RU2404011C1 - Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней - Google Patents
Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней Download PDFInfo
- Publication number
- RU2404011C1 RU2404011C1 RU2009139872/02A RU2009139872A RU2404011C1 RU 2404011 C1 RU2404011 C1 RU 2404011C1 RU 2009139872/02 A RU2009139872/02 A RU 2009139872/02A RU 2009139872 A RU2009139872 A RU 2009139872A RU 2404011 C1 RU2404011 C1 RU 2404011C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granular material
- particles
- rods
- gelling
- electric field
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает впрыскивание гелеобразующей смеси из раствора жидкого стекла и феррохромового шлака в псевдоожиженный слой зернистого материала. Впрыскивание смеси осуществляют с удельной скоростью (1…5)×10-6 кг/с на 1 м2 поверхности частиц зернистого материала. В процессе впрыскивания гелеобразующей смеси осуществляют обработку плакируемого зернистого материала электрическим полем напряженностью 100…500 В/м. Обеспечивается ускоренный цикл формообразования и одновременное повышение прочностных характеристик форм и стержней. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления керамических форм и стержней на этилсиликатном связующем в литье по выплавляемым моделям, в особенности для сложнопрофильных тонкорельефных отливок из цветных и черных сплавов.
В настоящее время для этого широко используется в производстве аммиачная сушка слоев этилсиликатного покрытия, нанесенного на выплавляемую модель (Литье по выплавляемым моделям: монография / под ред. Я.И.Шкленника. - М.: Машиностроение, 1984. - 408 с.). Она создает условия для гелеобразования покрытия и ускоренного формообразования. Однако отверждение каждого этилсиликатного слоя покрытия протекает лишь с поверхности. В процессе сушки происходит усадка, свободному прохождению которой препятствует неравномерность гелеобразования при воздействии аммиака. В результате возникающие напряжения вызывают появление в пленках этилсиликатного связующего микротрещин, развивающихся в процессе прокалки керамических форм. Поэтому происходит снижение потенциальной прочности керамических форм, ухудшающее качество отливок.
Широкие перспективы в этом отношении открывает плакирование обсыпочного материала гелеобразователем этилсиликатного связующего (Совершенствование формообразования в производстве крупного художественного литья по выплавляемым моделям / Л.Г.Знаменский, А.А.Солодянкин // Вопросы теории и технологии литейных процессов: сб. науч. тр. - Челябинск: ЧГТУ, 1993. - С.78-83). В этом случае зернистый материал, на частицах которого закреплен гелеобразователь, внедряется при обсыпке в слой суспензии, взаимодействует с этилсиликатным связующим и образует каркасную структуру из центров гелеобразователя. Поэтому создаются условия для объемного, а не поверхностного отверждения слоев огнеупорного покрытия в литье по выплавляемым моделям.
Наиболее близким по технической сущности является способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней, включающий впрыскивание смеси из раствора жидкого стекла и феррохромового шлака в непрерывно перемешиваемый зернистый материал, например кварцевый песок, с удельной скоростью (3…20)×10-6 кг/с на 1 м2 обрабатываемой поверхности частиц зернистого материала (RU 1766577. Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней. В.М.Александров, Б.А.Кулаков, Л.Г.Знаменский и др. Бюллетень изобретений №37, 1992 г.).
