RU2402405C2 - Electromagnetic form-investment-pattern casting - Google Patents

Electromagnetic form-investment-pattern casting Download PDF

Info

Publication number
RU2402405C2
RU2402405C2 RU2008105141/02A RU2008105141A RU2402405C2 RU 2402405 C2 RU2402405 C2 RU 2402405C2 RU 2008105141/02 A RU2008105141/02 A RU 2008105141/02A RU 2008105141 A RU2008105141 A RU 2008105141A RU 2402405 C2 RU2402405 C2 RU 2402405C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mold
model
casting
vacuum
container
Prior art date
Application number
RU2008105141/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008105141A (en
Inventor
Владимир Иванович Малышев (RU)
Владимир Иванович Малышев
Original Assignee
Владимир Иванович Малышев
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 Владимир Иванович Малышев filed Critical Владимир Иванович Малышев
Priority to RU2008105141/02A priority Critical patent/RU2402405C2/en
Publication of RU2008105141A publication Critical patent/RU2008105141A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2402405C2 publication Critical patent/RU2402405C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to metallurgy. Proposed method comprises producing mould from loose fire resistant material, removing the pattern, pouring metal melt into mould and removing casting by breaking the mould. Mould is fabricated from magnetic loose fire resistant material by evacuating mould cavity with single pattern and using electromagnetic field to compact said magnetic material. Single pattern is cast and remove by vacuum. Water-cooled mould is used. Molten metal is poured into produced mould by evacuation mould cavity and feeding pressure to melt. After crystallisation, casting is removed by removing magnetic field and destructing fire resistant magnetic material.
EFFECT: higher quality.
9 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике и технологии литейного производства. Сложные литые заготовки или готовые детали изготовляют в массовом производстве по выплавляемым моделям в оболочковых формах преимущественно из стали. Высокая точность отливок достигается тем, что форма не имеет разъема, отсутствуют стержни, а тепловое расширение формы минимальное.The invention relates to techniques and technology for foundry. Complex cast billets or finished parts are produced in mass production by investment casting in shell forms, mainly from steel. High precision castings is achieved by the fact that the mold has no connector, no rods, and the thermal expansion of the mold is minimal.

Сущность процесса получения отливок по выплавляемым моделям заключается в изготовлении модели из легкоплавкого материала, покрытии ее огнеупорной обмазкой, а затем выплавлении ее из образовавшейся оболочки. Оболочку прокаливают для придания ей прочности, огнеупорности, газопроницаемости и удаления остатков модели, а затем заливают металлом. Метод литья по выплавляемым моделям в промышленности получил самое высокое техническое развитие.The essence of the process for producing castings according to investment casting consists in manufacturing the model from fusible material, coating it with refractory coating, and then melting it from the formed shell. The shell is calcined to give it strength, fire resistance, gas permeability and removal of model residues, and then filled with metal. The investment casting method in industry has received the highest technical development.

Основными компонентами модельных составов являются парафин, стеарин, канифоль, воск и другие материалы с температурой плавления 50-80°С. Модельный состав разогревается в закрытых емкостях и содержится в них в пастообразном состоянии. Модели изготовляют в пресс-формах, имеющих внутренние полости, соответствующие конфигурации будущей отливки. Размеры ее учитывают усадку модельного состава и усадку литейного сплава отливки. Внутрь рабочей полости пресс-формы при помощи шприцев через литниковые каналы запрессовывают модельный состав. После кристаллизации состава пресс-форму раскрывают и модель извлекают. Отдельные модели собирают в блоки с общей литниковой системой при помощи пайки. В одном блоке может быть несколько десятков и даже сотен моделей.The main components of the model compositions are paraffin, stearin, rosin, wax and other materials with a melting point of 50-80 ° C. The model composition is heated in closed containers and contained in a paste-like state. Models are made in molds having internal cavities corresponding to the configuration of the future casting. Its dimensions take into account the shrinkage of the model composition and the shrinkage of the casting alloy of the casting. Inside the working cavity of the mold using syringes through the sprue channels, the model composition is pressed. After crystallization of the composition, the mold is opened and the model is removed. Individual models are assembled in blocks with a common gate system by soldering. In one block there can be several tens and even hundreds of models.

В огнеупорную обмазку входят связующие вещества (этилсиликат, жидкое стекло, борная кислота), растворители (этиловый спирт, ацетон; серная и соляная кислоты, вода) и огнеупорная основа (кварцевый песок, пылевидный кварц, молотый шамот, электрокорунд). Огнеупорная обмазка (покрытие) состоит из ~ 25% жидкой фазы и 75% твердой. Хранится она в баках с температурой 10-15°С при постоянном перемешивании.Refractory coating includes binders (ethyl silicate, water glass, boric acid), solvents (ethyl alcohol, acetone; sulfuric and hydrochloric acids, water) and a refractory base (quartz sand, pulverized quartz, ground chamotte, electrocorundum). Refractory coating (coating) consists of ~ 25% liquid phase and 75% solid. It is stored in tanks with a temperature of 10-15 ° C with constant stirring.

Процесс нанесения огнеупорного покрытия состоит из ряда повторяющихся операций: покрытие обмазкой, обсыпка огнеупорным материалом и сушка слоя. На модели наносят 4-6 огнеупорных слоев. Блок моделей с огнеупорным покрытием поступает на выплавку модельного состава.The process of applying a refractory coating consists of a series of repetitive operations: coating with a coating, sprinkling with refractory material and drying the layer. The model is applied 4-6 refractory layers. The block of models with a refractory coating is supplied to the smelting of the model composition.

Выплавляют модельный состав горячим воздухом, паром или в ваннах с горячей водой. В результате из керамической оболочки вытекает расплавившийся модельный состав, оставляя пустоты. Затем оболочку прокаливают при температуре 850±20°С в электрических газовых печах с предварительным помещением их в опоки с засыпкой песком. Прокаленные формы заливают металлом сразу после прокалки или после их охлаждения.Model composition is smelted with hot air, steam or in bathtubs with hot water. As a result, a molten model composition flows out of the ceramic shell, leaving voids. Then the shell is calcined at a temperature of 850 ± 20 ° C in electric gas furnaces with their preliminary placement in flask with sand filling. The calcined forms are poured with metal immediately after calcination or after cooling.

