RU2478453C1 - Method of mould making by investment patterns (versions) - Google Patents
Method of mould making by investment patterns (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2478453C1 RU2478453C1 RU2011146577/02A RU2011146577A RU2478453C1 RU 2478453 C1 RU2478453 C1 RU 2478453C1 RU 2011146577/02 A RU2011146577/02 A RU 2011146577/02A RU 2011146577 A RU2011146577 A RU 2011146577A RU 2478453 C1 RU2478453 C1 RU 2478453C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- periclase
- layers
- grain size
- sprinkling
- Prior art date
Links
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления оболочковых керамических форм на связующем - алюмоборфосфатном концентрате (АБФК) в литье по выплавляемым моделям, в особенности для сложнопрофильных тонкорельефных отливок из цветных и черных сплавов.The invention relates to the field of foundry and can be used for the manufacture of shell ceramic molds on a binder - aluminum phosphate concentrate (ABFC) in investment casting, in particular for complex profile high-relief castings from non-ferrous and ferrous alloys.
В настоящее время в литье по выплавляемым моделям широко используются способы изготовления керамических форм на этилсиликатном связующем (ЭТС). Они, в целом, характеризуются вредными условиями производства, многооперационностью, длительностью формообразования. Кроме того, ЭТС является одним из самых дорогостоящих связующих материалов, но при этом обеспечивающих требуемые физико-механические свойства керамических форм (Литье по выплавляемым моделям: монография / Под ред. Я.И.Шкленника. - М.: Машиностроение, 1984. - 408 с.).At present, methods for manufacturing ceramic forms on an ethyl silicate binder (ETS) are widely used in investment casting. They, in general, are characterized by harmful production conditions, multioperation, duration of formation. In addition, ETS is one of the most expensive binder materials, but at the same time providing the required physical and mechanical properties of ceramic forms (Lost wax casting: monograph / Ed. By Ya. I. Shklennik. - M .: Mashinostroenie, 1984. - 408 from.).
Известна аммиачная сушка, которая 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.Known ammonia drying, which creates the conditions for gelation of the coating and accelerated shaping. However, curing of each ethyl silicate coating layer proceeds only from the surface. During the drying process, shrinkage occurs, the free passage of which is prevented by the uneven gelation upon exposure to ammonia. As a result, the arising stresses cause the appearance in the films of an ethyl silicate binder of microcracks that develop during the calcination of ceramic forms. Therefore, there is a decrease in the potential strength of ceramic molds, worsening the quality of castings.
Известен способ изготовления форм по выплавляемым моделям (Патент RU №2043825. Способ изготовления форм по выплавляемым моделям. МПК В22С 9/04, опубл. 20.09.1995 г.), включающий нанесение на модель лицевого слоя, его подсушку, нанесение последующих внутренних слоев из суспензии с этилсиликатным связующим, их обсыпку и сушку, лицевой слой наносят из суспензии с подкисленным водным растворителем состава, мас.%: вода 15,0…30,0, неорганическая кислота 1,0…3,0, поверхностно-активное вещество анионактивного или неионогенного класса 0,05…0,2, огнеупорный наполнитель - остальное, или из суспензии с подкисленным водно-органическим растворителем состава, мас.%: смесь воды и органического растворителя в соотношении 1:1, 3:1 15,0…30,0; неорганическая кислота 1,0…3,0; огнеупорный наполнитель - остальное, подсушку облицовочного слоя осуществляют по крайней мере 5 мин с последующим упрочнением его суспензией из огнеупорного наполнителя и этилсиликатного связующего.A known method of manufacturing molds on investment casting (Patent RU No. 2043825. Method for manufacturing molds on investment casting. IPC В22С 9/04, published on 09/20/1995), including applying the front layer to the model, drying it, applying subsequent inner layers from suspensions with ethyl silicate binder, sprinkling and drying them, the front layer is applied from a suspension with an acidified aqueous solvent of the composition, wt.%: water 15.0 ... 30.0, inorganic acid 1.0 ... 3.0, anionic surfactant or non-ionic class 0.05 ... 0.2, refractory filler - the rest, or from the suspension with an acidified aqueous-organic solvent composition, wt%: mixture of water and an organic solvent in the ratio 1: 1, 3: 1 15.0 ... 30.0;. inorganic acid 1.0 ... 3.0; refractory filler - the rest, the facing layer is dried for at least 5 minutes, followed by hardening with a suspension of refractory filler and ethyl silicate binder.