Известное техническое решение обеспечивает при использовании такого плакированного зернистого материала в литье по выплавляемым моделям уменьшение продолжительности отверждения слоев этилсиликатной суспензии и некоторое повышение физико-механических свойств керамических форм и стержней. Вместе с тем прототип имеет следующие существенные недостатки:
- невысокая адгезия гелеобразующей смеси к частицам зернистого материала приводит к удалению гелеобразователя при многократном использовании псевдоожиженного плакированного зернистого материала в качестве обсыпки слоев огнеупорной суспензии в литье по выплавляемым моделям;
- удельная скорость впрыскивания, принятая в прототипе, не обеспечивает в должной степени получение одинакового по толщине плакирующего слоя гелеобразователя на частицах зернистого материала;
- вследствие применения такого плакированного зернистого материала в качестве обсыпки нарушается стабильность в получении физико-механических свойств керамических форм и стержней, в частности, продолжительности отверждения слоев суспензии и прочностных характеристик, в особенности при изготовлении последних образцов в партии (первые формы имеют ускоренный цикл формообразования и повышенную прочность, последние - ухудшенные физико-механические свойства, в частности увеличенную продолжительность затвердевания и низкие прочностные характеристики);
- в результате нестабильности физико-механических характеристик получаемых форм и стержней не удается обеспечить высокого качества изготовления точных отливок, в особенности тонкорельефных и крупногабаритных;
- нарушение равномерности распределения гелеобразователя и его слабая адгезия к частицам зернистого материала вызывает появление относительно невысоких значений прочностных свойств керамических форм и стержней при ускоренном цикле их формообразования, что особенно отрицательно сказывается на качестве точных отливок повышенной массы вследствие усиленного теплового и механического воздействия заливаемого металла на керамические формы и стержни.
В основу изобретения положена техническая задача - создать такой способ подготовки обсыпочного материала в литье по выплавляемым моделям, который обеспечил бы ускоренный цикл формообразования и одновременное повышение прочностных характеристик форм и стержней, определяющих технологическую стабильность и улучшение качества изготовления точных отливок, в особенности тонкорельефных и крупногабаритных.
Указанная техническая задача решается таким образом, что в способе подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней в литье по выплавляемым моделям, включающем впрыскивание гелеобразующей смеси из раствора жидкого стекла и феррохромового шлака в псевдоожиженный слой зернистого материала, согласно изобретению впрыскивание смеси осуществляют с удельной скоростью (1…5)×10-6 кг/с на 1 м2 поверхности частиц зернистого материала при непрерывном воздействии на обрабатываемый зернистый материал электрическим полем напряженостью 100…500 В/м.
Удельная скорость впрыскивания (1…5)×10-6 кг/с на 1 м2 поверхности частиц зернистого материала обеспечивает равномерность распределения гелеобразующей смеси на частицах зернистого материала. Непрерывное воздействие на материал электрическим полем вызывает усиление адгезии гелеобразователя к частицам зернистого материала. При этом напряженость электрического поля в пределах 100…500 В/м обеспечивает высокую степень равномерности распределения и адгезии гелеобразователя на частицах зернистого материала.
В результате создаются условия для качественного плакирования зернистого материала гелеобразователем и его многократного использования в качестве обсыпки слоев огнеупорной суспензии в литье по выплавляемым моделям, обеспечивая ускоренный цикл изготовления форм и стержней и их повышенные физико-механические характеристики, улучшающие качество точного литья.
Предлагаемый способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней в литье по выплавляемым моделям осуществляют следующим образом.
Жидкое стекло (модуль 2,6…3,0, плотностью 1,15…1,25 г/см3) смешивают с феррохромовым шлаком в соотношении (3…2):1 по массе. Полученную гелеобразующую смесь впрыскивают в находящийся в псевдоожиженном состоянии в пескосыпе зернистый материал. Причем скорость впрыскивания составляет (1…5)×10-6 кг/с на 1 м2 поверхности частиц зернистого материала.
При удельной скорости впрыскивания гелеобразующей смеси менее 10-6 кг/с на 1 м2 поверхности частиц зернистого материала нарушается равномерность распределения на них плакирующего слоя. Если удельная скорость впрыскивания будет больше, чем 5×10-6 кг/с на 1 м2 поверхности частиц зернистого материала, то резко снижается эффективность зарядки частиц при последующей обработке в электрическом поле и, как следствие, уменьшается адгезия плакирующего слоя гелеобразователя к зернам обсыпки. В результате этого создаются условия для нежелательного удаления гелеобразователя с частиц зернистого материала при многократном использовании подготовленного материала в псевдоожиженном состоянии (состояние «кипящего» слоя) для обсыпки слоев огнеупорной суспензии в литье по выплавляемым моделям. Поэтому не удается достичь стабильности в получении ускоренного цикла формообразования и повышенных прочностных характеристик керамических форм и стержней.