Прокаленные формы заливают металлом следующими способами: свободной заливкой из заливочного ковша или из носка печи. После кристаллизации сплава отделяют огнеупорную оболочку от отливки и отливки от стояка. Для этого используют вибрационные установки. Отделив отливку от стояка, ее направляют в очистной барабан для удаления остатков огнеупорной керамической оболочки в щелочном растворе.Annealed molds are poured with metal in the following ways: by free pouring from a pouring ladle or from a furnace toe. After crystallization of the alloy, the refractory shell is separated from the casting and casting from the riser. To do this, use a vibration setting. Separating the casting from the riser, it is sent to a treatment drum to remove the remnants of the refractory ceramic shell in an alkaline solution.

См. Кузьмин Б.А. - М.: Машиностроение, 1981 г. «Технология металлов и конструкционные материалы», стр.169-172. Отливки по выплавляемым и выжигаемым моделям.See Kuzmin B.A. - M.: Mechanical Engineering, 1981 "Technology of metals and structural materials", pp. 169-172. Lost wax castings.

ОАО Барнаултрансмаш, цех 320 точного литья по вредности в основном размещен на трех этажах: А - литейный первый этаж, Б - модельный второй и В - формовочный (формовка) третий этажи. Масса стальных отливок составляет 5-30 кг и менее. Материалы и изделия транспортируются с помощью лифта, к нему - тележками. Предприятию 65 лет, с 1942 г. Цех работает без каких-либо технических обновлений.Barnaultransmash OJSC, hazardous precision casting workshop 320 is mainly located on three floors: A - foundry first floor, B - model second and C - molding (molding) third floors. The weight of steel castings is 5-30 kg or less. Materials and products are transported by elevator, to it - by carts. The company is 65 years old, since 1942. The workshop has been working without any technical updates.

Существенные недостатки во всех зонах технологического процесса следующие.Significant disadvantages in all areas of the process are as follows.

I. Категория А - отделения литья и участок извлечения отливок из опок и удаления огнеупорных оболочек.I. Category A - casting compartments and a site for casting extraction from flasks and removal of refractory shells.

Готовый расплав в плавильной печи с ускорением по формам разливают из ковша на носилках, перегретый металл в себя поглощает воздух, при этом в отливках образуются пористость, раковины, а также недоливы ввиду того, что в данном способе литья отсутствуют возможности применения средств уплотнения залитого металла в форме и др. причины.The finished melt in the melting furnace with mold acceleration is poured from a ladle on a stretcher, the superheated metal absorbs air into itself, while porosity, shells are formed in the castings, as well as underfill due to the fact that in this casting method there is no possibility of using means of compaction of the cast metal in form and other reasons.

На участке разборки отливку отделяют от огнеупорной оболочки на вибрационной установке, что создает большой шум от дроби, требования работы в наушниках, что создает неудобства: пыль и мусор, поток отходов под ногами делает производство трудоемким (тяжелым), вредным и плохой культуры в сравнении с модельным отделением.In the disassembling section, the casting is separated from the refractory shell in a vibrating installation, which creates a lot of noise from the shot, the requirements for working with headphones, which creates inconvenience: dust and debris, the waste stream underfoot makes the production time-consuming (heavy), harmful and poor culture in comparison with model department.

II. Категория Б. Изготовляют модели в металлических формах запрессовкой модельного состава "силой" вручную с помощью шприца в зависимости от размеров по объему или массе, сложности наружной и внутренней конфигураций модели. Например, при таких операциях, как окончательная кристаллизация внутри моделей в охлажденной воде, сборка моделей на стояке в блок и т.д. Из-за хрупкости моделей блоки переносят осторожно в руках, что исключает возможность изготовления модели на автоматах или механической рукой.II. Category B. Models are made in metal forms by pressing the model composition by force using a syringe, depending on the size of the volume or weight, the complexity of the external and internal configurations of the model. For example, in operations such as final crystallization inside models in chilled water, assembly of models on a riser in a block, etc. Due to the fragility of the models, the blocks are carried carefully in the hands, which eliminates the possibility of making the model on machines or with a mechanical hand.

III. Категория В. На блок моделей наносят обмазку, постоянно перемешивающуюся в емкости, затем обмазку обсыпают кипящим огнеупорным материалом, при этом формовщики работают в респираторах. Покрытые блоки для просушки развешивают на шнурах в проветриваемом помещении при комнатной температуре, процесс повторяется несколько раз. Выплавку модели осуществляют погружением в емкость с горячей водой.III. Category B. The model block is coated with constantly mixing in the container, then the coating is sprayed with boiling refractory material, while the moulders work in respirators. Covered blocks for drying are hung on cords in a ventilated room at room temperature, the process is repeated several times. Smelting of the model is carried out by immersion in a container with hot water.

После выплавки моделей блок с оболочками размещают в сушилах, после окончательной сушки передают в категорию А, где блок (блоки) размещают в опоках, засыпают кварцевым песком, прокаливают при температуре 850±20°С. Для штучного изготовления оболочковой формы, не включая стоимости материалов и следующие операции категории A, в среднем трудозатраты составляют 75-80 н/часов. В данном производстве выгодно заменить умелые действия рук мастеров универсальной автоматикой невозможно.After smelting the models, the block with shells is placed in dryers, after the final drying is transferred to category A, where the block (blocks) are placed in flasks, covered with quartz sand, calcined at a temperature of 850 ± 20 ° С. For the piece production of the shell mold, not including the cost of materials and the following operations of category A, the average labor costs are 75-80 n / hours. In this production it is advantageous to replace the skillful actions of the hands of masters with universal automation is impossible.

