RU2505376C1 - Manufacturing method of forms for casting on molten models - Google Patents
Manufacturing method of forms for casting on molten models Download PDFInfo
- Publication number
- RU2505376C1 RU2505376C1 RU2012123303/02A RU2012123303A RU2505376C1 RU 2505376 C1 RU2505376 C1 RU 2505376C1 RU 2012123303/02 A RU2012123303/02 A RU 2012123303/02A RU 2012123303 A RU2012123303 A RU 2012123303A RU 2505376 C1 RU2505376 C1 RU 2505376C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fire
- shell
- casting
- refractory
- flask
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении отливок из высокопрочных, легированных, нержавеющих сталей сложной геометрической формы при плавке и заливке в вакууме.The invention relates to the field of foundry and can be used in the manufacture of castings of high strength, alloy, stainless steels of complex geometric shapes during melting and casting in vacuum.
Наиболее близким аналогом является способ изготовления форм для литья по выплавляемым моделям, включающий изготовление оболочки путем послойного нанесения на выплавляемую модель суспензии на основе огнеупорного материала с применением в качестве связующего этилсиликата, удаление модельного состава, установку оболочки в опоку, заполнение опоки огнеупорным материалом, прокалку (RU №2314891, МПК В22С 9/04 C1, 20.01.2008).The closest analogue is a method for manufacturing investment casting molds, including the manufacture of a shell by layer-by-layer application of a suspension based on refractory material onto a lost wax model using ethyl silicate as a binder, removal of the model composition, installation of the shell in the flask, filling of the flask with refractory material, and calcination ( RU No. 2314891, IPC V22C 9/04 C1, 01.20.2008).
Недостатком данного способа является необходимость при изготовлении огнеупорной оболочки вводить в отдельные слои и при формовке в опорный наполнитель графит. Кроме того, при таком способе при плавке и заливке в вакууме происходит разрушение крупногабаритной оболочки.The disadvantage of this method is the need to introduce graphite in the manufacture of a refractory shell into separate layers and during molding into a supporting filler. In addition, with this method, when melting and pouring in a vacuum, the destruction of a large shell occurs.
В работе А.А Берстнева, С.П. Серебрякова «Влияние состава формы по выплавляемым моделям и условий литья жаропрочных сталей на образование поверхностных дефектов» [1] отмечено, что одной из проблем при производстве отливок литьем по выплавляемым моделям является питтинг - пораженность точечными поверхностными дефектами, выявляемыми как вмятины глубиной до 1,5 мм и диаметром до 5,0 мм.In the work of A.A.Berstnev, S.P. Serebryakova “The influence of mold composition on investment patterns and casting conditions of heat-resistant steels on the formation of surface defects” [1] noted that one of the problems in the production of investment castings by investment casting is pitting - the defeat of point surface defects detected as dents with a depth of up to 1.5 mm and diameters up to 5.0 mm.
Для предупреждения брака по точечным поверхностным дефектам предложены следующие мероприятия:The following measures have been proposed to prevent defects in point surface defects:
1. Для торможения миграции кремнезема и снижения химической активности первого слоя в огнеупорную суспензию лицевого слоя помимо огнеупорного наполнителя, вволится микропорошок АСД4 из расчета 8-10% от веса наполнителя для липового слоя керамической формы.1. In order to inhibit the migration of silica and reduce the chemical activity of the first layer into the refractory suspension of the face layer, in addition to the refractory filler, ASD4 micropowder will be absorbed at a rate of 8-10% of the filler weight for the ceramic layer of lime.
2. Для снижения содержания врелных примесей в керамической форме разработан способ обработки керамических форм на основе искусственного кварца (маршаллита), заключающийся в нагреве на воздухе при температуре 460-480°C с промывкой форм водой, предварительно электрически ионизированной до уровня pH 2-5 (патент RU №2285576, МПК В22С 9/04, 20.10.2006).2. To reduce the content of admixtures in ceramic form, a method has been developed for processing ceramic forms based on artificial quartz (marshallite), which consists in heating in air at a temperature of 460-480 ° C with washing the forms with water that has previously been electrically ionized to a pH of 2-5 ( Patent RU No. 2285576, IPC В22С 9/04, 10.20.2006).
3. Для минимизации содержания кремнезема в керамической форме предложено изготавливать лицевой слой из смеси микропорошка электрокорунла фракций F230, F360, F800.3. To minimize the content of silica in ceramic form, it is proposed to produce the front layer from a mixture of micropowder of electrocorunum fractions F230, F360, F800.