К недостаткам известного способа относятся продолжительность изготовления форм, время для изготовления одного слоя от 1,5 до 2,5 часов, а для изготовления 4-5-слойных оболочковых форм соответственно около 6…12,5 часов, а также плохая выбиваемость литья, связанная с высокой остаточной прочностью, образующейся при обжиге керамики.The disadvantages of this method include the duration of mold manufacturing, the time for manufacturing a single layer from 1.5 to 2.5 hours, and for the manufacture of 4-5-layer shell molds, respectively, about 6 ... 12.5 hours, as well as poor knockability of casting associated with high residual strength formed during firing of ceramics.
Известен способ получения керамических форм (Патент RU №2200643. Способ получения керамических форм при литье по выплавляемым моделям с использованием в качестве связующего жидкого стекла. МПК В22С 9/04, В22С 1/02, опубл. 03.20.2003 г.), 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.A known method for producing ceramic molds (Patent RU No. 2200643. A method for producing ceramic molds by investment casting using liquid glass as a binder. IPC В22С 9/04, В22С 1/02, publ. 03.20.2003), including preliminary slurry preparation by mixing liquid glass with an aqueous solution of ammonium chloride and dusty refractory material, layer-by-layer deposition of the suspension on investment models, sprinkling of each layer with quartz sand, curing in a solution of ammonium chloride, melting of models in g ryachey water calcination shells, wherein a slurry for the first layer is additionally introduced 0.05 ... 0.1 wt.% oil and hydro hydrostatic transmissions.
Недостатками способа являются продолжительное время изготовления, а также более низкое качество поверхности литья, наличие пригара и связанная с ним плохая выбиваемость отливок из форм.The disadvantages of the method are the long manufacturing time, as well as the lower quality of the casting surface, the presence of a burn and the associated poor knockability of castings from the molds.
Широкие перспективы в этом отношении открывает применение в качестве связующего оболочковых керамических форм алюмоборфосфатного концентрата. Однако, известные до настоящего времени способы изготовления таких форм до сих пор не позволяют добиться технологических свойств, по которым они с успехом могут конкурировать с этилсиликатными.The use of aluminum-borophosphate concentrate shell ceramic forms as a binder opens up great prospects in this regard. However, hitherto known methods for the manufacture of such molds still do not allow to achieve technological properties by which they can successfully compete with ethyl silicate.
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления форм по выплавляемым моделям, включающий нанесение на модель лицевого слоя суспензии, его подсушку, нанесение последующих внутренних слоев суспензии, их обсыпку и сушку (Патент RU №2295419. Способ изготовления форм по выплавляемым моделям. МПК В22С 9/04, С1, опубл. 20.03.2007 г.). Лицевой и последующие слои наносят из суспензии, имеющей следующий состав, мас.%: алюмоборфосфат 16,0…20,0; вода 16,0…20,0; лигносульфонат (ПАВ) не более 0,5; магнийсиликатный порошок 3,5…5,0; пылевидный огнеупорный наполнитель - остальное. Причем обсыпку лицевого слоя осуществляют шамотным песком зернистостью не более 0,2 мм, а обсыпку последующих слоев - шамотным песком зернистостью не более 0,4 мм. Каждый слой подсушивают в течение 30…40 мин, выплавляют модельный состав и подвергают форму высокотемпературной сушке при 300…350°С в течение 2…3 часов. В качестве огнеупорного наполнителя для лицевого слоя используют пылевидный шамот или пылевидный электрокорунд.The closest in technical essence is a method for manufacturing molds on investment casting, including applying to the model of the front layer of the suspension, drying, applying the subsequent inner layers of the suspension, sprinkling and drying (Patent RU No. 2295419. Method for manufacturing molds on investment casting. IPC В22С 9 / 04, C1, publ. March 20, 2007). The front and subsequent layers are applied from a suspension having the following composition, wt.%: Aluminum phosphate 16.0 ... 20.0; water 16.0 ... 20.0; lignosulfonate (surfactant) not more than 0.5; magnesium silicate powder 3.5 ... 5.0; dusty refractory filler - the rest. Moreover, the face layer is covered with fireclay sand with a grain size of not more than 0.2 mm, and the subsequent layers are covered with fireclay sand with a grain size of not more than 0.4 mm. Each layer is dried for 30 ... 40 minutes, the model composition is melted and the mold is subjected to high-temperature drying at 300 ... 350 ° C for 2 ... 3 hours. As a refractory filler for the front layer, pulverized chamotte or pulverized electrocorundum is used.