Известно, что отливки по выжигаемым моделям изготовляют в единичном и мелкосерийном производствах в виде крупных заготовок (станин, плит штампов и т.д.). Сущность способа заключается в том, что модель изготовляют из вспенивающихся полимеров и не извлекают из литейной формы перед заполнением ее металлом. Модели перед формовкой покрывают слоем противопригарной краской толщиной не менее 0,2 мм. Модель с литниковой системой устанавливают в опоку, доверху засыпают смесью с одновременной вибрацией для ее уплотнения.It is known that castings for burned-out models are produced in single and small-scale production in the form of large blanks (beds, stamp plates, etc.). The essence of the method lies in the fact that the model is made of expandable polymers and is not removed from the mold before filling it with metal. Before molding, models are coated with a layer of non-stick paint with a thickness of at least 0.2 mm. A model with a sprue system is installed in a flask, filled to the top with a mixture with simultaneous vibration to seal it.

В качестве формовочной смеси используют дисперсный ферромагнитный порошок, чугунную или стальную дробь, которые уплотняют при помощи электромагнитного поля на время заливки формы металлом и кристаллизации отливки. После кристаллизации отливки магнитное поле снимается, форма теряет прочность и формовочный материал высыпается из опоки контейнера, освобождая отливку. Перед заполнением формы металлом ее накрывают металлическим листом с перфорацией для выхода газов и прижимают грузом.As the molding mixture, dispersed ferromagnetic powder, cast iron or steel shot is used, which is compacted by means of an electromagnetic field for the period of filling the mold with metal and crystallization of the casting. After crystallization of the casting, the magnetic field is removed, the mold loses strength and the molding material falls out of the container flask, freeing the casting. Before filling the mold with metal, it is covered with a metal sheet with perforation for the release of gases and pressed with a load.

Конструкции литниковых систем выполняют частично из керамических трубок, подвод металла осуществляют сифонным методом - снизу, так как это обеспечивает последовательную газификацию моделей снизу вверх.The gating system structures are partially made of ceramic tubes, the metal is supplied by the siphon method from the bottom, as this provides sequential gasification of the models from the bottom up.

Существенным недостатком способа является то, что при упрочнении сухой формовочной смеси с помощью электромагнитного поля происходят деформация и искажение пенополистироловой модели (блок-моделей), возникает необходимость упрочнения, т.е. увеличения толщины огнеупорного покрытия краски в 2-3 и более раз, что прочно закрывает выход газов сгорания модели и воздуха находящегося в порах, препятствующего заполнению формы металлом, чем создается брак отливки. При этом способе литья большое выделение токсичных газов-дыма сгорания моделей, что требует мощной вентиляции. Высокая стоимость материала переработки и изготовления моделей только одноразового использования не находит широкого применения в технике.A significant disadvantage of this method is that during the hardening of the dry molding sand by means of an electromagnetic field, deformation and distortion of the polystyrene foam model (block models) occur, and there is a need for hardening, i.e. increasing the thickness of the refractory coating of the paint by 2-3 times or more, which firmly closes the outlet of the combustion gases of the model and the air in the pores, which prevents filling the mold with metal, which creates casting marriage. With this casting method, a large emission of toxic gas-smoke combustion models, which requires powerful ventilation. The high cost of material processing and manufacturing models of only one-time use is not widely used in technology.

Литье легкоплавких сплавов под низким давлением инертного газа или воздуха невысокое 0,1-0,8 кгс/см2 по той причине, что площадь зеркала расплавленного металла в тигле во много раз больше площади металлопровода. Незначительное перемещение металла в тигле вызывает подъем жидкого металла внутри металлопровода и в литейной форме.The casting of low-melting alloys under low pressure of inert gas or air is not high 0.1-0.8 kgf / cm 2 for the reason that the mirror area of the molten metal in the crucible is many times larger than the area of the metal wire. A slight movement of the metal in the crucible causes the liquid metal to rise inside the metal wire and in the mold.

Литье производят вакуумным всасыванием. Внутри формы вакуум-насосом создают разрежение, и расплав металла втягивается внутрь холодной формы, где и кристаллизуется.Casting is carried out by vacuum absorption. Inside the mold, a vacuum pump creates a vacuum, and the molten metal is drawn into the cold mold, where it crystallizes.

Отливки из легкоплавких сплавов в выплавляемой форме по выплавляемой модели.Castings from fusible alloys in the lost-wax form according to the lost-wax model.

Сущность процесса заключается в том, что в автоматизированном корпусе по выплавляемой модели отливают форму, выплавляют модель, в образованную моделью полость заливают металл отливки, при ее кристаллизации выплавляют форму.The essence of the process lies in the fact that a mold is cast in an automated case according to the lost wax model, the model is melted, the cast metal is poured into the cavity formed by the model, and the mold is melted during its crystallization.

Установка для изготовления отливок содержит корпус, в нем снизу имеется емкость, содержащая материал формы, сверху - зона формовки и литья. Зона формовки и литья снабжена индуктором тока высокой частоты, охлаждаемым водой, который при включенном электрическом токе служит нагревателем, при отключенном токе является холодильником и др. элементами.The installation for the manufacture of castings contains a housing, in it there is a container at the bottom containing the mold material, and on top there is a molding and casting zone. The molding and casting zone is equipped with a high-frequency current inductor cooled by water, which, when the electric current is turned on, serves as a heater, when the current is turned off, it is a refrigerator and other elements.