4. Для торможения миграции кремнезема и снижения химической активности первого слоя в огнеупорную суспензию лицевого слоя помимо огнеупорного наполнителя, вводится микропорошок АСД4 из расчета 8-10% от веса наполнителя для лицевого слоя керамической формы.4. In order to slow down the migration of silica and reduce the chemical activity of the first layer, in addition to the refractory filler, an ASD4 micropowder is introduced in addition to the refractory filler in the rate of 8-10% of the weight of the filler for the ceramic layer of the face.
5. Для снижения содержания вредных примесей в керамической форме разработан способ обработки керамических форм на основе искусственного кварца (маршаллита), заключающийся в нагреве на воздухе при температуре 460-480°C с промывкой форм водой, предварительно электрически ионизированной до уровня pH 2-5 (патент RU №2285576, МПК В22С 9/04, 20.10.2006).5. To reduce the content of harmful impurities in the ceramic form, a method has been developed for processing ceramic forms based on artificial quartz (marshallite), which consists in heating in air at a temperature of 460-480 ° C with washing the forms with water previously electrically ionized to a pH of 2-5 ( Patent RU No. 2285576, IPC В22С 9/04, 10.20.2006).
6. Для минимизации содержания кремнезема в керамической форме предложено изготавливать лицевой слой из смеси микропорошка электрокорунда фракций F230, F360, F800.6. To minimize the content of silica in ceramic form, it is proposed to produce the front layer from a mixture of micropowder of electrocorundum fractions F230, F360, F800.
Предлагаемые мероприятия снижают окисление и количество точечных дефектов на поверхности отливок, но не устраняют полностью причину их образования в процессе заполнения керамической оболочки в форме, при этом значительно усложняют технологический процесс.The proposed measures reduce the oxidation and the number of point defects on the surface of the castings, but do not completely eliminate the cause of their formation in the process of filling the ceramic shell in the mold, while significantly complicating the process.
Технической задачей предполагаемого изобретения является создание способа изготовления формы для литья по выплавляемым моделям, при помощи которого при плавке и заливке в вакууме обеспечивается получение отливок из высокопрочных, легированных нержавеющих сталей без общего окисления, а так же в виде отдельных точек (питтинга), не требующих черновой очистки поверхности.The technical task of the alleged invention is to provide a method for manufacturing a casting mold for investment casting, by which, when melting and pouring in vacuum, castings are made from high-strength, alloyed stainless steels without general oxidation, as well as in the form of separate points (pitting) that do not require rough surface cleaning.
Данный технический результат достигается способом изготовления форм для литья по выплавляемым моделям, включающим изготовление оболочки путем послойного нанесения на выплавляемую модель суспензии на основе огнеупорного материала с применением в качестве связующего этилсиликата. Потом удаляют модельный состав и устанавливают оболочку в опоку, заполняют опоку огнеупорным материалом. Проводят прокалку. При формовке на наружную поверхность огнеупорной оболочки, оформляющую отливку, предварительно наносят графит из расчета 1 грамм на 1 см2 площади без учета поверхности литниково-питающей системы. Остальной объем опоки заполняют шамотной крошкой и герметизируют поверхностным слоем, состоящим из шамотной крошки и жидкого стекла толщиной не менее 50 мм, и вакуумируют.This technical result is achieved by a method for manufacturing investment casting molds, including the manufacture of a shell by layer-by-layer application of a suspension based on refractory material to the investment model using ethyl silicate as a binder. Then the model composition is removed and the shell is installed in the flask, the flask is filled with refractory material. Spend calcination. When molding on the outer surface of the refractory shell forming the casting, graphite is first applied at the rate of 1 gram per 1 cm 2 area without taking into account the surface of the gate-feeding system. The remaining volume of the flask is filled with fireclay chips and sealed with a surface layer consisting of fireclay chips and water glass with a thickness of at least 50 mm, and vacuum.
На примере конкретного выполнения способ реализуют следующим образом.For a specific embodiment, the method is implemented as follows.
Огнеупорную оболочку изготавливают с использованием совмещенного способа гидролиза этилсиликата, предложенного М.Н. Ефимовым и З.А. Анчеевой [2]. Сущность его заключается в том, что гидролиз происходит одновременно с процессом приготовления огнеупорной смеси. Смеситель заполняют расчетным количеством растворителя, подкисленной воды, и этилсиликатом при вращении лопатки смесителя со скоростью 2800 об/мин.The refractory shell is made using a combined method of hydrolysis of ethyl silicate, proposed M.N. Efimov and Z.A. Ancheeva [2]. Its essence lies in the fact that hydrolysis occurs simultaneously with the process of preparing the refractory mixture. The mixer is filled with a calculated amount of solvent, acidified water, and ethyl silicate when the mixer blades rotate at a speed of 2800 rpm.