В процессе впрыскивания гелеобразующей смеси осуществляют обработку плакируемого зернистого материала электрическим полем. Для этого к агрегату создания кипящего слоя подается электрическое поле напряженостью 100…500 В/м.
Напряженость электрического поля менее 100 В/м при обработке зернистого материала не обеспечивает требуемую зарядку частиц и усиление адгезии гелеобразователя к зернам. При напряжености электрического поля больше, чем 500 В/м необоснованно возрастают энергетические затраты без существенного увеличения сил адгезии плакирующего слоя к частицам плакирующего материала.
Подготовленный зернистый материал используют в качестве обсыпки слоев огнеупорной суспензии при изготовлении керамических форм и стержней на этилсиликатном связующем в литье по выплавляемым моделям. При этом нанесенная в электрическом поле на частицы зернистого материала смесь взаимодействует со связующим, вызывая его быстрое и одновременное огеливание в слое покрытия.
В качестве зернистого материала могут использоваться шлифзерно электрокорунда №16-80, сеяный шамот зернистостью 0,25…1 мм, кварцевый песок групп 016, 02, 025, 03. Удельная поверхность таких материалов 4…16 м2/кг.
Предлагаемый способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней в литье по выплавляемым моделям иллюстрируется следующим примером.
Пример. Водный раствор натриевого жидкого стекла (ГОСТ 13078-81) модулем 3,0 и плотностью 1,2 г/см3 в мешалке лабораторного типа смешивали с феррохромовым шлаком (ТУ 14-11-325-97) в соотношении (2…3):1 по массе в течение 3 минут. Количество смеси - 3% от массы обрабатываемого песка марки 2К2О303 (ГОСТ 2138-91). Полученную смесь впрыскивали с удельной скоростью 3×10-6 кг/с на 1 м2 поверхности частиц зернистого материала при помощи пульверизатора в песок, находящийся в псевдоожиженном состоянии (установка «кипящего» слоя). Одновременно к агрегату кипящего слоя подключали источник электрического напряжения. При этом варьировали напряженость электрического поля 100, 300, 500 В/м. Параллельно осуществляли обработку песка согласно прототипу.
Полученные пески использовали в качестве обсыпки слоев покрытия при изготовлении керамических форм и стержней в литье по выплавляемым моделям. Для нанесения слоев готовили суспензию на гидролизованном растворе этилсиликата (ЭТС-40, ГОСТ 26371-84) с условным содержанием кремнезема 20 мас.% и прокаленном пылевидном кварце. Вязкость первого слоя суспензии по вискозиметру ВЗ-4 составляла 75…80 с, а последующих - 60…70 с. Сравнительные данные способов приведены в таблице.
Сравнительные данные способов подготовки зернистых материалов | ||||
Наименование показателей | Прототип | Разработанный способ при напряженности электрического поля, В/м | ||
100 | 300 | 500 | ||
1. Продолжительность затвердевания каждого слоя суспензии, мин | 45…90 | 15 | 25 | 30 |
2. Продолжительность изготовления 4-слойной формы, ч | 3…6 | 1 | 1,8 | 2 |
3. Прочность керамических образцов при изгибе, МПа: | ||||
- после вытопки моделей; | 2,8…3,4 | 4,5 | 6,8 | 6,5 |
- в горячем состоянии при 900°С | 3,5…4,1 | 6,5 | 8,0 | 8,2 |
При этом отклонения указанных параметров при изготовлении 100 форм из одной партии подготовленной обсыпки составляют для разработанного способа 3…10%, а в прототипе 60…80%.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет обеспечить равномерное распределение и повышенную адгезию гелеобразователя на частицах обсыпочного материала. В результате создаются условия для стабильности технологического процесса ускоренного формообразования в литье по выплавляемым моделям при увеличении прочностных характеристик керамических форм и стержней, в особенности при изготовлении высококачественных крупногабаритных точных отливок с тонкорельефной поверхностью. Заявленный способ опробован в производстве художественного литья по выплавляемым моделям из цветных и черных сплавов, показав улучшение качества точного литья.
Учитывая повышенный комплекс технологических свойств, заявленный способ подготовки обсыпочного материала может быть широко использован в практически любых цехах литья по выплавляемым моделям.
Claims (1)
- Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней в литье по выплавляемым моделям, включающий впрыскивание гелеобразующей смеси из раствора жидкого стекла и ферро-хромового шлака в псевдоожиженный слой зернистого материала, отличающийся тем, что впрыскивание смеси осуществляют с удельной скоростью (1…5)·10-6 кг/с на 1 м2 поверхности частиц зернистого материала при непрерывном воздействии на обрабатываемый зернистый материал электрическим полем напряженостью 100…500 В/м.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139872/02A RU2404011C1 (ru) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139872/02A RU2404011C1 (ru) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2404011C1 true RU2404011C1 (ru) | 2010-11-20 |
Family
ID=44058381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009139872/02A RU2404011C1 (ru) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2404011C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443499C1 (ru) * | 2010-11-29 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (ГОУ ВПО "ЮУрГУ") | Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней в литье по выплавляемым моделям |
RU2465092C1 (ru) * | 2011-03-17 | 2012-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ плакирования огнеупорных зернистых материалов |
RU2529603C1 (ru) * | 2013-04-26 | 2014-09-27 | Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Способ изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям для сложнопрофильных отливок |
-
2009
- 2009-10-28 RU RU2009139872/02A patent/RU2404011C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443499C1 (ru) * | 2010-11-29 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (ГОУ ВПО "ЮУрГУ") | Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней в литье по выплавляемым моделям |
RU2465092C1 (ru) * | 2011-03-17 | 2012-10-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Способ плакирования огнеупорных зернистых материалов |
RU2529603C1 (ru) * | 2013-04-26 | 2014-09-27 | Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Способ изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям для сложнопрофильных отливок |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101480810B (zh) | 一种人造石英石的制备方法 | |
CN108705086A (zh) | 一种3d凝胶打印制备钢结硬质合金的方法 | |
RU2427442C1 (ru) | Способ введения модификаторов и легирующих добавок при литье по газифицируемым моделям | |
CN106927798B (zh) | 一种水溶性陶瓷型芯及其制备方法 | |
RU2404011C1 (ru) | Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней | |
CN107838402A (zh) | 一种复杂镁合金结构件的制造方法 | |
RU2314891C1 (ru) | Способ изготовления форм для литья по выплавляемым моделям | |
CN110711846A (zh) | 一种铸造用无机粘结剂砂冷芯盒制型芯方法 | |
RU2478453C1 (ru) | Способ изготовления форм по выплавляемым моделям (варианты) | |
CN102773404B (zh) | 一种铸铁用防白口涂料及其制备和使用方法 | |
CN108220831B (zh) | 一种硼酸铝晶须增强锌基合金复合材料及其制备方法 | |
CN110586848A (zh) | 3d打印铸钢用砂型材料及其制备方法以及用该材料制做铸钢砂型的方法 | |
RU2443499C1 (ru) | Способ подготовки зернистых материалов для изготовления керамических форм и стержней в литье по выплавляемым моделям | |
CN102515625A (zh) | 一种整体树脂砂型及其制备方法 | |
CN109047647A (zh) | 一种铁模水玻璃砂覆型精密成形工艺 | |
CN102139506B (zh) | 大尺寸人造文化石生产工艺 | |
CN102039412B (zh) | 一种金属零部件的凝胶离心成型方法 | |
JPS5927749A (ja) | 精密鋳造用鋳型の製造方法 | |
CN109986021B (zh) | 一种覆膜砂及其制备方法 | |
RU2412778C1 (ru) | Способ химического закрепления слоев жидкостекольного покрытия в литье по выплавляемым моделям | |
RU2385782C1 (ru) | Смесь для изготовления форм и стержней в точном литье и способ ее приготовления | |
CN103056284A (zh) | 粘土完全再生砂改性剂、改性方法及改性剂的应用 | |
JPH0663684A (ja) | 鋳造用セラミック中子の製造方法 | |
RU2547071C1 (ru) | Способ изготовления керамических оболочек для литья по удаляемым моделям | |
CN107876779A (zh) | 一种水性纳米银3d打印坯体方法及其成型方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121029 |