Принимается за прототип см. на сайте Роспатента www.fpr.ru №2007118032 (019629) или фиг.1 и 2 с целью совершенствования технологии изготовления отливки по выплавляемой модели. Сущность процесса заключается в изготовлении модели из легкоплавкого материала. Для получения, например, стальной или чугунной отливки в форме из сыпучих огнеупорных материалов используют такие, как сыпучий дисперсный ферромагнитный порошок, чугунную или стальную дробь, которую уплотняют при помощи электромагнитного поля в корпусе формовки и литья. Затем модель выплавляют из формы. В подготовленную форму заливают металл отливки.Accepted for the prototype, see on the website of Rospatent www.fpr.ru No. 2007118032 (019629) or Figs. 1 and 2 in order to improve the manufacturing technology of investment casting. The essence of the process is to make a model of fusible material. To obtain, for example, a steel or cast iron casting in the form of bulk refractory materials, such as bulk dispersed ferromagnetic powder, cast iron or steel shot, which is compacted using an electromagnetic field in the molding and casting body, are used. Then the model is smelted from the mold. The casting metal is poured into the prepared form.

Существует два способа изготовления форм на установке в автоматизированном корпусе формовки и литья: метод втягивания в полость формы огнеупорной порошковой смеси снизу вверх или смеси из твердых (тяжелых) материалов засыпают сверху вниз. При изготовлении формы для мелких и небольших отливок из цветных и черных металлов внутри полости формовки, образованной моделью, в корпусе литья создается вакуум-насосом разрежение, кoтоpoe при электромагнитном поле осуществляет втягивание снизу смеси в полость формовки из емкости ее нахождения в вакуум полости формовки, где уплотняется электромагнитным полем.There are two ways to make molds in a machine in an automated molding and casting casing: the method of drawing a refractory powder mixture into the mold cavity from the bottom up or a mixture of solid (heavy) materials is filled from top to bottom. In the manufacture of molds for small and small castings of non-ferrous and ferrous metals inside the molding cavity formed by the model, a vacuum pump is created in the casting casing by a vacuum pump, which in an electromagnetic field draws the mixture from below into the molding cavity from its container in the molding cavity, where compacted by an electromagnetic field.

Форму в зависимости от массы или объема изготовляют из сыпучих плотных (тяжелых) материалов путем переворачивания (опрокидывания) корпуса. В результате происходит пересыпка смеси из емкости ее нахождения в разрежения полости формовки, где уплотняется электромагнитным полем. Затем корпус с формой возвращается в исходное положение.The form, depending on the mass or volume, is made of loose dense (heavy) materials by turning (tipping) the case. As a result, the mixture is poured from its capacity in the rarefaction of the molding cavity, where it is compacted by an electromagnetic field. Then the case with the form returns to its original position.

Как после первого, так и второго способа формовки корпус ставят на емкость выплавки модельного материала. Модель выплавляют электронагревателем, расплав модели удаляют вакуум-разрежением, что обеспечивает удаление расплава без остатка. Корпус с подготовленной формой ставят с расплавом металла на печь литья под низким давлением. Металл разрежением втягивается внутрь водоохлаждаемой формы, где кристаллизуется. Одновременно заливается металл под низким давлением с разрежением в форме. В печи поддерживается регулируемое давление, чем уплотняется отливка, устраняется усадка. При этом тепловое расширение формы также повсеместно оказывает давление на отливку. После кристаллизации отливки электромагнитное поле снимается, форма теряет прочность и формовочный материал высыпается из полости формовки в емкость его нахождения.Both after the first and second molding methods, the body is placed on the smelting capacity of the model material. The model is smelted by an electric heater, the melt of the model is removed by vacuum depression, which ensures the removal of the melt without residue. A housing with a prepared mold is placed with molten metal on a low pressure casting furnace. The rarefaction metal is drawn into the water-cooled form, where it crystallizes. At the same time, metal is poured under low pressure with a vacuum in the mold. The furnace maintains an adjustable pressure, thereby compacting the casting, eliminating shrinkage. Moreover, thermal expansion of the mold also exerts pressure on the casting everywhere. After crystallization of the casting, the electromagnetic field is removed, the mold loses strength and the molding material is poured from the molding cavity into its location capacity.

На фиг.1 иллюстрируется лабораторная установка, позволяющая проводить отработку параметров основных видов литья.Figure 1 illustrates a laboratory installation that allows testing the parameters of the main types of casting.

1 - корпус; А - емкость нахождения формовочной смеси; Б - зона формовки и литья; 2 - плавильная печь металла отливки; 3 - механизм перестановки корпуса; 4 - обогреваемая емкость материала модели; 5 - пресс-форма изготовления модели; 6 - блок устройств и привода, содержащий компрессор, вакуум-насос, электропривод кранами вакуума, сжатия воздуха, давления, охлаждения, соленоида, электромагнитного поля, нагрева, перемещения корпуса; 7 - шкаф, содержащий трансформатор напряжения с преобразователем тока высокой частоты; 8 - лагометр контроля за температурой расплава в емкости 4 материала модели; 9 - потенциометр контроля за температурой расплава в печи 2; 10 - блок управления процессом как оператором, так и автоматической программой процесса формовки и литья.1 - housing; A is the capacity of finding the molding sand; B - zone of molding and casting; 2 - melting furnace metal casting; 3 - housing rearrangement mechanism; 4 - heated capacity of the material of the model; 5 - mold manufacturing model; 6 is a block of devices and a drive containing a compressor, a vacuum pump, an electric actuator by cranes of vacuum, air compression, pressure, cooling, solenoid, electromagnetic field, heating, moving the housing; 7 is a cabinet containing a voltage transformer with a high frequency current converter; 8 - a lagometer for monitoring the temperature of the melt in the tank 4 of the material of the model; 9 - potentiometer for monitoring the temperature of the melt in the furnace 2; 10 - a process control unit by both an operator and an automatic molding and casting process program.

