RU2529603C1

RU2529603C1 - Method to produce casting ceramic moulds by investment patterns for geometrically complex casts

Info

Publication number: RU2529603C1
Application number: RU2013119777/02A
Authority: RU
Inventors: Василий Степанович Бессмертный; Виктор Иванович Стадничук
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-09-27

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: method involves preparation of refractory suspension, layer-by-layer forming of refractory layers of a shell, drying, hardening, model melting, drying and annealing of the obtained ceramic mould. After dusting material is applied onto the suspension layer and dried in the areas of complex geometrical profile it is subject to the action of a pulse jet of organic material in the form of an aerosol with the consumption rate of 10-30 cm³/kg per two or three cycles. The aerosol is supplied for 0.5 s in one cycle with the periodicity of 1-2 minutes. The aerosol is applied onto the third, fifth and seventh layers of the mould.

EFFECT: production of ceramic moulds with stable strength parameters for cast parts with complex geometry profile.

1 tbl

Description

Данное изобретение относится к области литья по выплавляемым моделям и может быть использовано при получении отливок со сложным профилем. В настоящее время недостаточная экономическая эффективность процесса получения отливок со сложным профилем, получаемых методом литья по выплавляемым моделям, связана с появлением дефектов на литой поверхности. К сложнопрофильным относятся отливки, конструкция которых состоит из сочетания массивных и тонкостенных зон и их резких переходов, например лопатки турбин, что является причиной возникновения термических напряжений при охлаждении отливок после заливки формы. В вогнутой части пера лопатки, имеющей серповидное сечение, действуют сжимающие напряжения при охлаждении, а керамическая форма препятствует усадке металла, при этом на тонких кромках отливки образуются мелкие трещины. Если форма имеет пониженную прочность, то возможен ее разрыв из-за гидравлического и термического удара расплавленного металла в момент заливки, так как замковая часть лопатки имеет массу, в несколько раз большую по сравнению с ее тонкой частью - пером. Если форма не разрушилась, а в ней образовались трещины, то отделившиеся от ее поверхности огнеупорные частицы остаются после затвердевания металла на литой поверхности, что является признаком брака. Так как снижение прочности керамики допустимо только в определенных пределах, задачи проводимых ранее исследований были направлены на разработку способов, позволяющих замедлить затвердевание тонкой части отливки, что снизит вероятность образования трещин в керамике. При медленном затвердевании тонкой части лопатки - кромки возникающие в ней при затрудненной усадке дефекты будут залечиваться поступающей порцией жидкого расплава. Однако при толщине стенки отливки 1 мм процесс затвердевания увеличится ненадолго и этот метод не будет эффективным. Кроме того, сильно снижается производительность процесса, увеличивается его трудоемкость.This invention relates to the field of investment casting and can be used to obtain castings with a complex profile. Currently, the insufficient economic efficiency of the process for producing castings with a complex profile, obtained by investment casting, is associated with the appearance of defects on the cast surface. Complex castings include castings, the design of which consists of a combination of massive and thin-walled zones and their sharp transitions, for example, turbine blades, which causes thermal stresses during cooling of the castings after casting the mold. In the concave part of the pen blade, having a sickle-shaped cross section, compressive stresses act upon cooling, and the ceramic shape prevents metal shrinkage, while small cracks form on the thin edges of the casting. If the mold has a reduced strength, then it can be torn due to hydraulic and thermal shock of the molten metal at the time of pouring, since the castle part of the blade has a mass several times larger than its thin part - the feather. If the form has not collapsed and cracks have formed in it, then the refractory particles separated from its surface remain after the solidification of the metal on the cast surface, which is a sign of marriage. Since a decrease in the strength of ceramics is permissible only within certain limits, the tasks of earlier studies were aimed at developing methods to slow down the solidification of the thin part of the casting, which will reduce the likelihood of cracking in the ceramic. When the thin part of the blade is slowly solidified, the edges arising in it with difficulty shrinkage will be healed by the incoming portion of the liquid melt. However, with a casting wall thickness of 1 mm, the solidification process will increase briefly and this method will not be effective. In addition, the productivity of the process is greatly reduced, its complexity increases.