Одновременно в зависимости от марки стали, конфигурации и веса отливки в смеситель подается один из пылевидных огнеупорных материалов: маршаллит, плавленый кварц или электрокорунд.At the same time, depending on the steel grade, configuration and weight of the casting, one of the dusty refractory materials is fed into the mixer: marshallite, fused quartz or electrocorundum.
При совмещенном способе в процессе гидролиза вокруг каждого зерна пылевидного материала образуется тонкая пленка связующего, что обеспечивает высокую прочность крупногабаритной огнеупорной оболочки более 50 кг/см2. Для изготовления крупногабаритных отливок для деталей ракетных двигателей (весом до 150 кг) в зависимости от габарита и веса отливок на модельные блоки наносят от 12 до 18 слоев огнеупорного покрытия. Удаление модельного состава из огнеупорной оболочки осуществляют в бойлерклаве перегретым паром при температуре 200°C и давлении до 12 атмосфер.When the combined method in the process of hydrolysis around each grain of the pulverized material, a thin film of binder is formed, which provides high strength large-sized refractory shell more than 50 kg / cm 2 . For the manufacture of large castings for rocket engine parts (weighing up to 150 kg), depending on the size and weight of the castings, 12 to 18 layers of refractory coating are applied to the model blocks. Removing the model composition from the refractory shell is carried out in a boilerclave with superheated steam at a temperature of 200 ° C and a pressure of up to 12 atmospheres.
При формовке на наружную поверхность огнеупорной оболочки, оформляющую отливку, предварительно наносят графит из расчета 1 грамм на 1 см2 площади без учета поверхности литниково-питающей системы.When molding on the outer surface of the refractory shell forming the casting, graphite is first applied at the rate of 1 gram per 1 cm 2 area without taking into account the surface of the gate-feeding system.
Остальной объем опоки заполняют шамотной крошкой и герметизируют поверхностным слоем, состоящим из шамотной крошки и жидкого стекла толщиной не менее 50 мм, и вакуумируют.The remaining volume of the flask is filled with fireclay chips and sealed with a surface layer consisting of fireclay chips and water glass with a thickness of at least 50 mm, and vacuum.
Огнеупорные оболочки, заформованные в опоки, прокаливают в печи ЛПС при температуре 900-1000°C.Refractory shells molded into flasks are calcined in an LPS furnace at a temperature of 900-1000 ° C.
Известно [3], что при недостатке кислорода первоначально происходит неполное сгорание углерода с образованием газообразной окиси углерода:It is known [3] that with a lack of oxygen, incomplete combustion of carbon initially occurs with the formation of gaseous carbon monoxide:
2C+O2→2CO2C + O 2 → 2CO
Выше 300°C окись углерода неустойчива и разлагается с образованием двуокиси углерода и атомарного углерода:Above 300 ° C, carbon monoxide is unstable and decomposes with the formation of carbon dioxide and atomic carbon:
2CO·2CO2+C2CO 2CO 2 + C
Таким образом, в процессе прокалки в зоне наружной поверхности огнеупорной оболочки за счет сгорания углерода создается безокислительная газовая среда, состоящая из окиси углерода и углекислого газа.Thus, in the calcination process, an oxidizing gas atmosphere consisting of carbon monoxide and carbon dioxide is created in the area of the outer surface of the refractory shell due to the combustion of carbon.
Перед заливкой, сразу после прокалки, формы устанавливают в предварительную камеру вакуумной плавильной печи ВИАМ-24. Во время вакуумирования во внутренней полости оболочки создается вакуум 10-1-10-2 мм рт.ст.Before pouring, immediately after calcination, the molds are installed in the preliminary chamber of the VIAM-24 vacuum melting furnace. During evacuation, a vacuum of 10 -1 -10 -2 mm Hg is created in the inner cavity of the shell.
Разность парциального давления, составляющих газовой среды, между наружной и внутренней поверхностями оболочки способствует образованию безокислительной газовой среды во внутренней полости огнеупорной оболочки.The difference in the partial pressure of the components of the gaseous medium between the outer and inner surfaces of the shell contributes to the formation of an oxygen-free gas medium in the inner cavity of the refractory shell.