Известное техническое решение обеспечивает некоторое ускорение формообразования и повышение физико-механических свойств керамических форм (выбиваемость и др.). Вместе с тем прототип имеет следующие существенные недостатки:The known technical solution provides some acceleration of shaping and increase the physicomechanical properties of ceramic forms (knockability, etc.). However, the prototype has the following significant disadvantages:
- введение отвердителя в состав суспензии прототипа приводит к резкому снижению ее живучести (до 1…2 часов), что не позволяет использовать автоматические линии литья по выплавляемым моделям для серийного производства точных отливок;- the introduction of a hardener in the suspension of the prototype leads to a sharp decrease in its survivability (up to 1 ... 2 hours), which does not allow the use of automatic casting lines for investment casting for serial production of precision castings;
- способ прототипа приводит к безвозвратным потерям суспензии в условиях крупносерийного производства отливок литьем по выплавляемым моделям;- the prototype method leads to irretrievable losses of the suspension in the conditions of large-scale production of castings by investment casting;
- стремление к сохранению определенной живучести суспензии и вместе с тем сокращению цикла сушки не позволяют достичь потенциально возможного ускорения формообразования;- the desire to maintain a certain survivability of the suspension and at the same time shorten the drying cycle do not allow to achieve a potentially possible acceleration of shaping;
- неравномерность отверждения слоев суспензии вызывает формирование микротрещин в связующем материале, снижающих его адгезию, что приводит к падению прочности и трещиноустойчивости керамических форм;- uneven curing of the layers of the suspension causes the formation of microcracks in the binder material, reducing its adhesion, which leads to a decrease in the strength and crack resistance of ceramic forms;
- недостаточно высокие физико-механические свойства керамических форм вызывают снижение качества изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям, особенно сложнопрофильных и тонкорельефных.- insufficiently high physical and mechanical properties of ceramic molds cause a decrease in the quality of manufacturing castings by investment casting, especially complex and thin-relief.
В основу изобретения положена техническая задача - обеспечение длительной живучести суспензии на АБФК при одновременном ускоренном формообразовании и повышенных прочностных свойствах керамических форм, позволяющих улучшить качество изготовления точных отливок, в особенности сложнопрофильных и тонкорельефных.The basis of the invention is the technical task of ensuring long-term survivability of the suspension on ABFC with simultaneous accelerated shaping and increased strength properties of ceramic molds that improve the quality of manufacturing of precision castings, especially complex and thin relief.
Указанная техническая задача решается таким образом, что в способе изготовления форм по выплавляемым моделям, включающем нанесение на модель лицевого и последующих внутренних слоев суспензии на алюмоборфосфатном концентрате, их обсыпку и сушку, согласно изобретению лицевой и последующие слои наносят из суспензии состава, мас.%:The specified technical problem is solved in such a way that in the method of manufacturing molds according to investment casting, including applying to the model of the front and subsequent inner layers of the suspension on aluminum-phosphate concentrate, sprinkling and drying them, according to the invention, the front and subsequent layers are applied from the suspension of the composition, wt.%:
а обсыпку слоев суспензии осуществляют периклазом зернистостью 160…200 мкм для лицевого слоя и зернистостью 250…300 мкм для последующих слоев суспензии.and sprinkling of the suspension layers is carried out by periclase with a grain size of 160 ... 200 μm for the front layer and a grain size of 250 ... 300 μm for the subsequent layers of the suspension.
Другой вариант решения поставленной технической задачи заключается в том, что в способе изготовления форм по выплавляемым моделям, включающем нанесение на модель лицевого и последующих внутренних слоев суспензии на алюмоборфосфатном концентрате, их обсыпку и сушку, согласно изобретению лицевой и последующие слои наносят из суспензии состава, мас.%:Another solution to the technical problem lies in the fact that in the method of manufacturing molds according to investment casting, which includes applying to the model of the front and subsequent inner layers of the suspension on alumina-phosphate concentrate, sprinkling and drying them, according to the invention, the front and subsequent layers are applied from a suspension of the composition, wt .%:
при этом обсыпку лицевого слоя суспензии осуществляют периклазом зернистостью 160…200 мкм, а обсыпку каждого последующего слоя суспензии осуществляют смесью периклаза и керамзита зернистостью соответственно 250…300 мкм и 400…500 мкм, взятых в соотношении (2…4):1 по объему.in this case, the face layer of the suspension is sprinkled with periclase with a grain size of 160 ... 200 μm, and each subsequent layer of suspension is sprinkled with a mixture of periclase and expanded clay with a grain size of 250 ... 300 μm and 400 ... 500 μm, taken in the ratio (2 ... 4): 1 by volume.