Известны три направления:Three directions are known:

1) внешняя теплоизоляция той части керамической формы, где формируется тонкая часть отливки;1) external thermal insulation of that part of the ceramic mold where a thin part of the casting is formed;

2) повышение температуры формы перед заливкой сплава;2) an increase in mold temperature before pouring the alloy;

3) повышение пористости керамики для снижения теплопроводности, при этом в разной степени снижается ее удельная прочность.3) increasing the porosity of ceramics to reduce thermal conductivity, while its specific strength decreases to varying degrees.

К первому направлению можно отнести способ, предназначенный для получения точных отливок неравномерного сечения из сплавов с повышенной склонностью к трещинам, например пустотелых турбинных лопаток (Пат. 4549599 США, №131291, заявл. 17.03.1980, опубл. 29.10.85). Способ предусматривает уменьшение теплопроводности за счет применения внешнего теплоизоляционного покрытия. Покрытие наносится в местах наиболее тонких сечений отливки. В качестве покрытия рекомендуется асбест или алюмосиликат в виде тканых или слоистых волокнистых материалов, которыми обертывают соответствующие части формы. Толщина теплоизоляционного покрытия 16÷25 мм.The first direction can be attributed to a method designed to obtain accurate castings of uneven cross section from alloys with an increased tendency to cracks, for example, hollow turbine blades (US Pat. 4549599 USA, No. 131291, published March 17, 1980, publ. 29.10.85). The method involves reducing thermal conductivity through the use of an external thermal insulation coating. The coating is applied in places of the thinnest sections of the casting. As a coating, we recommend asbestos or aluminosilicate in the form of woven or layered fibrous materials that wrap the corresponding parts of the mold. The thickness of the thermal insulation coating is 16 ÷ 25 mm.

Второе направление может быть представлено результатами работы (Билык В.Я., Алексеев А.Г. Влияние теплового режима затердевания отливок на структуру сплава ЖС6-К // Литейное производство, 1973. №9. С.37÷38), в которой исследовали структуру плоских образцов сплава, полученных при разных температурах подогрева формы перед заливкой. Установлено, что у образцов разной толщины получена одинаковая микроструктура по величине зерна при начальной температуре формы 1120°C. Однако в работе (Шпиндлер С.С, Портной Я.П., Калашникова К.Н., Григораш Е.Ф. Повышение плотности лопаток турбин при литье по выплавляемым моделям в вакууме // Литейное производство, 1974. №2. С.2÷3) показано, что для лопатки с длиной пера более 150 мм и толщиной стенки наименьшее количество брака получено при подогреве формы до 850+30°C и температуре заливки сплава 1600+20°C. Отмечается, что при температуре корундо-силлиманитовой формы до 1100°C в ней образуются соединения, вызывающие ее размягчение и разупрочнение. Последнее подтверждается данными работы (Шпиндлер С.С., Ланда М.Н., Мамлеев Р.Ф. Установка для исследования термомеханических свойств оболочковых форм // Литейное производство, 1977. №2. С.25).The second direction can be represented by the results of the work (Bilyk V.Ya., Alekseev A.G. Influence of the heat regime of solidification of castings on the structure of the ZhS6-K alloy // Foundry, 1973. No. 9. P.37 ÷ 38), in which they studied structure of flat alloy samples obtained at different temperatures of mold heating before casting. It was found that samples of different thicknesses obtained the same microstructure by grain size at an initial mold temperature of 1120 ° C. However, in the work (Shpindler S.S., Portnoy Y.P., Kalashnikova K.N., Grigorash E.F. Increasing the density of turbine blades during investment casting in vacuum // Foundry, 1974. No. 2. P. 2 ÷ 3) it is shown that for a blade with a pen length of more than 150 mm and a wall thickness, the smallest amount of rejects was obtained by heating the mold to 850 + 30 ° C and an alloy pouring temperature of 1600 + 20 ° C. It is noted that at a temperature of corundum-sillimanite form up to 1100 ° C, compounds are formed in it that cause its softening and softening. The latter is confirmed by the data of the work (Shpindler S.S., Landa M.N., Mamleev R.F. Installation for studying the thermomechanical properties of shell forms // Foundry, 1977. No. 2. P.25).