При заливке высокопрочной, легированной нержавеющей стали ВНЛ1 (0,8X14H7MЛ) при температуре 1580+10°C огнеупорная оболочка нагревается до температуры выше 1300°C.When pouring high-strength, alloyed stainless steel VNL1 (0.8X14H7ML) at a temperature of 1580 + 10 ° C, the refractory shell is heated to a temperature above 1300 ° C.
Основой маршаллита, плавленого кварца, этилсиликата, входящих в состав огнеупорной оболочки, является кремнезем - двуокись кремния (SiO2).The basis of marshallite, fused silica, ethyl silicate, which are part of the refractory shell, is silica - silicon dioxide (SiO 2 ).
Точка кипения двуокиси кремния составляет 2590°С [4].The boiling point of silicon dioxide is 2590 ° C [4].
Однако в вакууме двуокись кремния начинает испаряться при температуре выше 1200°C, при этом пары двуокиси кремния диссоциируются с образованием атомарного кислорода и паров окиси кремния по схеме [5].However, in a vacuum, silicon dioxide begins to evaporate at temperatures above 1200 ° C, while the silicon dioxide vapor dissociates with the formation of atomic oxygen and silicon dioxide vapor according to the scheme [5].
SiO2·SiO+OSiO 2 SiO + O
Таким образом, при плавке и заливке в вакууме, образование атомарного кислорода при отсутствии безокислительной газовой среды приводит к поверхностному окислению и питтингу на наружной поверхности отливок корпуса.Thus, during melting and pouring in a vacuum, the formation of atomic oxygen in the absence of an oxidizing gas medium leads to surface oxidation and pitting on the outer surface of the castings of the body.
В процессе отработки новой технологии было определено оптимальное количество углерода на единицу поверхности огнеупорной оболочки для устранения окисления и образования питтинга.In the process of developing a new technology, the optimal amount of carbon per unit surface of the refractory shell was determined to eliminate oxidation and pitting.
Результаты работы приведены в таблице 1.The results are shown in table 1.
Как видно из таблицы защита от окисления определяется количеством графита кристаллического ГЛС - 1,2 ГОСТ Р-52729-2002 на единицу площади огнеупорной оболочки.As can be seen from the table, protection against oxidation is determined by the amount of graphite of crystalline GLS - 1.2 GOST R-52729-2002 per unit area of the refractory shell.
Таким образом, предлагаемый способ изготовления форм для литья по выплавляемым моделям позволяет производить отливку в вакууме без образования окисления и питтинга, устраняет необходимость черновой очистки поверхности.Thus, the proposed method for the manufacture of investment casting molds allows casting in vacuum without the formation of oxidation and pitting, eliminates the need for rough surface cleaning.
Список литературыBibliography
1. Журнал «Литейщик России» №4, 2012 г., А.А. Берстнев, С.П. Серебряков «Влияние состава формы по выплавляемым моделям и условий литья жаропрочных сталей на образование поверхностных дефектов», с.20-23.1. Magazine "Foundryman of Russia" No. 4, 2012, A.A. Berstnev, S.P. Serebryakov “The influence of mold composition on lost wax patterns and casting conditions of heat-resistant steels on the formation of surface defects”, p.20-23.
2. Литье по выплавляемым моделям. Изд. 2-е, переработанное и дополненное. Под редакцией Я. И. Шкленника и В.А. Озерова. М: «Машиностроение», 1971, (Инженерная монография), с.227-228.2. Lost wax casting. Ed. 2nd, revised and supplemented. Edited by J.I. Shklennik and V.A. Ozerova. M: "Mechanical Engineering", 1971, (Engineering Monograph), p.227-228.
3. А.П. Гуляев «Термическая обработка стали». Изд. 2-е, переработанное и дополненное, Машгиз, Москва, 1960, с.394.3. A.P. Gulyaev "Heat treatment of steel." Ed. 2nd, revised and expanded, Mashgiz, Moscow, 1960, p. 394.
4. Краткий справочник химика. Изд. шестое, переработанное и дополненное. ГХИ, Москва, 1963, с.93.4. Quick reference chemist. Ed. sixth, revised and supplemented. GHI, Moscow, 1963, p. 93.
