку вязкость указанного ингредиента значительна, а его растворителем выступает вода, обладающая более низкой смачивающей способностью, чем органические растворители (спирты, толуол, ксилол и др. );
- при пропитке водным раствором АБФК остается высокой вероятность размыва гипсовых стержней и форм на водном затворителе, что приводит к последующему отслоению пропитанного слоя в процессе прокалки и нарушению точности получаемых отливок;
- длительность формообразования, низкая эффективность пропитки, а также повышенная склонность к трещинообразованию стержней и форм на гипсовом связующем по мере увеличения массы и габаритов художественных и машиностроительных отливок вызывают рост их брака по засорам, наплывам, неточности геометрии.
В основу изобретения положена задача создать такой способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем, который обеспечил бы ускорение формообразования, увеличение их прочности, точности, трещиноустойчивости и выбиваемости, создающих условия для улучшения качества производства сложнопрофильных художественных и машиностроительных отливок различных габаритов и массы.
Указанная задача решается таким образом, что в способе изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов, включающем подготовку суспензии, ее вибровакуумирование, заливку и отверждение в оснастке с последующими пропиткой в упрочняющем растворе и прокалкой, согласно изобретению пропитку осуществляют раствором кремнийорганического лака при непрерывном воздействии ультразвукового поля интенсивностью (0,5...5)•104 Вт/м2.
Кроме того, для снижения вязкости, повышения смачивающей, пропитывающей и адгезионной способности раствора кремнийорганического лака его предварительно обрабатывают наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) с удельной мощностью 400...900 Вт/м3.
Пропитка в растворе кремнийорганического лака обеспечивает повышение прочности, исключение расслоений и трещинообразования, увеличение точности стержней и форм на гипсовом связующем. Проведение указанной операции при непрерывном воздействии ультразвукового поля интенсивностью (0,5...5)•104 Вт/м2 создает условия для ускорения капиллярной пропитки и полностью устраняет необходимость в применяемых в прототипе длительной естественной сушке на воздухе или использовании нагревательных печей с целью формирования пористого поверхностного слоя гипсовой смеси.
Предварительная обработка упрочняющего раствора кремнийорганического лака наносекундными электромагнитными импульсами с удельной мощностью 400... 900 Вт/м3 обеспечивает эффект его разжижения за счет разрыва связей в полиэтилсилоксанах вследствие энергетического взаимодействия импульсного электромагнитного поля с коллоидными частицами указанного раствора. В результате резко падает вязкость, увеличивается смачивающая и пропитывающая способность упрочняющего раствора.
Таким образом, указанные отличительные признаки ускоряют процесс формообразования и повышают физико-механические свойства стержней и форм на гипсовом связующем. Это приводит к улучшению качества тонкорельефных отливок различных габаритных размеров и массы, получаемых по "ЭНТИОХ-процессу".
Предлагаемый способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем осуществляют следующим образом.
Готовят затворитель смеси. Засыпают в него сухую формовочную массу, в качестве которой могут быть использованы отечественные смеси на гипсовом связующем: "Ювелирная-1", "Ювелирная-2", импортные - "Ультравест", "Суперкаст" и др. /1,1/. При этом наилучшие результаты для изготовления сложнопрофильных художественных и машиностроительных отливок дает смесь, защищенная патентом РФ 2129932 /4/. После подготовки суспензии проводят ее вибровакуумирование по режиму: продолжительность обработки 2...4 мин, остаточное давление воздуха в камере - 1400...2000 Па, амплитуда вибрации -0,5...0,8 мм при частоте 50 Гц. Затем суспензию заливают в оснастку (стержневой ящик или опоку), и по окончании ее самопроизвольного затвердевания осуществляют пропитку в растворе кремнийорганического лака при непрерывном воздействии ультразвукового поля интенсивностью (0,5. ..5)•104 Вт/м2 в течение 8...10 мин.