Так как появление трещин на поверхности сложнопрофильных отливок связано с низкой податливостью формы, то целесообразно главным параметром качества керамической формы считать ее прочность. Следует отметить, что повышение пористости керамики за счет введения в суспензию выгорающих при обжиге добавок неоднозначно влияет на прочность. После выгорания органической составляющей форма имеет повышенную пористость и пониженную удельную прочность. В работе (Шпиндлер С.С., Ланда М.И., Мамлеев Р.Ф. Оболочковые формы с регулируемыми свойствами // Литейное производство, 1075. №4. С.31-32) показано, что введение в состав суспензии 3÷5 % графита увеличивает пористость керамики всего на 5÷9 %, при этом практически не удалось уменьшить ее прочность. Авторы связывают с малым изменением живого сечения керамики и образованием пор сферической формы малого размера - 20÷40 мкм. В этой же работе показано, что ввод в суспензию 6 % древесных опилок не изменяет прочности керамики как при 20°C, так и при 950°C, что также связано с природой пор. Исключение горячих трещин в отливках за счет снижения прочности восьмислойной электрокорундовой формы удалось получить при использовании суспензии пятого слоя из гидролизованного этилсиликата и графита в количестве 36÷44 мас.% (А.с. 1014625 СССР. Суспензия для формирования промежуточного слоя многослойной оболочковой формы. №3288962, заявл. 13.05.1981, опубл. 30.01.1983. Бюл. №16).Since the appearance of cracks on the surface of complex-shaped castings is associated with low moldability, it is advisable to consider its strength as the main quality parameter of the ceramic mold. It should be noted that increasing the porosity of ceramics due to the addition of additives that burn out upon firing during firing has an ambiguous effect on strength. After burning out the organic component, the form has an increased porosity and a lower specific strength. In the work (Shpindler S.S., Landa M.I., Mamleev R.F. Shell Forms with Adjustable Properties // Foundry, 1075. No. 4. P. 31-32) it was shown that the introduction of the suspension 3 ÷ 5% of graphite increases the porosity of ceramics by only 5 ÷ 9%, while it was practically not possible to reduce its strength. The authors attribute a small change in the living cross section of ceramics and the formation of pores of a spherical shape of small size - 20–40 μm. In the same work, it was shown that introducing 6% wood sawdust into a suspension does not change the strength of ceramics both at 20 ° C and at 950 ° C, which is also related to the nature of the pores. The elimination of hot cracks in the castings due to a decrease in the strength of the eight-layer electrocorundum form was achieved using a suspension of the fifth layer of hydrolyzed ethyl silicate and graphite in an amount of 36–44 wt.% (AS No. 1014625 of the USSR. Suspension for the formation of an intermediate layer of a multilayer shell shape. No. 3288962, claimed 05.13.1981, publ. 01.30.1983. Bull. No. 16).

Представленный анализ показывает, что формирование в связующем мелких пор округлой формы мало влияет на прочность керамической формы. Для увеличения размеров пор необходимо увеличивать количество вводимой в суспензию выгорающей добавки. Это приводит к изменению технологических свойств суспензии, например ухудшению ее кроющей способности и появлению некачественного облицовочного слоя керамической формы. Вторым недостатком данного направления при широкой номенклатуре литых деталей является необходимость приготовления дополнительной суспензии, что повышает материалоемкость и трудоемкость производственного процесса.The presented analysis shows that the formation of small round-shaped pores in a binder has little effect on the strength of the ceramic form. To increase the pore size, it is necessary to increase the amount of burn-out additive introduced into the suspension. This leads to a change in the technological properties of the suspension, for example, a deterioration in its hiding power and the appearance of a poor-quality facing layer of ceramic shape. The second disadvantage of this direction with a wide range of cast parts is the need to prepare an additional suspension, which increases the material consumption and the complexity of the production process.