На фиг.1 емкость 4 материала модели входит в комплекс установки литья в форму из сыпучей смеси, уплотняется электромагнитным полем. Емкость 4 снабжена средствами вакуумирования модельного расплава из формы в корпус 1 и низким давлением сжатого воздуха для изготовления модели (частей модели), получение разрежения и сжатого воздуха выполняется насосами. Емкость 4 по диаметру внутри разделена на нижнюю и верхнюю части поворотной заслонкой из вертикального положения в горизонтальное, соединена краном с положениями: закрыто, вакуум, воздух. При закрытии нижней части верхняя часть становится вакуум-емкостью, нижняя часть с расплавом является тиглем литья модели под низким давлением. Величина давления сжатого воздуха и разрежения в форме контролируется манометрами и ограничивается действиями крана. Заслонка, кран и др. не показаны. В данном способе для изготовления моделей используются известные материалы: стеарин, парафин и др. с температурой плавления 50-80°С и выше.In figure 1, the capacity 4 of the material of the model is included in the complex installation of molding in the form of a granular mixture, sealed by an electromagnetic field. Capacity 4 is equipped with means for evacuating the model melt from the mold into the casing 1 and low pressure of compressed air for the manufacture of the model (parts of the model), vacuum and compressed air are produced by pumps. Capacity 4 by diameter inside is divided into lower and upper parts by a rotary shutter from a vertical to a horizontal position, connected by a crane to the positions: closed, vacuum, air. When closing the lower part, the upper part becomes a vacuum tank, the lower part with the melt is a crucible casting the model under low pressure. The amount of compressed air pressure and vacuum in the form is controlled by pressure gauges and limited by the actions of the crane. The damper, valve, etc. are not shown. In this method, for the manufacture of models using known materials: stearin, paraffin, etc. with a melting point of 50-80 ° C and above.

Процесс изготовления модели осуществляется во взаимозаменяемых пресс-формах, ставят на крышку емкости 4, каналы формы (форм) должны совпадать с каналами, выполненными в емкости 4 почти до дна расплава модельного состава. Под действием низкого давления сжатого воздуха 0,1 атм на зеркало расплава по каналу заполняется полость водоохлаждаемой формы, где и кристаллизуется. После кристаллизации модели ее извлекают из формы, наносят слой противопригарной (антикоррозионной) краски. При необходимости легирования поверхностного слоя отливки на поверхность модели наносят легирующие элементы (теллур, хром и др.).The manufacturing process of the model is carried out in interchangeable molds, put on the lid of the tank 4, the channels of the mold (s) should coincide with the channels made in the tank 4 almost to the bottom of the molten model composition. Under the action of low pressure of 0.1 atm compressed air, the cavity of the water-cooled form is filled through the channel through the channel, where it crystallizes. After crystallization of the model, it is removed from the mold, a layer of non-stick (anti-corrosion) paint is applied. If it is necessary to alloy the surface layer of the casting, alloying elements (tellurium, chromium, etc.) are applied to the surface of the model.

На фиг.2 изображена установка получения отливки по выплавляемой модели в форме из сыпучих огнеупорных материалов, которые уплотняются при помощи электромагнитного поля.Figure 2 shows the installation for casting casting in the form of bulk refractory materials, which are sealed using an electromagnetic field.

Корпус 1 формовки и литья представляет собой агрегат, может быть смонтирован на разных видах средств перемещения: на станине, раме, рельсах и т.д. На фиг.2 показана установка (вертикальный разрез), поворачивания горизонтально в стороны оси телескопического подъемника 3 с возможностью опрокидывания корпуса 1 для формовки. В полости 6 при этом используется формовочная сыпучая огнеупорная смесь II формы 12, труба 13 заменена в подине рассредоточенными каналами (не показано), 14 - труба заливки металла отливки, 15 - вместо нагревателя-холодильника А выполнен электромагнит, 16 - совместно с нагревателем-холодильником Б встроен соленоид-магнит электромагнитного поля (не показан), 17 - крышка корпуса 1,18 - выплавляемая модель отливки, 19 - стояк блока моделей, 20 - муфта соединения 14 и 21, уплотнительный манжет 22, 23 - пневмоцилиндр крышки корпуса 1, 24 - электродвигатель, 25 - печь литья под низким давлением, 26 - пробка в соединительной муфте 20 убирается, 27 - штуцеры полости формовки и формы соединения с вакуум-насосом.The molding and casting body 1 is an assembly; it can be mounted on different types of transport means: on a bed, frame, rails, etc. Figure 2 shows the installation (vertical section), turning horizontally to the sides of the axis of the telescopic lift 3 with the possibility of tipping over the housing 1 for molding. In cavity 6, a molding loose refractory mixture of form II 12 is used, the pipe 13 is replaced in the bottom by dispersed channels (not shown), 14 is a pipe for casting metal casting, 15 - an electromagnet is made instead of heater-cooler A, 16 - together with a heater-cooler A electromagnetic field solenoid magnet (not shown) is integrated, 17 — housing cover 1.18 — investment casting model, 19 — model block riser, 20 — connection sleeve 14 and 21, sealing lips 22, 23 — housing cover pneumatic cylinder 1, 24 - electric motor, 25 - pouring furnace under low pressure, 26 - a plug coupling 20 is retracted, 27 - fittings molding cavity and forms a compound with a vacuum pump.

Такие элементы устройства, как труба 13 заливки металла формы, нагреватель-холодильник 15 в емкости А, пробка 26, закрывающая выход расплава модели и открывающая под низким давлением заливку в форму металла, нужны при получении отливки в выплавляемой форме.Such elements of the device as the pipe 13 for casting metal of the mold, the heater-cooler 15 in the tank A, the plug 26, which closes the outlet of the molten metal and opens under low pressure pouring into the mold of the metal, are needed when receiving castings in the lost wax form.

Технологический процесс изготовления отливок осуществляется на комплексной универсальной установке, представляющей собой агрегат, содержащий корпус 1 с емкостью А формовочного огнеупорного сыпучего материала II. Вверху зоны формовки и литья с возможностью ее опрокидывания смонтирована на кронштейне телескопического подъемника 3 емкость модельного материала (не показано). Печь 25 расплавленного сплава литья под низким давлением инертного газа или воздуха осуществляется следующим образом.The manufacturing process of castings is carried out on a comprehensive universal installation, which is an assembly comprising a housing 1 with a capacity And molding refractory bulk material II. At the top of the molding and casting zone with the possibility of its overturning, a container of model material (not shown) is mounted on the bracket of the telescopic elevator 3. The furnace 25 of the molten alloy casting under low pressure inert gas or air is as follows.

В первом способе корпус 1 ставят на емкость 4 модельного материала. В крышке 17 с помощью цанги подвешивают блок моделей 18, собранный на стояке 19 (литник), усилием пневмоцилиндра 23 ставят в полость формы Б, силой включенного электромагнитного поля с вакуум-разрежением втягивается из емкости А формовочная смесь в полость формовки Б. В результате воздействия электромагнитного поля достигается высокая прочность формы.In the first method, the housing 1 is placed on the capacity 4 of the model material. A block of models 18, assembled on a riser 19 (sprue), is suspended in the lid 17 using a collet, the force of the pneumatic cylinder 23 is put into the cavity of the form B, the molding mixture is drawn from the container A by the force of the included electromagnetic field with vacuum vacuum into the molding cavity B. As a result of the action electromagnetic field achieved high form strength.

Другим способом формы изготовляют в зависимости от массы или объема из плотных (тяжелых) металлов путем опрокидывания корпуса 1, в результате происходит пересыпание смеси рассредоточенно по каналам из емкости А, разрежение в полости формовки Б, чем достигается хорошее заполнение формы, а также уплотнение электромагнитным полем. Корпус 1 ставится на емкость 4 модельного материала, включением нагревателя-холодильника проводят плавку модели, заданная температура плавления в зависимости от температуры плавления модельного состава, например, 60-90°С регулируется автоматически потенциометром 9 фиг.1. Расплав модели в вакуум-емкость втягивается разрежением в емкости 4 модельного материала, где сливается тут же в тигель для повторного использования.In another way, the molds are made, depending on the mass or volume, of dense (heavy) metals by overturning the housing 1, as a result, the mixture is poured out dispersed along the channels from the vessel A, rarefaction in the molding cavity B, thereby achieving good filling of the mold, and also compaction with an electromagnetic field . The housing 1 is placed on the capacity 4 of the model material, by switching on the heater-refrigerator, the model is melted, the set melting temperature depending on the melting temperature of the model composition, for example, 60-90 ° C, is automatically adjusted by potentiometer 9 of Fig. 1. The melt of the model in a vacuum tank is drawn by vacuum in the tank 4 of the model material, where it merges immediately into the crucible for reuse.

Для заливки металла в водоохлаждаемую форму 12 подъемный механизм пневмоцилиндра 3 с электроприводом 24 ставит корпус 1 на печь 25, труба 14 заливки металла соединяется с трубой 21 муфтой 20, герметизируется манжетом 22. Внутри формы вакуум-насосом создается разрежение и расплавленный металл втягивается внутрь холодной формы, где и кристаллизуется. При этом в печи 25 создается давление инертного газа или воздуха, чем обеспечивается сила подъема металла, под регулируемым давлением 1,5-4 атм обеспечивается подпитка и уплотнение сплава отливки. Кристаллизация отливки происходит последовательно от холодной стенки к центру, поэтому отсутствуют раковины, пористость и хорошо удаляются газы. После кристаллизации отливки магнитное поле снимается. Форма теряет прочность и формовочный материал высыпается из полости формовки Б в емкость А, освобождая отливку. В лучшем случае на момент образования разрежения в полости изготовления формы засыпку легкой формовочной смеси несколько сдерживают, а избегания задержки высыпания смеси из зоны формовки в емкости формовочного материала осуществляют с помощью электромагнитного поля.For pouring metal into a water-cooled mold 12, the lifting mechanism of a pneumatic cylinder 3 with an electric actuator 24 puts the housing 1 on the furnace 25, the metal pouring pipe 14 is connected to the pipe 21 by the coupling 20, sealed by the sleeve 22. A vacuum is created inside the mold by the vacuum pump and the molten metal is drawn into the cold mold where crystallizes. At the same time, an inert gas or air pressure is created in the furnace 25, which ensures the lifting force of the metal, under a controlled pressure of 1.5-4 atm, the casting alloy is fed and sealed. Crystallization of the casting occurs sequentially from the cold wall to the center, so there are no shells, porosity and gases are well removed. After crystallization of the casting, the magnetic field is removed. The mold loses its strength and the molding material pours out from the molding cavity B into the container A, freeing the casting. In the best case, at the time of formation of a vacuum in the mold manufacturing cavity, backfilling of the light molding sand is somewhat restrained, and avoidance of a delay in the precipitation of the mixture from the molding zone in the molding material tank is carried out using an electromagnetic field.

Для изготовления выплавляемых моделей и повышения их прочности можно применять широко используемые во многих отраслях техники, в сравнении с модельным составом, парафин с воском tпл 75-80°С, полиамид П-6 и др., у которых прочность и литейные свойства на порядок выше при температуре плавления 90-110°С. Нужно подбирать материалы многоразового использования.For the manufacture of investment castings and increasing their strength, it is possible to use widely used in many branches of technology, in comparison with the model composition, paraffin with wax t pl 75-80 ° С, P-6 polyamide and others, which have an order of magnitude strength and casting properties higher at a melting point of 90-110 ° C. It is necessary to select reusable materials.

Для изготовления электромагнитных форм при выборе металлических порошков с заданными стабильными магнитными свойствами учитывают текучесть, массу объема насыпного порошка в граммах на кубический сантиметр с расчетом для постоянного их использования в качестве электромагнитных форм.For the manufacture of electromagnetic forms, when choosing metal powders with predetermined stable magnetic properties, fluidity and the bulk volume of bulk powder in grams per cubic centimeter are calculated taking into account their constant use as electromagnetic forms.

Например, завышенная толщина стенок формы, в связи с чем увеличен объем насыпного порошка в измерении грамм на кубический см, а следовательно, повышены потребляемые мощности электромагнитного поля, вакуума, на нагрев формы при выплавке модели.For example, the overestimated thickness of the mold walls, in connection with which the volume of bulk powder is increased in the measurement of grams per cubic cm, and therefore, the consumed power of the electromagnetic field, vacuum, for heating the mold during smelting is increased.