5. Б.В. Некрасов «Основы общей химии». Из-во: Химия, Москва, 1969, Том 2, второе стереотипное издание, с.96.5. B.V. Nekrasov "Fundamentals of General Chemistry." From: Chemistry, Moscow, 1969, Volume 2, second stereotyped publication, p.96.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012123303/02A RU2505376C1 (en) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Manufacturing method of forms for casting on molten models |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012123303/02A RU2505376C1 (en) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Manufacturing method of forms for casting on molten models |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012123303A RU2012123303A (en) | 2013-12-10 |
| RU2505376C1 true RU2505376C1 (en) | 2014-01-27 |
Family
ID=49682839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012123303/02A RU2505376C1 (en) | 2012-06-05 | 2012-06-05 | Manufacturing method of forms for casting on molten models |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2505376C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2641205C1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-01-16 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method for manufacturing ceramic moulds for equiaxial casting of heat-resistant alloys on molten models |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1217558A1 (en) * | 1983-06-09 | 1986-03-15 | Предприятие П/Я Р-6930 | Method of shaping and heating in flasks laminated shell moulds |
| RU1808463C (en) * | 1990-04-16 | 1993-04-15 | Производственное объединение "Южный машиностроительный завод" | Method of casting large-size thin-walled special-purpose castings using investment-casting process |
| RU2314891C1 (en) * | 2006-06-06 | 2008-01-20 | Лариса Владимировна Давыдова | Mold making method for casting with use of investment patterns |
| RU2371278C2 (en) * | 2007-11-22 | 2009-10-27 | Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") | Method for production of foundry goods and device for its realisation |
-
2012
- 2012-06-05 RU RU2012123303/02A patent/RU2505376C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1217558A1 (en) * | 1983-06-09 | 1986-03-15 | Предприятие П/Я Р-6930 | Method of shaping and heating in flasks laminated shell moulds |
| RU1808463C (en) * | 1990-04-16 | 1993-04-15 | Производственное объединение "Южный машиностроительный завод" | Method of casting large-size thin-walled special-purpose castings using investment-casting process |
| RU2314891C1 (en) * | 2006-06-06 | 2008-01-20 | Лариса Владимировна Давыдова | Mold making method for casting with use of investment patterns |
| RU2371278C2 (en) * | 2007-11-22 | 2009-10-27 | Открытое акционерное общество "Силовые машины-ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ОАО "Силовые машины") | Method for production of foundry goods and device for its realisation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2641205C1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-01-16 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method for manufacturing ceramic moulds for equiaxial casting of heat-resistant alloys on molten models |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012123303A (en) | 2013-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103212672B (en) | Method for casting low speed diesel engine cylinder cap for large cylinder diameter boat | |
| CN107812888A (en) | Plaster precision foundry technique | |
| CN103302242A (en) | Precise casing method of tiles of floating wall of combustion chamber of aeroengine | |
| CN106424562A (en) | Precision investment casting method eliminating shrinkage cavities and porosity defects | |
| RU2412019C1 (en) | Method of producing ceramic shell moulds for investment casting | |
| US2815552A (en) | Method of making a mold by the lost-wax process | |
| RU2505376C1 (en) | Manufacturing method of forms for casting on molten models | |
| RU2572118C1 (en) | Method of producing of combined shell moulds as per consumable patterns to produce castings out of heat-resistant alloys with directed and single-crystal structures | |
| JP5858382B2 (en) | Mold, cast steel manufacturing method and mold manufacturing method | |
| RU2314891C1 (en) | Mold making method for casting with use of investment patterns | |
| CN102179497B (en) | Process for performing casting under negative pressure condition | |
| RU2532764C1 (en) | Manufacturing method of multilayer shell-type casting moulds as per molten out models | |
| RU2742096C1 (en) | Method of making casting molds in investment pattern | |
| US3389743A (en) | Method of making resinous shell molds | |
| CN104550718A (en) | Preparation method of investment-casted mold shell | |
| JPS6277148A (en) | Method and apparatus for full mold casting by quick solidification | |
| RU2630399C2 (en) | Method for manufacturing cast rods from liquid glass mixtures in heated "thermo-shock-co2-process" equipment | |
| RU2756703C1 (en) | Method for making ceramic molds by investment wax | |
| SU730452A1 (en) | Method of protecting surface layer of casting from decarburating | |
| JPH02235546A (en) | Pressurized lost form casting method of metal product | |
| SU713651A1 (en) | Method of protecting castings against decarbonization | |
| US2280833A (en) | Treatment of cast metals | |
| SU603483A1 (en) | Method of making ceramic casting moulds with use of removable patterns | |
| US20180029106A1 (en) | Process for the production of cores of silica for components of aeronautical and industrial turbines | |
| RU2368451C1 (en) | Manufacturing method of shell moulds into investment casting |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140606 |