Известны способы, согласно которым в керамической форме формируют промежуточный слой из органического состава. Это достигается погружением модели с несколькими огнеупорными слоями в органический раствор с последующей сушкой образовавшейся пленки (А.с. 222576 ЧССР. Способ изготовления керамических оболочковых форм. И. Дашкар, X. Натоушек (ЧССР) // Технология машиностроения, 1984. №10. C.71) либо обсыпкой промежуточного суспензионного слоя плакированным обсыпочным материалом (Пат. РФ. №2465092 «Способ плакирования огнеупорных зернистых материалов» №2011110128, заявл. 17.03.2011, опубл. 27.10.2012, Бюл. №30.). При этом возможно получение недостаточной прочности керамической формы в местах расположения массивных частей отливок. Это приводит к пробою формы при ее заливке или размыванию ее поверхности металлическим расплавом. Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о необходимости получения керамической формы с различной величиной прочности ее отдельных частей, различающихся по конфигурации и размерам рабочей полости. Прочность керамики в местах тонких сечений детали должна быть меньше.Known methods are according to which an intermediate layer of organic composition is formed in ceramic form. This is achieved by immersion of the model with several refractory layers in an organic solution followed by drying of the resulting film (A.S. 222576 Czechoslovakia. A method of manufacturing ceramic shell molds. I. Dashkar, X. Natoushek (Czechoslovakia) // Mechanical Engineering, 1984. No. 10. C.71) or by sprinkling the intermediate suspension layer with cladding sprinkling material (US Pat. RF. No. 2465092 “Method for cladding refractory granular materials” No. 2011110128, stated March 17, 2011, published October 27, 2012, Bull. No. 30.). In this case, it is possible to obtain insufficient strength of the ceramic mold at the locations of the massive parts of the castings. This leads to the breakdown of the form when it is filled or the surface is eroded by a metal melt. This circumstance allows us to conclude that it is necessary to obtain a ceramic mold with different strength values of its individual parts, differing in configuration and size of the working cavity. The strength of ceramics in places of thin sections of the part should be less.

Сложность технического выполнения этого решения связана с тем, что использование метода погружения модели в раствор или обсыпка суспензионного слоя методом «кипящего слоя» приводит к полной обработке поверхности для детали со сложным профилем. Примером такой детали может быть лопатка с двумя замками, расположенными с двух ее сторон.The complexity of the technical implementation of this solution is due to the fact that the use of the method of immersion of the model in a solution or sprinkling of a suspension layer by the "fluidized bed" method leads to complete surface treatment for a part with a complex profile. An example of such a part can be a blade with two locks located on its two sides.

Наиболее близким техническим решением к патентуемому является способ (Пат. РФ. №2465092 «Способ плакирования огнеупорных зернистых материалов» №2011110128, заявл. 17.03.2011, опубл. 27.10.2012, Бюл. №30). Способ реализуется за счет обработки обсыпочного материала, находящегося в пескосыпе во взвешенном состоянии, аэрозолью на основе раствора органического лака. Аэрозоль из сосуда подают сверху на поток огнеупорных частиц в течение 1…3 секунд через промежутки в 3…5 секунд под давлением, на 10…30 % превышающим давление воздуха на входе в пескосып. Количество циклов обработки для одного слоя (от 2 до 3) зависит от размера обсыпочного материала и толщины пленки покрытия, которая и определяет величину прочности керамической формы после обжига. В качестве выгорающего материала используют раствор битумного лака плотностью 0,85…0,92 г/см с органическим растворителем. Расход аэрозоля находится в пределах 10…30 мл на один килограмм обсыпочного материала. Плакированный таким способом обсыпочный материал наносят на суспензионные слои - от 3-го до 7-го. Реализация данного способа позволяет на 5÷25 % снизить прочность керамической формы.The closest technical solution to the patentable is the method (Pat. RF. No. 2465092 "Method for cladding refractory granular materials" No. 2011110128, declared. March 17, 2011, published on October 27, 2012, Bull. No. 30). The method is implemented by treating the sanding material, which is in the sandbasket in suspension, with an aerosol based on a solution of organic varnish. Aerosol from the vessel is fed from above to the flow of refractory particles for 1 ... 3 seconds at intervals of 3 ... 5 seconds under pressure 10 ... 30% higher than the air pressure at the inlet to the sandblast. The number of processing cycles for one layer (from 2 to 3) depends on the size of the coating material and the thickness of the coating film, which determines the strength of the ceramic form after firing. As a burnable material, a solution of bitumen varnish with a density of 0.85 ... 0.92 g / cm with an organic solvent is used. Aerosol consumption is in the range of 10 ... 30 ml per kilogram of sprinkling material. Cladding coated in this way is applied to the suspension layers - from the 3rd to the 7th. The implementation of this method allows to reduce the strength of the ceramic form by 5 ÷ 25%.