В качестве пропиточного раствора могут быть использованы кремнийорганические лаки марок КО-964, КО-964Н, КО-916К, КО-086, КО-991-5 (ТУ 6-02-753-73). Они представляют собой сложные кремнийорганические соединения на основе полиэтилсилоксанов, растворенных в толуоле или ксилоле /5/. Их состав определяет высокие смачивающую и пропитывающую способности, а также адгезию при высокотемпературной прокалке стержней и форм за счет образования силоксановых химических связей.
Пропитку проводят погружением стержней или форм в раствор кремнийорганического лака, находящийся в ультразвуковой ванне, с интенсивностью ультразвука (0,5...5)•104 Вт/м2 и частотой 20...22 кГц. Для этого могут быть использованы серийно выпускаемые промышленные установки марок УЗВ-15М; 16М; 17М; 18М, УЗВМ-3 с магнитострикционными преобразователями ПМС-6М, ПМС-38 /6/.
Диапазон значений интенсивности ультразвукового поля (0,5...5)•104 Вт/м2 обеспечивает оптимальную глубину пропитки в пределах (3...15)•10-3 м. При интенсивности меньше, чем 0,5•104 Вт/м2, не достигается для указанных растворов кремнийорганического лака акустическая кавитация, в связи с чем звукокапиллярный эффект /6/ оказывается слабо выраженным. Поэтому глубина пропитки незначительна (меньше, чем 3•10-3 м) и не обеспечивает заметного повышения физико-механических свойств стержней и форм. Интенсивность ультразвука более 5•104 Вт/м2 создает условия для развитой кавитации и вызывает значительное повышение глубины пропитки (более 15•10-3 м), что, определенным образом, затрудняет удаление стержней из отливок и выбивку форм.
Для снижения вязкости, повышения адгезионной и смачивающей способности раствора кремнийорганического лака его перед непосредственной операцией пропитки дополнительно обрабатывают НЭМИ с удельной мощностью 400...900 Вт/м3 в течение 15...20 мин. С этой целью могут быть использованы генераторы НЭМИ /7/. Импульсное электромагнитное поле мощностью меньше, чем 400 Вт/м3, для указанного раствора не обеспечивает разрыв связей в полиэтилсилоксанах, в связи с чем эффект разжижения кремнийорганического лака оказывается слабо выраженным. При удельной мощности более 900 Вт/м3 начинает проявляться тенденция к агрегации коллоидных частиц, что вызывает некоторое повышение вязкости, ухудшение адгезионной и смачивающей способности упрочняющего раствора. Это, во многом, определяет затрудненные условия процесса последующей пропитки.
На заключительном этапе изготовления стержней и форм проводят их прокалку (450. ..500oС, 3...4 ч). Прокаленные стержни и формы используются для изготовления сложнопрофильных, тонкорельефных отливок из цветных и черных сплавов.
Предлагаемый способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Используют смесь /4/ при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Гипс - 14
Динас - 60
Пылевидный возгон шамотного производства - 4
Алюмохромфосфатное связующее - 0,01
Вода - Остальное
При подготовке суспензии воду перемешивают с АХФС и заливают полученный раствор в емкость. Сухую формовочную массу засыпают в водный раствор АХФС из расчета 360. . . 380 мл затворителя на 1 кг сухих составляющих смеси. После перемешивания ингредиентов осуществляют вибровакуумную обработку суспензии. Для этого емкость с суспензией устанавливают в камеру, создают в ней разрежение (остаточное воздушное давление 1400...2000 Па) с одновременной вибрацией частотой 50 Гц и амплитудой 0,5...0,8 мм. По окончании вибровакуумной обработки (продолжительность 3. ..4 мин) ее заливают в технологическую оснастку (стержневые ящики или опоки).
После самопроизвольного затвердевания суспензии проводят операцию пропитки в растворе кремнийорганического лака марки КО-991-5 (ТУ 6-02-753-73) с условной вязкостью по вискозиметрической воронке ВЗ-4 при 20oС в пределах 25. . .30 с. Пропитку осуществляют одновременно с наложением ультразвукового поля в течение 8...10 мин. Для этого стержни и формы на гипсовом связующем помещают в указанный раствор, предварительно залитый в ультразвуковую ванну марки УЗВМ-3 с магнитострикционным преобразователем ПМС-38. В ходе испытаний варьируют интенсивность ультразвукового поля: (0,5;2;5)•104 Вт/м2 при резонансной частоте 20...22 кГц.
Заключительную стадию технологического процесса изготовления стержней и форм проводят путем их прокалки при температуре 450...500oС в течение 3...4 чв.