Кроме того, поставленная техническая задача также решается тем, что в способе изготовления форм по выплавляемым моделям, включающем нанесение на модель лицевого и последующих внутренних слоев суспензии на алюмоборфосфатном концентрате, их обсыпку и сушку, согласно изобретению по обоим вариантам, при обсыпке слоев суспензии на обсыпочный материал - периклаз или периклаз и его смесь с керамзитом - воздействуют электрическим полем напряженностью 1500…2000 В/м.In addition, the stated technical problem is also solved by the fact that in the method of manufacturing investment casting molds, including applying to the model of the front and subsequent inner layers of the suspension on alumina-phosphate concentrate, sprinkling and drying them, according to the invention according to both options, when sprinkling the layers of the suspension on sprinkling the material - periclase or periclase and its mixture with expanded clay - is affected by an electric field with a voltage of 1500 ... 2000 V / m.
Введение в состав суспензии на АБФК поливинилового спирта (ПВС) обеспечивает наряду с улучшением смачиваемости повышение прочности керамических форм после вытопки модельной массы, а также увеличение газопроницаемости и выбиваемости, поскольку указанный ингредиент является связующим материалом и подвергается термодеструкции.The introduction of polyvinyl alcohol (PVA) into the ABFC slurry provides, along with improved wettability, an increase in the strength of ceramic molds after the model mass is refluxed, as well as an increase in gas permeability and knockability, since this ingredient is a binder and undergoes thermal degradation.
Обсыпка слоев суспензии на АБФК зернистым периклазом формирует каркасную структуру из центров отверждения и вызывает существенное сокращение цикла формообразования при длительной живучести суспензии.Sprinkling the suspension layers on ABFC with granular periclase forms a skeleton structure from the curing centers and causes a significant reduction in the formation cycle with prolonged suspension survivability.
Изготовление керамических форм с обсыпкой последующих слоев периклаза и керамзита создает условия для улучшения трещиноустойчивости форм и повышения их газопроницаемости, поскольку высокопористый материал (керамзит) является эффективным «блокиратором» возникновения и развития трещин керамики.The manufacture of ceramic molds sprinkled with subsequent layers of periclase and expanded clay creates the conditions for improving crack resistance of molds and increasing their gas permeability, since highly porous material (expanded clay) is an effective “blocker” of the occurrence and development of ceramic cracks.
Воздействие на обсыпочный материал (периклаз или его смесь с керамзитом) электрическим полем напряженностью 1500…2000 В/м определяет его электрофизическую активацию и при дальнейшем внедрении обсыпки в слой суспензии вызывает ускоренное формообразование и повышение прочности керамических форм.The impact on the sprinkling material (periclase or its mixture with expanded clay) with an electric field of 1500 ... 2000 V / m determines its electrophysical activation and with the further introduction of sprinkling into the suspension layer causes accelerated shaping and increased strength of ceramic molds.
Учитывая высокие технологические свойства получаемых керамических форм на АБФК, предлагаемый способ их изготовления позволяет полностью отказаться от дорогостоящего ЭТС, существенно повысить качество форм и отливок по сравнению с комбинированными способами, использующими этилсиликат, жидкое стекло, алюмохромфосфатную связку. Таким образом, разработанный способ изготовления керамических форм на АБФК является выгодно конкурирующим по технологическим и экономическим критериям с получившими в настоящее время наибольшее распространение способами формообразования на гидролизованном растворе этилсиликата, жидком стекле и их комбинации.Given the high technological properties of the obtained ceramic molds at ABPC, the proposed method for their manufacture allows one to completely abandon the expensive ETS, significantly improve the quality of molds and castings in comparison with the combined methods using ethyl silicate, water glass, aluminochromophosphate binder. Thus, the developed method for the manufacture of ceramic molds at ABPC is competitively competitive in terms of technological and economic criteria with the currently most widely used methods of forming on a hydrolyzed solution of ethyl silicate, liquid glass, and a combination thereof.
Предлагаемый способ изготовления форм по выплавляемым моделям осуществляют следующим образом.The proposed method for manufacturing molds on investment models is as follows.
Готовят суспензию на АБФК с использование поливинилового спирта по следующей рецептуре, мас.%:Prepare a suspension on ABFC using polyvinyl alcohol according to the following recipe, wt.%:
Количество поливинилового спирта 1…3 мас.% диктуется необходимостью смачиваемости восковых выплавляемых моделей, а также повышением прочности керамических форм после вытопки моделей. При его количестве менее 1 мас.% влияние практически незначительно. При количестве более 3 мас.% в процессе термообработки форм поливиниловый спирт выгорает и наблюдается снижение «горячей» прочности керамических форм.The amount of polyvinyl alcohol 1 ... 3 wt.% Is dictated by the need for wettability of wax melted models, as well as by the increase in the strength of ceramic molds after the models are melted. When its amount is less than 1 wt.%, The effect is almost negligible. With an amount of more than 3 wt.% During the heat treatment of the forms, polyvinyl alcohol burns out and a decrease in the “hot” strength of ceramic forms is observed.