Однако данный способ имеет недостатки. Струя аэрозоля, увеличиваясь в диаметре по мере удаления от сопла пульверизатора, прибивает зерно обсыпочного материала к борту пескосыпа. Это вызывает неоднородность распределения органического состава по зернам обсыпочного материала. Кроме того, формирование сплошной органической пленки на зернах обсыпочного материала приводит к образованию на них пустот после обжига, что вызывает ослабление связи между огнеупорными слоями и получение нестабильных результатов прочности. Особенно это опасно при изготовлении керамических форм со сложным профилем, когда напряжения в различных частях формы могут вызвать их растрескивание при высоких температурах.However, this method has disadvantages. The aerosol jet, increasing in diameter as you move away from the nozzle of the spray gun, nails the grain of the bulk material to the side of the sandblast. This causes heterogeneity in the distribution of the organic composition over the grains of the bulk material. In addition, the formation of a continuous organic film on the grains of the sprinkling material leads to the formation of voids on them after firing, which causes a weakening of the bond between the refractory layers and obtaining unstable strength results. This is especially dangerous in the manufacture of ceramic molds with a complex profile, when stresses in different parts of the mold can cause them to crack at high temperatures.

Цель изобретения: получение керамических форм со стабильными показателями прочности для литых деталей со сложным профилем.The purpose of the invention: obtaining ceramic molds with stable strength indicators for cast parts with a complex profile.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение стабильности значений прочности.The technical result of the invention is to increase the stability of the strength values.

Способ реализуется за счет приготовления огнеупорной суспензии, послойного формирования огнеупорных слоев, затем производят сушку и отверждение, подачу на обсыпочный зерновой материал пульсирующей струи органического вещества в виде аэрозоля с расходом 10÷30 см/кг за два или три цикла, выплавление модели, сушку и обжиг полученной керамической формооболочки, причем подачу аэрозоля производят на обсыпочный материал после его нанесения на суспензионный слой и сушки в местах сложного профиля, кроме того, подачу аэрозоля производят в течение 0,5 с за один цикл с периодичностью 1÷2 минуты и подачу аэрозоля производят на 3,5 и 7 слои формы.The method is implemented by preparing a refractory slurry, layer-by-layer formation of refractory layers, then drying and curing, feeding a pulsating stream of organic matter in the form of an aerosol at a flow rate of 10 ÷ 30 cm / kg for two or three cycles to the sprinkling grain material, melting the model, drying and firing the obtained ceramic mold shell, the aerosol being supplied to the coating material after being applied to the suspension layer and drying in places of a complex profile, in addition, the aerosol is being supplied for 0.5 s per cycle with a frequency of 1 ÷ 2 minutes and supplying the aerosol to produce 3,5 and 7 layers form.