Текучесть металлических порошков характеризует скорость прохождения порошка через отверстия определенного диаметра. Текучесть оказывает большое влияние на равномерность заполнения полостей между внутренними поверхностями литейного корпуса и поверхностями выступов модели отливки, образующих в узких местах зазоры ~ 3 мм, В этих условиях пересыпка порошка из емкости А в емкость Б и обратно затруднена.The fluidity of metal powders characterizes the speed of passage of the powder through holes of a certain diameter. The fluidity has a great influence on the uniformity of filling the cavities between the inner surfaces of the casting case and the surfaces of the protrusions of the casting model, forming gaps of ~ 3 mm in narrow places. Under these conditions, it is difficult to transfer the powder from tank A to tank B and vice versa.

Способ и технология могут быть использованы для получения крупных отливок, например сложная алюминиевая отливка 6-цилиндровый V-образный блок-картер, полученная литьем в земляной форме 350 кг, а литьем в электромагнитной форме без прибылей с упрощенной литниковой системой 120 кг. При литье алюминия АЛ8, содержащего 9,5-11% Mg, температура заливки без перегрева 630-650°С.The method and technology can be used to produce large castings, for example, a complex aluminum casting a 6-cylinder V-shaped block crankcase obtained by casting in earth form 350 kg, and casting in electromagnetic form without profit with a simplified gate system of 120 kg. When casting AL8 aluminum containing 9.5-11% Mg, the pouring temperature without overheating is 630-650 ° C.

По совокупности вакуум-давления в печи и расширения формы, нагреваемой залитым металлом, увеличивается толщина стенок, исключается возможность диспергированных пор (сжатый воздух), что имеет место в отливке, полученной как литьем высокого давления поршнем в процессе литья, так и при литье в автоклаве под давлением сжатого воздуха 5-6 атм на отливку в земляной форме без охлаждения.By the combination of vacuum pressure in the furnace and expansion of the mold heated by the cast metal, the wall thickness increases, the possibility of dispersed pores (compressed air) is excluded, which takes place in castings obtained both by high pressure piston casting during casting and by autoclaving under pressure of compressed air 5-6 atm per cast in earthen form without cooling.

Отливки в электромагнитной форме возможно получать во всех отраслях техники из черных и цветных металлов, простой и сложной конфигурации, высокого качества, кратчайшим путем повышая производительность и экологическую культуру литейного производства.Castings in electromagnetic form can be obtained in all branches of technology from ferrous and non-ferrous metals, of simple and complex configuration, of high quality, by increasing the productivity and ecological culture of foundry in the shortest possible way.

Установки и машины литья в электромагнитной форме могут изготовлять как сами предприятия, так и предприятия, выпускающие литейные машины и оборудование.Installations and casting machines in electromagnetic form can be manufactured by both the enterprises themselves and enterprises producing foundry machines and equipment.

Claims (9)