Суспензию послойно наносят на блок выплавляемых моделей, каждый слой обсыпают периклазом зернистостью 160…200 мкм для лицевого слоя и зернистостью 250…300 мкм для последующих слоев суспензии.The suspension is applied layer by layer to the block of investment models, each layer is sprinkled with periclase with a grain size of 160 ... 200 μm for the face layer and a grain size of 250 ... 300 μm for the subsequent layers of the suspension.
Зернистость периклаза в пределах 160…200 мкм для обсыпки первых (лицевых) слоев суспензии обеспечивает высокое качество отпечатка в форме, а, следовательно, минимальную шероховатость поверхности отливок. При зернистости периклаза менее 160 мкм также увеличивается скорость его взаимодействия со связующим (АБФК) и фиксируется чрезмерно быстрое отверждение огнеупорного слоя, что является нетехнологичным с позиции равномерного распределения обсыпочного материала на блоке моделей.The granularity of periclase within 160 ... 200 microns for sprinkling the first (facial) layers of the suspension provides high quality imprint in the form, and, therefore, the minimum surface roughness of the castings. When the periclase grain size is less than 160 μm, the rate of its interaction with the binder (ABFC) also increases and an overly fast curing of the refractory layer is fixed, which is non-technological from the position of uniform distribution of the bulk material on the model block.
Обсыпка последующих (внутренних) слоев суспензии периклазом 250…300 мкм является оптимальной с позиций получения требуемой толщины покрытия и продолжительности формообразования.Sprinkling the subsequent (inner) layers of the suspension with a periclase of 250 ... 300 microns is optimal from the standpoint of obtaining the required coating thickness and the duration of the formation.
Для особо сложных по конфигурации отливок при изготовлении оболочковых керамических форм обсыпку последующих слоев (кроме лицевого) осуществляют смесью периклаза и керамзита зернистостью соответственно 250…300 мкм и 400…500 мкм, взятых в соотношении (2…4):1 по объему.For castings that are particularly difficult to configure in the manufacture of shell ceramic molds, the subsequent layers (except the front one) are coated with a mixture of periclase and expanded clay with a grain size of 250 ... 300 μm and 400 ... 500 μm, respectively, taken in the ratio (2 ... 4): 1 by volume.
Применение для обсыпки последующих (внутренних) слоев смеси периклаза и керамзита в соотношении (2…4):1 по объему диктуется стремлением получить, с одной стороны, требуемые газопроницаемость и минимальную склонность к образованию трещин в керамической форме, с другой - обеспечить необходимую продолжительность отверждения слоев огнеупорной суспензии на блоке выплавляемых моделей. Зернистость керамзита в пределах 400…500 мкм определяет возможность получения оптимальной толщины огнеупорного покрытия.Application for sprinkling subsequent (inner) layers of a mixture of periclase and expanded clay in the ratio (2 ... 4): 1 in volume is dictated by the desire to obtain, on the one hand, the required gas permeability and minimal tendency to crack in the ceramic form, on the other hand, to provide the necessary curing time layers of refractory slurry on a cast investment block. Expanded clay granularity within 400 ... 500 microns determines the possibility of obtaining the optimal thickness of the refractory coating.
Для повышения трещиноустойчивости керамических форм при производстве тонкорельефных сложнопрофильных отливок на обсыпочный материал (периклаз или его смесь с керамзитом) воздействуют электрическим полем напряженностью 1500…2000 В/м.To increase the crack resistance of ceramic molds in the production of thin-relief complex-shaped castings, the bulk material (periclase or its mixture with expanded clay) is exposed to an electric field of 1500 ... 2000 V / m.
Указанная обработка обсыпочного материала создает условия для электрофизической активации его взаимодействия со слоем огнеупорной суспензии, в результате чего достигаются ускорение формообразования, повышение прочности и трещиноустойчивости керамических форм. При напряженности электрического поля менее 1500 В/м эти эффекты выражены незначительно. Дальнейшее увеличение напряженности электрического поля более 2000 В/м нецелесообразно по причине существенного возрастания энергетических затрат.The specified processing of the coating material creates the conditions for the electrophysical activation of its interaction with the layer of refractory slurry, as a result of which acceleration of shaping, increased strength and crack resistance of ceramic forms are achieved. When the electric field is less than 1500 V / m, these effects are not significantly expressed. A further increase in the electric field strength of more than 2000 V / m is impractical due to a significant increase in energy costs.
Предлагаемый способ изготовления керамических форм по выплавляемым моделям иллюстрируется следующими примерами.The proposed method for the manufacture of ceramic molds for lost wax is illustrated by the following examples.
Пример 1. В водный раствор АБФК (ТУ 113-08-606-87) вводили поливиниловый спирт (ГОСТ 10779-78), варьируя его количество из расчета получения в суспензии ПВС 1, 2, 3 мас.%. Затем готовили суспензию из растворов АБФК и ПВС, а также пылевидного кварца марки ПКЗ (ГОСТ 9077-82). Полученную суспензию наносили на блок выплавляемых моделей из состава МВС15 (ТУ 101516-76). Количество слоев - 4. Вязкость 1 слоя суспензии по вискозиметру ВЗ-4 составляла 75…80 с, а последующих - 60…70 с. Каждый слой обсыпали периклазом (ТУ 2149-215-10964029-2004). Средний размер зерен периклаза для обсыпки 1 слоя составлял 180 мкм, для последующих - 280 мкм. Параметры по удалению моделей, термообработки керамических форм и заливки расплава поддерживались аналогичными прототипу. Полученные керамические оболочковые формы на АБФК использовались для изготовления отливок из стали 35Л (ГОСТ 977-88). Сравнительные данные способов приведены в табл.1.Example 1. Polyvinyl alcohol (GOST 10779-78) was introduced into an aqueous solution of ABFC (TU 113-08-606-87), varying its amount based on the production of 1, 2, 3 wt.% PVA in suspension. Then, a suspension was prepared from solutions of ABPK and PVA, as well as PKZ dust-like quartz (GOST 9077-82). The resulting suspension was applied to a block of investment models from the composition MVS15 (TU 101516-76). The number of layers is 4. The viscosity of 1 layer of the suspension with a VZ-4 viscometer was 75 ... 80 s, and the subsequent 60 ... 70 s. Each layer was sprinkled with periclase (TU 2149-215-10964029-2004). The average periclase grain size for dusting 1 layer was 180 μm, for the subsequent 280 μm. Parameters for the removal of models, heat treatment of ceramic molds and pouring of the melt were supported similar to the prototype. The obtained ceramic shell molds at ABFK were used for the manufacture of castings from steel 35L (GOST 977-88). Comparative data of the methods are given in table 1.
Пример 2. Изготовление оболочковых керамических форм на АБФК осуществляли из суспензии состава аналогично примеру 1, но варьируя при этом зернистость периклаза для обсыпки первого (лицевого) слоя в пределах 160…200 мкм. Средний размер частиц периклаза для обсыпки последующих слоев составлял 280 мкм. Влияние зернистости периклаза обсыпки первого слоя на свойства оболочковых форм представлено в табл.2.Example 2. The manufacture of shell ceramic forms on ABFC was carried out from a suspension of the composition analogously to example 1, but varying the granularity of periclase for sprinkling the first (front) layer within 160 ... 200 microns. The average particle size of periclase for dusting subsequent layers was 280 μm. The effect of granularity of periclase sprinkling of the first layer on the properties of shell forms is presented in Table 2.
Пример 3. Варьировали зернистость периклаза для обсыпки последующих слоев суспензии на АБФК связующем в пределах 250…300 мкм. Средний размер частиц периклаза для обсыпки первого слоя составлял 180 мкм. Состав суспензии и параметры по изготовлению оболочковых керамических форм соответствовали представленным в примере 2. Влияние зернистости периклаза для обсыпки последующих слоев суспензии на АБФК связующем и свойства оболочковых керамических форм приведено в табл.3.Example 3. The granularity of periclase was varied to sprinkle the subsequent layers of the suspension on an ABFC binder within 250 ... 300 microns. The average particle size of periclase for dusting the first layer was 180 μm. The composition of the suspension and the parameters for the manufacture of shell ceramic molds are consistent with those presented in Example 2. The effect of periclase granularity for sprinkling subsequent layers of the suspension on an ABFC binder and the properties of shell ceramic forms are given in Table 3.
Пример 4. Изготовление оболочковых керамических форм на АБФК связующем осуществляли из суспензии состава, мас.%:Example 4. The manufacture of shell ceramic forms on ABFC binder was carried out from a suspension of the composition, wt.%:
При этом обсыпку лицевого слоя суспензии осуществляют периклазом, а каждого последующего слоя суспензии - смесью периклаза и керамзита, варьируя соотношение между ними по объему 2:1; 3:1; 4:1. Средний размер частиц периклаза для обсыпки лицевого составлял 180 мкм, для последующих слоев - 280 мкм, а зернистость керамзита была в пределах 400…500 мкм. Влияние соотношения между периклазом и керамзитом на свойства получаемых оболочковых керамических форм приведено в табл.4.At the same time, the front layer of the suspension is sprinkled with periclase, and each subsequent suspension layer with a mixture of periclase and expanded clay, varying the ratio between them in volume 2: 1; 3: 1; 4: 1. The average particle size of periclase for dusting the face was 180 microns, for subsequent layers - 280 microns, and granularity of expanded clay was in the range of 400 ... 500 microns. The effect of the ratio between periclase and expanded clay on the properties of the resulting shell ceramic forms is given in Table 4.