Преимуществом способа является плавное уменьшение прочности по сечению керамической формы, что важно в случае получения отливок со сложным профилем. Это достигается за счет следующих факторов:The advantage of the method is a smooth decrease in strength over the cross section of the ceramic mold, which is important in the case of castings with a complex profile. This is achieved due to the following factors:

- обсыпочный материал покрывается только с одной стороны органическим составом, что обеспечивает его связь с одним огнеупорным слоем;- sprinkling material is covered only on one side by an organic composition, which ensures its connection with one refractory layer;

- при нескольких циклах пульсационной обработки качество покрытия зерен обсыпки, закрепленных суспензией предыдущего слоя, выше, т.к. зерна не меняют своего положения в процессе обработки;- with several cycles of pulsating processing, the quality of coating of sprinkled grains fixed with a suspension of the previous layer is higher, because grains do not change their position during processing;

- суспензия четных слоев пропитывает поры нечетных огнеупорных слоев, что увеличивает их прочность.- a suspension of even layers impregnates the pores of the odd refractory layers, which increases their strength.

Для оценки влияния предложенного способа на прочность керамической восьмислойной формы провели лабораторные испытания стандартных образцов. В качестве модели использовали пластинку из модельной массы ВИ-АМ-102, с обеих сторон которой были по четыре углубления, контур которых после формирования керамической оболочки образовывал границы стандартных образцов. Суспензия на основе гидролизованного этилсиликата-40 с содержанием условного кремнезема 18 % в качестве наполнителя содержала дистенсиллиманит. Вязкость суспензии для первого слоя составляла 43…45 с, второго и последующих - 25…27 с. Обсыпка на первый и второй слои - электрокорунд ЭБ20, на 3…8 слои - электрокорунд ЭБ50. Отверждение огнеупорных слоев проводили вакуумно-аммиачным способом. Обсыпочный материал обрабатывали в пескосыпе напылением аэрозоли лакового раствора с расходом 10 и 30 мл/кг согласно прототипу. Расчет расхода органического раствора производили исходя из его плотности 0,88 г/см³, толщины образуемой пленки 10, 30 и 40 мкм, размера зерна обсыпки 500 мкм и плотности корунда 3,99 г/см³ с учетом того, что корундовые зерна ложатся на суспензию одним слоем и зерна покрываются с одной стороны. При толщине пленки 10 мкм расход органического раствора, наносимого на форму, составлял 8,8 г/м³ или 10 см/м³. Расход органического раствора на 1 кг обсыпочного материала составляет 10 см³/кг. Увеличение толщины пленки органического состава до 20 или 30 мкм требует увеличения его расхода соответственно до 20 и 30 см³/кг. Аэрозоль наносили одной, двумя и тремя циклами продолжительностью 0,5 с в одну область. Через 1÷2 минуты после одноразовой обработки образуется пленка. После выплавления модели формы сушили и подвергали обжигу при 900°C в течение 4-х часов. От каждой формы отделяли 8 стандартных образцов и испытывали на изгиб σ_и по трем точкам (Литье по выплавляемым моделям. Монография. / Под ред. Я.И. Шкленника и В.А. Озерова. М.: Машиностроение. 1984. 482 с). Вычисляли среднее значение прочности и отклонение значений прочности от их среднего значения Δ по формуле: Δ=(σ_{и max}-σ_{и min})·100%/σ_ср, где σ_{и max}, σ_{и min} и σ_ср - максимальное, минимальное и среднее значение прочности керамических образцов. Результаты приведены в таблице 1To assess the influence of the proposed method on the strength of the ceramic eight-layer form, laboratory tests of standard samples were carried out. As a model, we used a plate from the model mass VI-AM-102, on each side of which there were four recesses, the contour of which, after the formation of the ceramic shell, formed the boundaries of standard samples. A suspension based on hydrolyzed ethyl silicate-40 with a content of conventional silica of 18% contained distensillimanite as a filler. The viscosity of the suspension for the first layer was 43 ... 45 s, the second and subsequent - 25 ... 27 s. Sprinkling on the first and second layers - electrocorundum EB20, on 3 ... 8 layers - electrocorundum EB50. The curing of the refractory layers was carried out by a vacuum-ammonia method. The sanding material was processed in a sand spray by spraying a spray of varnish solution with a flow rate of 10 and 30 ml / kg according to the prototype. The calculation of the flow rate of the organic solution was made on the basis of its density of 0.88 g / cm ³ , the thickness of the formed film of 10, 30 and 40 microns, the grain size of the dust 500 microns and the density of corundum 3.99 g / cm ³ taking into account the fact that corundum grains on the suspension in one layer and the grains are coated on one side. With a film thickness of 10 μm, the flow rate of the organic solution applied to the mold was 8.8 g / m ³ or 10 cm / m ³ . The consumption of organic solution per 1 kg of bulk material is 10 cm ³ / kg. An increase in the film thickness of the organic composition to 20 or 30 μm requires an increase in its consumption to 20 and 30 cm ³ / kg, respectively. The aerosol was applied in one, two, and three cycles of 0.5 s duration in one area. 1 ÷ 2 minutes after a single treatment, a film is formed. After the model was melted, the molds were dried and calcined at 900 ° C for 4 hours. Eight standard samples were separated from each mold and tested for bending σ _and three points (Lost wax casting. Monograph. / Under the editorship of Ya. I. Shklennik and V. A. Ozerov. M .: Engineering. 1984. 482 s) . The average strength value and the deviation of the strength values from their average Δ value were calculated by the formula: Δ = (σ _{and max-} σ _and _min ) · 100% / σ _cf , where σ _{and max} , σ _{and min} and σ _cf are the maximum, minimum and the average value of the strength of ceramic samples. The results are shown in table 1