1. Способ получения отливок по выплавляемым моделям, включающий изготовление формы из сыпучего огнеупорного материала по разовой модели, удаление модели, заливку расплава металла отливки в форму, извлечение отливки путем разрушения формы, отличающийся тем, что форму изготавливают из магнитного сыпучего огнеупорного материала в литейном корпусе с разовой моделью путем воздействия вакуума и электромагнитного поля для уплотнения огнеупорного магнитного материала, разовую модель выплавляют и удаляют с помощью вакуума, форму изготавливают водоохлаждаемой, расплавленный металл отливки заливают в полученную форму путем создания разрежения в форме и подачи давления на расплав, после кристаллизации отливку удаляют путем снятия магнитного поля и высыпания огнеупорного магнитного материала.1. A method for producing investment castings, including making a mold from bulk refractory material according to a one-time model, removing the model, pouring molten metal into the mold, removing the cast by breaking the mold, characterized in that the mold is made of magnetic bulk refractory material in a casting body with a one-time model by applying a vacuum and an electromagnetic field to seal the refractory magnetic material, a one-time model is melted and removed using a vacuum, the mold is made tons of water-cooled, molten metal castings are poured into the obtained mold by creating a vacuum in the mold and applying pressure to the melt; after crystallization, the casting is removed by removing the magnetic field and pouring out the refractory magnetic material. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зависимости от массы или объема отливки форму из плотного магнитного сыпучего огнеупорного материала изготавливают путем опрокидывания корпуса с плотным сыпучим магнитным материалом, пересыпки его в литейный корпус, уплотнения электромагнитным полем и вакуумом, установки корпуса на емкость для выплавки модели.2. The method according to claim 1, characterized in that, depending on the mass or volume of the casting, a mold from a dense magnetic bulk refractory material is made by tipping the housing with dense bulk magnetic material, pouring it into a casting housing, sealing with an electromagnetic field and vacuum, installing the housing on the capacity for smelting the model. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что расплав модельного состава, выплавляемый из разовой формы, посредством вакуумного разрежения втягивают в емкость, расположенную в зоне получения разовой модели в пресс-форме для литья под регулируемым давлением газа.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the molten model composition, melted from a single mold, is pulled by vacuum rarefaction into a container located in the zone of receipt of a single mold in a mold for molding under controlled gas pressure. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что разовую модель изготавливают из модельных составов, содержащих парафин с воском, а также из полимерных материалов многоразового использования, например полиамида.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the one-time model is made from model compositions containing paraffin with wax, as well as from polymeric materials of reusable use, for example polyamide. 5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что перед формовкой модель покрывают слоем противопригарной краски толщиной 0,2 мм, а для легирования поверхностного слоя отливки на поверхность разовой модели наносят легирующие элементы.5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that before molding the model is covered with a non-stick paint layer with a thickness of 0.2 mm, and alloying elements are applied to the surface of a single model to alloy the surface layer of the casting. 6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что заливку в форму алюминиевых, магниевых, цинковых, бронзовых сплавов, латуни, а также чугуна и стали осуществляют из печи без перегрева.6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the casting in the form of aluminum, magnesium, zinc, bronze alloys, brass, as well as cast iron and steel is carried out from the furnace without overheating. 7. Установка для получения отливок по выплавляемым моделям, содержащая стальной разъемный литейный корпус с емкостью для сыпучего огнеупорного материала формы и полостью для изготовления формы, охлаждаемый водой индуктор, емкость для выплавки и литья разовой модели, плавильную печь с расплавом отливки, блок средств привода и управления процессом, отличающаяся тем, что она снабжена поворотно-подъемным механизмом, механически связанным с литейным корпусом с возможностью опрокидывания для пересыпки сыпучего огнеупорного материала снизу вверх и обратно, и электроприводом для установки корпуса на емкость для выплавки и литья разовой модели, при этом емкость для сыпучего огнеупорного материала формы содержит сыпучий огнеупорный магнитный материал и снабжена электромагнитным устройством.7. Installation for producing castings according to investment castings, comprising a steel detachable foundry body with a container for bulk refractory mold material and a cavity for manufacturing the mold, a water-cooled inductor, a container for melting and casting a one-time model, a melting furnace with molten castings, a drive means block and process control, characterized in that it is equipped with a rotary lifting mechanism mechanically coupled to the casting body with the possibility of tipping over for pouring bulk refractory material from below up and back, and an electric drive for mounting the housing on a container for smelting and casting a one-time model, while the tank for bulk refractory mold material contains a bulk refractory magnetic material and is equipped with an electromagnetic device. 8. Способ получения выплавляемых моделей, включающий заполнение расплавом модельного состава разъемной пресс-формы, раскрытие пресс-формы и извлечение модели после ее кристаллизации, отличающийся тем, что пресс-форму размещают вблизи или на емкости для модельного материала, соединяют их трубопроводом, а заполнение расплавом модельного состава разъемной пресс-формы осуществляют путем подачи давления в емкость для модельного материала, при этом осуществляют водяное охлаждение пресс-формы.8. A method for producing investment models, including filling a moldable part of a detachable mold, opening the mold and removing the model after crystallization, characterized in that the mold is placed close to or on the container for model material, connected by a pipeline, and filling a molten model composition of a detachable mold is carried out by applying pressure to a container for a model material, while the mold is water-cooled. 9. Устройство для получения выплавляемых моделей, содержащее нижнюю и верхнюю зоны, в верхней зоне расположена вакуумируемая емкость, а в нижней - емкость для расплава модельного материала, отличающееся тем, что емкость по диаметру внутри разделена поворотной заслонкой, выполненной с возможностью установки из вертикального положения в горизонтальное, при этом емкость снабжена краном переключения положений закрыто, вакуум и воздух. 9. A device for producing investment castings containing the lower and upper zones, a vacuum tank is located in the upper zone, and a vessel for melt of model material is located in the lower zone, characterized in that the diameter of the container is divided by a rotary damper inside, made with the possibility of installation from a vertical position horizontal, while the tank is equipped with a closed position switching valve, vacuum and air.
RU2008105141/02A 2008-02-11 2008-02-11 Electromagnetic form-investment-pattern casting RU2402405C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008105141/02A RU2402405C2 (en) 2008-02-11 2008-02-11 Electromagnetic form-investment-pattern casting

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008105141/02A RU2402405C2 (en) 2008-02-11 2008-02-11 Electromagnetic form-investment-pattern casting

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008105141A RU2008105141A (en) 2009-08-20
RU2402405C2 true RU2402405C2 (en) 2010-10-27

Family

ID=41150639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008105141/02A RU2402405C2 (en) 2008-02-11 2008-02-11 Electromagnetic form-investment-pattern casting

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2402405C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557855C1 (en) * 2014-05-15 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) Method of producing of castings using melted templates

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГАЛДИН Н.М. Цветное литье// Справочник. - М.: Машиностроение, 1989, с.400-407. *
ШКЛЕННИК Я.И и др. Литье по выплавляемым моделям. - М.: Машиностроение, 1984, с.90-168. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2557855C1 (en) * 2014-05-15 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) Method of producing of castings using melted templates

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008105141A (en) 2009-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5299619A (en) Method and apparatus for making intermetallic castings
CN1317094C (en) Antigravity vacuum sucking cast apparatus for aluminium base composite material
US11772152B2 (en) Countergravity casting apparatus and desulfurization methods
RU2760016C2 (en) Casting system
GB2454010A (en) Casting a metal object
RU2402405C2 (en) Electromagnetic form-investment-pattern casting
CA1166818A (en) Method and installation for low pressure casting of metal parts in a thin-walled sand impression
RU2361696C2 (en) Method of casting receiving and device for its implementation
RU2404879C2 (en) Method of casting and device to this end
Campbell et al. Molding and casting processes
JPS63256257A (en) Pressure casting method using collapsible insert core
RU2418651C2 (en) Device to produce piston casting
CN114273638A (en) Low-pressure precision casting method of magnesium alloy thin-wall shell part
EP1101551A2 (en) Investment casting using melt reservoir loop
CN104439069A (en) Method for roasting mold shell of investment pattern precision casting axle housing
RU2513672C2 (en) Device for production of piston patterns
RU2048955C1 (en) Method of making castings of ferrous and non-ferrous metals
RU2367539C2 (en) Method of receiving of steel castings
RU2318126C1 (en) Method of manufacture of piston for internal combustion engine
RU2421299C1 (en) Method of producing casting
RU2245215C1 (en) Apparatus for casting by squeezing with crystallization under pressure
RU2328359C1 (en) Device for production of casts with crystallisation under pressure
Gengel Foundry technologies and their influence on environment
CN105499502A (en) Wax mould precision casting method for improving sealability of joint sealing device
RU2025206C1 (en) Line for production of castings by extrusion and forced crystallization

Legal Events

Date Code Title Description
RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20170816

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190212