Пример 5. Изготовление оболочковых керамических форм осуществляли аналогично примеру 4, соблюдая соотношение между периклазом и керамзитом 3:1 по объему. При этом обсыпку проводили в электрическом поле, варьируя его напряженность 1500, 1800, 2000 В/м. Для этого установка кипящего слоя подсоединялась к источнику тока, а частицы обсыпки, находящиеся в псевдоожиженном состоянии, подвергались электрофизической активации. Влияние напряженности электрического поля для обработки обсыпки на свойства керамических форм представлено в табл.5. Аналогичные результаты ускорения формообразования и повышения прочности керамических образцов получены и при способе изготовления форм по первому варианту решения поставленной технической задачи.Example 5. The manufacture of shell ceramic forms was carried out analogously to example 4, observing the ratio between periclase and expanded clay 3: 1 by volume. In this case, dusting was carried out in an electric field, varying its intensity of 1500, 1800, 2000 V / m. To do this, the installation of a fluidized bed was connected to a current source, and particles of dusting in a fluidized state were subjected to electrophysical activation. The effect of electric field strength for processing dusting on the properties of ceramic forms is presented in Table 5. Similar results in accelerating the shaping and increasing the strength of ceramic samples were obtained with the method of manufacturing molds in the first embodiment of the solution of the technical problem.
Таким образом, заявленное изобретение решает важнейшую проблему в области специальных способов литья по полной замене дорогостоящего экологически вредного ЭТС, требующего в большинстве случаев проведения длительной операции гидролиза с применением огнеопасного этилового спирта. Разработанный способ позволяет изготавливать качественные керамические формы на дешевом и безопасном АБФК связующем, причем с физико-механическими свойствами не уступающими этилсиликатным формам, а по выбиваемости, газопроницаемости, продолжительности формообразования существенно их превышающими. По сравнению с известными способами изготовления керамических форм на АБФК заявленное изобретение позволяет, по сути, сделать эти формы действительно эффективной альтернативой этилсиликатным формам (по живучести, прочности форм, шероховатости поверхности получаемых отливок и др.).Thus, the claimed invention solves the most important problem in the field of special casting methods for the complete replacement of expensive environmentally harmful ETS, which in most cases requires a long hydrolysis operation using flammable ethyl alcohol. The developed method allows us to produce high-quality ceramic molds on a cheap and safe ABPC binder, with physicomechanical properties not inferior to ethyl silicate forms, and in knockability, gas permeability, and the duration of formation significantly exceed them. Compared with the known methods for manufacturing ceramic molds on ABFC, the claimed invention allows, in fact, to make these forms a really effective alternative to ethyl silicate forms (survivability, strength of molds, surface roughness of the obtained castings, etc.).
Учитывая повышенные технологические свойства керамических форм на АБФК, изготавливаемых по заявленному изобретению, они могут быть с успехом применены практически в любых отечественных и зарубежных цехах ЛВМ.Given the enhanced technological properties of ceramic forms on ABFK, manufactured according to the claimed invention, they can be successfully applied in almost any domestic and foreign computer workshops.
Claims (4)
а обсыпку слоев суспензии осуществляют периклазом зернистостью 160-200 мкм для лицевого слоя и зернистостью 250-300 мкм для последующих слоев суспензии.1. A method of manufacturing molds on investment models, including applying to the model of the front and subsequent inner layers of the suspension on aluminum-phosphate concentrate, sprinkling and drying them, characterized in that the front and subsequent layers are applied from the suspension of the composition, wt.%:
and sprinkling of the suspension layers is carried out by periclase with a grain size of 160-200 μm for the front layer and a grain size of 250-300 μm for the subsequent layers of the suspension.