Таблица 1Table 1 Параметры способов обработки и результаты испытаний на прочность керамических образцовParameters of processing methods and test results for the strength of ceramic samples №No. Способ обработки обсыпкиMethod for processing dusting Количество циклов на 1 слойThe number of cycles per 1 layer Расход органического раствора, мл/кгOrganic solution flow rate, ml / kg σ_и, кг/см³ σ _and, kg / cm ³ σ_сркг/см³ σ _cf kg / cm ³ Δ, %Δ,% 1one Без обработкиNo processing -- -- 31,16÷32,0831.16 ÷ 32.08 31,6231.62 22,9122.91 22 В «кипящем слое», 3÷5 слоиIn the "fluidized bed", 3 ÷ 5 layers 1one 1010 29,42÷30,8729.42 ÷ 30.87 30,1530.15 44,8844.88 33 В «кипящем слое», 3÷5 слоиIn the "fluidized bed", 3 ÷ 5 layers 22 20twenty 26,82÷27,9326.82 ÷ 27.93 27,3827.38 44,0544.05 4four В «кипящем слое», 3÷5 слоиIn the "fluidized bed", 3 ÷ 5 layers 33 30thirty 24,86÷26,1424.86 ÷ 26.14 25,5025,50 55,0255.02 55 В «кипящем слое», 3÷7 слоиIn the "fluidized bed", 3 ÷ 7 layers 33 30thirty 23,64÷25,0123.64 ÷ 25.01 24,3224.32 55,6355.63 66 На форму 3,5,7 слоиOn the form 3,5,7 layers 1one 1010 29,40÷30,1829.40 ÷ 30.18 29,7929.79 22,6222.62 88 На форму 3,5,7 слоиOn the form 3,5,7 layers 22 20twenty 26,62÷26,8026.62 ÷ 26.80 26,9026.90 11,2711.27 99 На форму 3,5,7 слоиOn the form 3,5,7 layers 33 30thirty 24,17÷24,7424.17 ÷ 24.74 24,4624.46 22,2922.29

Представленные результаты показали, что применение предложенного способа позволяет снизить прочность керамической формы на 6,1÷29,3 % (№1 и №6÷9). Обработка неподвижного зерна обсыпочного материала позволила сократить время обработки за один цикл до 0,5 с и тем самым практически исключить образование потеков на зернах. Вторая порция аэрозоля наносится на отвердевший слой органического покрытия. Более качественное покрытие зерен обсыпочного материала сказывается на показателях прочности. