RU2297302C2

RU2297302C2 - Method of making molds for casting with use of investment patterns

Info

Publication number: RU2297302C2
Application number: RU2004133797/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Васильев (RU); Александр Алексеевич Васильев; Лариса Владимировна Давыдова (RU); Лариса Владимировна Давыдова; Раис Талипович Териков (RU); Раис Талипович Териков; Анатолий Лаврентьевич Фещук (RU); Анатолий Лаврентьевич Фещук
Original assignee: Лариса Владимировна Давыдова; Александр Алексеевич Васильев; Раис Талипович Териков; Анатолий Лаврентьевич Фещук
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2007-04-20
Also published as: RU2004133797A

Abstract

FIELD: foundry, possibly manufacture of complex-profile molds for producing cast pieces of carbon-containing and stainless alloys.

SUBSTANCE: method comprises steps of layer-by-layer applying onto investment pattern suspension on base of refractory material and sprinkling surface of mold with quartz sand for each layer. At application of third layer quartz sand sprinkling is realized with addition of synthetic corundum in quantity consisting of 30% of the common mass of quartz sand.

EFFECT: enhanced strength of ceramic molds.

Description

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении сложнопрофильных форм для отливок из углеродистых и нержавеющих сплавов.The invention relates to the field of foundry and can be used in the manufacture of complex profiles for castings from carbon and stainless alloys.

Известен способ изготовления керамической формы по выплавляемым моделям, включающий послойное нанесение на модель суспензии пылевидного огнеупорного материала в связующем растворе и присыпку каждого слоя зернистым огнеупорным материалом, при этом по крайней мере один слой, начиная со второго, присыпают пористым зернистым материалом (А.с. СССР №759204, МКИ В22С 9/04, 30.08.80).A known method of manufacturing a ceramic mold according to investment casting, including layer-by-layer deposition of a pulverized refractory material in a binder solution and dusting of each layer with granular refractory material, at least one layer, starting from the second, is sprinkled with a porous granular material (A.C. USSR No. 759204, MKI V22C 9/04, 08.30.80).

Недостатком является невысокая прочность формы.The disadvantage is the low strength of the form.

Известен способ изготовления многослойной оболочковой формы по выплавляемым моделям, включающий последовательное нанесение на блок выплавляемых моделей слоев суспензии на этилосиликатном связующем и слоев, полученных на жидкостекольном связующем, обсыпку огнеупорным материалом каждого слоя, сушку слоев, при этом в качестве обсыпочного огнеупорного материала используют гранулированный шлак от производства ферросплавов зернистостью 0,5-6,0 мм и с содержанием в нем окиси магния 35,0-49,0 мас.%, при этом первый слой обсыпают гранулированным шлаком от производства ферросплавов зернистостью 0,5-0,7 мм, второй слой - шлаком зернистостью 0,7-1,1 мм, а третий и четвертый слои - шлаком зернистостью 1,3-6 мм (А.с СССР №1136883, МКИ В22С 9/04, 30.01.85).A known method of manufacturing a multilayer shell mold according to investment casting, comprising sequentially applying layers of a suspension on an ethyl silicate binder and layers obtained on a liquid glass binder onto a block of investment models, sprinkling each layer with refractory material, drying the layers, using granular slag from the refractory material production of ferroalloys with a grain size of 0.5-6.0 mm and with a content of magnesium oxide in it of 35.0-49.0 wt.%, while the first layer is sprinkled with granular In this case, from the production of ferroalloys with a grain size of 0.5-0.7 mm, the second layer is slag with a grain size of 0.7-1.1 mm, and the third and fourth layers are slag with a grain size of 1.3-6 mm (A.S. USSR No. 1136883, MKI B22C 9/04, 01/30/85).

Недостатком аналога способа является высокая трудоемкость изготовления формы.The disadvantage of the analogue of the method is the high complexity of manufacturing the mold.

Известен способ изготовления керамических форм по выплавляемым моделям, преимущественно для получения тонколистовых отливок, включающий заполнение тонких полостей модели огеливаемой суспензией, послойное нанесение керамической суспензии на модельный блок, обсыпку каждого слоя огнеупорным наполнителем, прокаливание формы, при этом предварительно формируют керамический стержень заливкой огеливаемой суспензии в расположенные в горизонтальной плоскости тонкие полости с герметизацией их со стороны наружной поверхности модели (А.с. СССР №1717272, МПК В22С 9/04, 07.03.92).A known method of manufacturing ceramic molds according to investment casting, mainly for producing sheet castings, including filling thin model cavities with an illuminated suspension, layer-by-layer application of a ceramic suspension on a model block, sprinkling each layer with refractory filler, calcining the mold, in this case, a ceramic rod is preliminarily formed by pouring the irrigated suspension into thin cavities located in the horizontal plane with their sealing on the side of the outer surface of the model (A.S. SS СР No. 1717272, IPC В22С 9/04, 03/07/92).

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные изготовлением тонколистовых отливок.The disadvantage of the analogue is the limited functionality due to the manufacture of sheet castings.

Известен способ изготовления литейной формы по выплавляемым моделям, включающий формирование на модели облицовочного и упрочняющего слоев, при этом упрочняющий слой в поперечных и продольных сечениях формируют разнотолщинным с минимально допустимой толщиной стенок при условии сохранения целостности формы (Патент РФ №2192937, МПК В22С 9/04, 20.11.2002).A known method of manufacturing a casting mold according to investment casting, including forming a facing and reinforcing layers on the model, wherein the reinforcing layer in transverse and longitudinal sections is formed by a different thickness with a minimum allowable wall thickness while maintaining the integrity of the mold (RF Patent No. 2192937, IPC В22С 9/04 , 11/20/2002).

Известен способ изготовления керамических форм и стержней, включающий приготовление суспензии на основе огнеупорного наполнителя и гидролизованного раствора этилсиликата (Патент РФ №2157292, МПК В22С 9/04, 10.10.2000).A known method of manufacturing ceramic molds and cores, including the preparation of a suspension based on a refractory filler and a hydrolyzed solution of ethyl silicate (RF Patent No. 2157292, IPC V22C 9/04, 10.10.2000).

Недостатком аналога является ограниченные функциональные возможности способа.The disadvantage of this analogue is the limited functionality of the method.

Известен способ изготовления литейных керамических форм, получаемых по выплавляемым моделям, включающий нанесение на выплавляемую модель не менее двух слоев суспензии на этилсиликатном связующем, последующее нанесение не менее двух слоев, полученных на жидкостекольном связующем, сушку каждого слоя, вытопку в воде, при этом в последний слой суспензии на этилсиликатном связующем вводят натрий фтористый в количестве 0,1-0,3 вес.% (Патент РФ №2177856, МПК В22С 9/04, 10.01.2002).A known method of manufacturing cast ceramic molds obtained by investment casting, including applying to the investment model at least two layers of a suspension on an ethyl silicate binder, subsequent applying at least two layers obtained on a liquid glass binder, drying each layer, tapping in water, with the last sodium fluoride in an amount of 0.1-0.3 wt.% is introduced into the suspension layer on an ethyl silicate binder (RF Patent No. 2177856, IPC B22C 9/04, 01/10/2002).

Недостатком аналога является невысокая прочность формы, вследствие чего при заливке металла происходит нарушение целостности формы, что ведет к высокому проценту брака.The disadvantage of the analogue is the low mold strength, as a result of which the integrity of the mold is violated when pouring metal, which leads to a high percentage of marriage.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ изготовления керамических форм при литье по выплавляемым моделям с использованием в качестве связующего жидкого стекла, включающий предварительное приготовление суспензии путем смешивания жидкого стекла с водным раствором хлористого аммония и пылевидным огнеупорным материалом, послойное нанесение суспензии на выплавляемые модели, обсыпку каждого слоя кварцевым песком, отверждение в растворе хлористого аммония, выплавление моделей в горячей воде, прокалку оболочек, при этом в суспензию для первого слоя дополнительно вводят 0,05-0,1 мас.% масла для гидромеханических и гидрообъемных передач (Патент РФ №2200643, МПК В22С 9/04, 1/02, 20.03.2003).The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a method of manufacturing ceramic molds by investment casting using liquid glass as a binder, including preliminary preparation of the suspension by mixing liquid glass with an aqueous solution of ammonium chloride and dust-like refractory material, layer-by-layer application of the suspension on Lost wax models, dusting of each layer with quartz sand, curing in a solution of ammonium chloride, smelting models in g with raw water, calcining the shells, while 0.05-0.1 wt.% oil for hydromechanical and hydrostatic gears is additionally introduced into the suspension for the first layer (RF Patent No. 2200643, IPC В22С 9/04, 1/02, 03/20/2003 )

Недостатком прототипа является невысокая прочность формы, вследствие чего при заливке металла происходит нарушение целостности формы, что ведет к высокому проценту брака.The disadvantage of the prototype is the low mold strength, as a result of which the integrity of the mold is violated when pouring metal, which leads to a high percentage of marriage.

Задачей изобретения является повышение прочности керамических форм, за счет введения электрокорунда в состав кварцевого песка.The objective of the invention is to increase the strength of ceramic molds by introducing electrocorundum into the composition of quartz sand.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления форм для литья по выплавляемым моделям, включающим послойное нанесение на выплавляемую модель суспензии на основе огнеупорного материала и обсыпкой поверхности формы кварцевым песком каждого слоя, в отличие от прототипа, при нанесении кварцевого песка, начиная с третьего слоя, последующую обсыпку кварцевым песком ведут с добавлением электрокорунда в количестве до 30% от общего веса кварцевого песка.The problem is solved in that in a method for manufacturing investment casting molds, including layer-by-layer deposition of a suspension based on refractory material on a lost wax model and sprinkling of the mold surface with quartz sand of each layer, in contrast to the prototype, when applying quartz sand, starting from the third layer , subsequent sprinkling with quartz sand is carried out with the addition of electrocorundum in an amount of up to 30% of the total weight of quartz sand.

Использование электрокорунда при изготовлении керамических блоков с применением в качестве связующего гидролизованного этилсиликата - 32 на первом слое приводит к спеканию частиц электрокорунда с поверхностью отливки, на втором слое происходит спекание на отдельных участках поверхности отливки, поэтому первая и вторая обсыпка осуществляется кварцевым песком. Опытным путем установлено, что начиная с третьего слоя обсыпка кварцевым песком осуществляется с добавлением электрокорунда в количестве до 30% от общего веса кварцевого песка, поэтому чистота поверхности отливки при изготовлении не нарушается, а механическая прочность керамической формы возрастает. При этом сохраняется целостность формы при заливке и значительно сокращается брак отливок.The use of electrocorundum in the manufacture of ceramic blocks using hydrolyzed ethyl silicate - 32 as a binder on the first layer results in sintering of the electrocorundum particles with the casting surface, on the second layer, sintering occurs on separate sections of the casting surface, therefore, the first and second dusting are carried out with quartz sand. It has been experimentally established that starting from the third layer, quartz sand is added with electrocorundum in an amount of up to 30% of the total weight of quartz sand, therefore, the surface finish of the casting is not disturbed during manufacture, and the mechanical strength of the ceramic mold increases. At the same time, the integrity of the mold is maintained during pouring and the casting marriage is significantly reduced.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является высокая прочность керамических форм, которая позволяет одновременно на одном оборудовании изготавливать керамические формы для отливок из сплавов с различной температурой заливки.A distinctive feature of the proposed method is the high strength of ceramic molds, which allows simultaneously on the same equipment to produce ceramic molds for castings from alloys with different pouring temperatures.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом:The proposed method is as follows:

Сначала приготавливают гидролиз этилсиликата - 32 ТУ6-02-895-78. Затем на основе гидролизованного этилсиликата - 32 и маршалита марки А ГОСТ 9077-82 изготавливают суспензию.First, hydrolysis of ethyl silicate - 32 TU6-02-895-78 is prepared. Then, based on hydrolyzed ethyl silicate - 32 and marshallite grade A GOST 9077-82, a suspension is made.

Затем в первый бункер с дозатором засыпают кварцевый песок марки ВС-040-1 ГОСТ 22551-77, а во второй бункер с дозатором засыпают смесь кварцевого песка в пропорции: 3 части марки Б-100-I ГОСТ 22551-77 и одну часть электрокорунда нормального регенерированного марка 12АРК-12АРБ ОСТ 2МТ-79-3-88, зернистость 63Н.Then, quartz sand grade GOST 22551-77 grade BC-040-1 is poured into the first bunker with a batcher, and a mixture of quartz sand is filled into a second hopper with a batcher in the proportion: 3 parts of B-100-I grade GOST 22551-77 and one part of normal electrocorundum regenerated grade 12ARK-12ARB OST 2MT-79-3-88, granularity 63N.

При изготовлении керамической формы, чтобы предотвратить сваривание электрокорунда и металла, первые два слоя изготавливают помещением модельного блока в суспензию, затем помещают в первый бункер с дозатором с последующей сушкой в аммиачном шкафу.In the manufacture of a ceramic mold, in order to prevent welding of electrocorundum and metal, the first two layers are made by placing the model block in suspension, then placed in the first hopper with a dispenser, followed by drying in an ammonia cabinet.

Начиная с третьего слоя, керамическую форму изготавливают методом помещения в суспензию, а затем помещают во второй бункер с дозатором. Для отливки из сплава 12Х18Н9ТЛ изготавливают 7 слоев.Starting from the third layer, the ceramic mold is made by placing it in suspension, and then placed in a second hopper with a dispenser. For casting from alloy 12X18H9TL, 7 layers are made.

Затем осуществляют вытопку в горячей воде с последующей сушкой на воздухе в течение 24 часов.Then carry out the heating in hot water, followed by drying in air for 24 hours.

Далее формуют блоки в опоки и в качестве наполнителя применяют кварцевый песок группы 04.Next, blocks are molded into flasks and quartz sand of group 04 is used as a filler.

Прокаливают при температуре 1=900°, выдерживают при I=900° в течение 4 часов при скорости нагрева 100°/час. Затем заливают расплавленным металлом.Calcined at a temperature of 1 = 900 °, kept at I = 900 ° for 4 hours at a heating rate of 100 ° / hour. Then pour molten metal.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет значительно повысить прочность формы и снизить процент бракованных деталей.Thus, the claimed invention can significantly increase the strength of the mold and reduce the percentage of defective parts.

Так, например, при изготовлении обтекателей М 150 процент брака достигал до 50%, а с применением данного способа изготовления брак сократился до 5%.So, for example, in the manufacture of M 150 fairings, the scrap percentage reached 50%, and using this manufacturing method, the marriage was reduced to 5%.

Claims

A method of manufacturing investment casting molds, including applying a layer-by-layer deposition of a suspension based on a refractory material with an ethyl silicate binder to a lost wax model and subsequent sprinkling with quartz sand of each layer, characterized in that, starting from the third layer, they are sprinkled with quartz sand with the addition of fused alumina up to 30% by weight of quartz sand.