Параллельно для получения сравнительных данных осуществляют подготовку смеси и изготовление стержней и форм на гипсовом связующем согласно прототипу. При этом фиксируются их физико-механические свойства.
Показателями для сравнения являются твердость (поверхностная прочность) по прибору LTW 3122 (Польша), прочность на сжатие стандартных цилиндрических образцов (диаметр и высота 50 мм) до прокалки и в горячем состоянии при температуре 900oС, а также выбиваемость стержней и форм, оцененная по их остаточной прочности после прокалки и охлаждения до комнатной температуры.
Пример 2. Параметры подготовки суспензии и изготовления стержней и форм на гипсовом связующем аналогичны представленным выше, но перед пропиткой дополнительно осуществляют обработку раствора кремнийорганического лака наносекундными электромагнитными импульсами, варьируя их удельную мощность: 400; 600; 900 Вт/м3 при продолжительности воздействия 15...20 мин. Показателями для сравнения являются: краевой угол смачивания кварцевой пластины, поверхностное натяжение, условная вязкость, равновесная высота пропитки пористой среды. Значения этих параметров определялись до и после обработки НЭМИ. Краевой угол смачивания фиксировали проецированием капли на экран, поверхностное натяжение - методом отрыва кольца /8/. Вязкость определяли по вискозиметрической воронке ВЗ-4. Для оценки пропитывающей способности использовали известную методику капиллярной пропитки раствором смеси кварцевого песка и пылевидного кварца, взятых в соотношении 3:1 по массе, в трубке диаметром 5 мм. Влияние НЭМИ на свойства пропитывающего раствора представлено в табл. 1.
Представленные данные свидетельствуют о том, что обработка раствора кремнийорганического лака НЭМИ позволяет за счет снижения краевого угла смачивания, повышения поверхностного натяжения и уменьшения более чем в 2 раза вязкости обеспечить значительное улучшение пропитывающей способности. Влияние разработанного способа изготовления стержней и форм на их свойства по сравнению с прототипом представлено в табл. 2.
Результаты испытаний показывают, что по сравнению с прототипом заявленный способ обеспечивает увеличение более чем в 2 раза твердости, повышение прочности после отверждения и в горячем состоянии, улучшение выбиваемости стержней и форм на гипсовом связующем. При этом пропитка в ультразвуковом поле создает условия для ускорения более чем в 6 раз процесса формообразования, а предварительная обработка НЭМИ упрочняющего раствора кремнийорганического лака вызывает снижение вязкости, повышение адгезионной и смачивающей способности.
Заявленный способ опробован при изготовлении литьем по выплавляемым моделям художественных и машиностроительных изделий, показав улучшение качества этих сложнопрофильных отливок.
Учитывая повышенный комплекс физико-механических свойств, заявленный способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем может быть также использован для получения сложной литейной оснастки, в зубопротезном деле, ювелирном литье, в производстве машиностроительных заготовок ответственного назначения из цветных и черных сплавов.
Список литературы
1. Урвачев В.П., Кочетков В.В., Горина Н.Б. Ювелирное и художественное литье по выплавляемым моделям сплавов меди. Челябинск: Металлургия, 1991. - 168 с.
2. Магницкий О. Н. , Пирайнен В.Ю. Художественное литье. - СПб.: Политехника, 1996. - 213 с.
3. Патент РФ 2171728. Способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов / Знаменский Л.Г., Кулаков Б.А., Ивочкина О.В., Ердаков И.Н. Бюл. 22, 2001 (прототип).
4. Патент РФ 2129932. Смесь для изготовления керамических форм и стержней при производстве отливок из цветных и драгоценных сплавов и способ ее приготовления / Знаменский Л.Г., Кулаков Б.А., Крымский В.В. и др. Бюл. 13, 1999.
5. Астахин В.В., Трезвов В.В., Суханова И.В. Электроизоляционные лаки, пленки и волокна. - М.: Химия, 1986. 160 с.
6. Основы физики и техники ультразвука / Б.А. Агранат, М.Н. Дубровин, Н. Н. Хавский и др. - М.: Высш. шк., 1987. - 352 с.
7. Патент РФ 2030097, МКИ Н 03 К 3/33, К 3/45. Формирователь наносекундных электромагнитных импульсов / Белкин B. C. , Шульженко Г.И. Заявл. 17.01.92.
8. Теоретические основы литейной технологии / А. Ветишка. Пер. с чешск. - Киев: Вища школа, 1981. - 320с.

Claims (2)

1. Способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов, включающий подготовку суспензии, ее вибровакуумирование, заливку и отверждение в оснастке с последующими пропиткой в упрочняющем растворе и прокалкой, отличающийся тем, что пропитку осуществляют раствором кремнийорганического лака при непрерывном воздействии ультразвукового поля интенсивностью (0,5-5)•104Вт/м2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед пропиткой дополнительно обрабатывают раствор кремнийорганического лака наносекундными электромагнитными импульсами с удельной мощностью 400-900 Вт/м3.
RU2002126015/02A 2002-09-30 2002-09-30 Способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов RU2214314C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002126015/02A RU2214314C1 (ru) 2002-09-30 2002-09-30 Способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002126015/02A RU2214314C1 (ru) 2002-09-30 2002-09-30 Способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2214314C1 true RU2214314C1 (ru) 2003-10-20
RU2002126015A RU2002126015A (ru) 2004-03-27

Family

ID=31989426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002126015/02A RU2214314C1 (ru) 2002-09-30 2002-09-30 Способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2214314C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2762467C1 (ru) * 2018-01-15 2021-12-21 Райнзихт Гмбх Способ изготовления литейных форм и литейных стержней, пригодных для изготовления изделий из волокнистых композиционных материалов или литых деталей из металла или полимерного материала, формовочные материалы и связующие, используемые в способе, а также литейные формы и стержни, изготовленные этим способом
RU2792102C1 (ru) * 2022-12-22 2023-03-16 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Способ изготовления легкоудаляемых керамических стержней, используемых для создания внутренних полостей в металлических отливках при литье по выплавляемым моделям

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2762467C1 (ru) * 2018-01-15 2021-12-21 Райнзихт Гмбх Способ изготовления литейных форм и литейных стержней, пригодных для изготовления изделий из волокнистых композиционных материалов или литых деталей из металла или полимерного материала, формовочные материалы и связующие, используемые в способе, а также литейные формы и стержни, изготовленные этим способом
RU2792102C1 (ru) * 2022-12-22 2023-03-16 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Способ изготовления легкоудаляемых керамических стержней, используемых для создания внутренних полостей в металлических отливках при литье по выплавляемым моделям

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002126015A (ru) 2004-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9556073B2 (en) Process for sintering silicon carbide
US9353014B2 (en) Process for sintering silicon carbide
US2815552A (en) Method of making a mold by the lost-wax process
RU2214314C1 (ru) Способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов
JP2010069514A (ja) 振動凝固鋳造法及びその鋳造金型、振動凝固鋳造装置
CA1078131A (en) Method for knocking out silicate-bonded mould material from a mould after casting
Chen et al. The effect of ultrasonic treatment on microstructural and mechanical properties of cast magnesium alloys
RU2631568C1 (ru) Способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям
RU2532753C1 (ru) Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям
RU2171728C1 (ru) Способ изготовления стержней и форм на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и черных сплавов
Zhao et al. Preparation of semi-solid slurry of hypereutectic Al-Si alloy by ultrasonic vibration
RU2385782C1 (ru) Смесь для изготовления форм и стержней в точном литье и способ ее приготовления
Dave et al. Optimization of ceramic shell mold materials in investment casting
RU2163524C1 (ru) Способ приготовления смеси для изготовления форм и стержней на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и драгоценных сплавов
RU2630399C2 (ru) Способ изготовления литейных стержней из жидкостекольных смесей в нагреваемой оснастке "термо-шок-со2-процессом"
RU2469813C1 (ru) Смесь для изготовления литейных форм и стержней и способ ее приготовления (варианты)
Hosadyna-Kondracka et al. Moulding sand with inorganic cordis binder for ablation casting
CN106513640A (zh) 一种合金钢的超声波模铸方法
RU2209127C1 (ru) Способ изготовления форм и стержней на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и драгоценных сплавов
JP2013166679A (ja) コンクリート成形体の製造方法
US3867977A (en) Method of casting copper anodes using a preheated mold coating
RU2155114C1 (ru) Смесь для изготовления гипсовых форм и стержней при производстве отливок из цветных и драгоценных сплавов и способ ее приготовления
RU2162762C1 (ru) Способ приготовления смеси для изготовления гипсовых форм и стержней при производстве отливок из цветных сплавов
RU2748251C1 (ru) Способ изготовления керамических форм и стержней по постоянным моделям
RU2412778C1 (ru) Способ химического закрепления слоев жидкостекольного покрытия в литье по выплавляемым моделям

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20041001