при этом обсыпку лицевого слоя суспензии осуществляют периклазом зернистостью 160-200 мкм, а обсыпку каждого последующего слоя суспензии осуществляют смесью периклаза и керамзита зернистостью соответственно 250-300 мкм и 400-500 мкм, взятых в соотношении (2-4):1 по объему.3. A method of manufacturing molds on investment casting, including applying to the model of the front and subsequent inner layers of the suspension on aluminum-phosphate concentrate, sprinkling and drying them, characterized in that the front and subsequent layers are applied from the suspension of the composition, wt.%:
in this case, the face layer of the suspension is sprinkled with periclase with a grain size of 160-200 μm, and each subsequent layer of suspension is sprinkled with a mixture of periclase and expanded clay with a grain size of 250-300 μm and 400-500 μm, respectively, taken in the ratio (2-4): 1 by volume.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011146577/02A RU2478453C1 (en) | 2011-11-16 | 2011-11-16 | Method of mould making by investment patterns (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011146577/02A RU2478453C1 (en) | 2011-11-16 | 2011-11-16 | Method of mould making by investment patterns (versions) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2478453C1 true RU2478453C1 (en) | 2013-04-10 |
Family
ID=49152237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011146577/02A RU2478453C1 (en) | 2011-11-16 | 2011-11-16 | Method of mould making by investment patterns (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2478453C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2630081C1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-09-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Method for obtaining ceramic forms by electrophoresis method for casting by prisonable models of chemically active alloys |
| RU2748251C1 (en) * | 2020-06-02 | 2021-05-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Method for making ceramic molds and rods according to permanent patterns |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1014625A1 (en) * | 1981-05-13 | 1983-04-30 | Пермский Моторостроительный Завод Им.Я.М.Свердлова | Suspension for making intermediate layer of multilayer shell mould |
| US5297615A (en) * | 1992-07-17 | 1994-03-29 | Howmet Corporation | Complaint investment casting mold and method |
| RU2295419C1 (en) * | 2005-09-01 | 2007-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) | Molds with use of investment patterns making method |
| RU2302311C1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Method for making ceramic shell molds for casting with use of investment patterns |
-
2011
- 2011-11-16 RU RU2011146577/02A patent/RU2478453C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1014625A1 (en) * | 1981-05-13 | 1983-04-30 | Пермский Моторостроительный Завод Им.Я.М.Свердлова | Suspension for making intermediate layer of multilayer shell mould |
| US5297615A (en) * | 1992-07-17 | 1994-03-29 | Howmet Corporation | Complaint investment casting mold and method |
| RU2295419C1 (en) * | 2005-09-01 | 2007-03-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Красноярский государственный технический университет (КГТУ) | Molds with use of investment patterns making method |
| RU2302311C1 (en) * | 2006-04-10 | 2007-07-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Method for making ceramic shell molds for casting with use of investment patterns |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2630081C1 (en) * | 2016-03-31 | 2017-09-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Method for obtaining ceramic forms by electrophoresis method for casting by prisonable models of chemically active alloys |
| RU2748251C1 (en) * | 2020-06-02 | 2021-05-21 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" | Method for making ceramic molds and rods according to permanent patterns |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2017114064A1 (en) | Method for preparing environmentally friendly fine casting mould shell | |
| WO2017114065A1 (en) | Method for preparing environmentally friendly casting material | |
| WO2017114071A1 (en) | Method for preparing breathable moulding shell | |
| CN104588572B (en) | A kind of centrifugal casting coating and preparation method thereof | |
| RU2697678C1 (en) | Method of making ceramic molds for casting on molten patterns | |
| WO2017114066A1 (en) | Environmentally friendly method for preparing automobile engine shell | |
| CN106927798B (en) | Water-soluble ceramic core and preparation method thereof | |
| CN101524739A (en) | Precision-investment casting method | |
| US2948935A (en) | Process of making refractory shell for casting metal | |
| RU2478453C1 (en) | Method of mould making by investment patterns (versions) | |
| RU2412019C1 (en) | Method of producing ceramic shell moulds for investment casting | |
| RU2411104C1 (en) | Method of producing silicaless ceramic moulds for precise metal investment casting | |
| CN107812893A (en) | One kind casting cast salt core and preparation method thereof | |
| RU2314891C1 (en) | Mold making method for casting with use of investment patterns | |
| WO1980001146A1 (en) | Method of making and using a ceramic shell mold | |
| CN103658533B (en) | A kind of beryllium alumin(i)um alloy ceramic shell mould and preparation method thereof | |
| RU2404011C1 (en) | Method of preparing granular materials for production of ceramic moulds and rods | |
| CN104261805A (en) | Method for preparing ceramic molding die | |
| CN111687374A (en) | Water glass reclaimed sand and preparation method thereof | |
| CN103302249A (en) | Manufacturing method for mould of cast steel gear blank | |
| RU2631568C1 (en) | Method for manufacturing ceramic shell moulds for casting on molten models | |
| CN108941445A (en) | A kind of application method of Rotating caster release agent | |
| RU2412778C1 (en) | Method of fixing layers of liquid-glass coating in investment casting | |
| US3420644A (en) | Method for molding of glass and ceramic materials | |
| CN103962505A (en) | Vacuum negative-pressure casting process capable of ensuring casting quality of roll collar |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131117 |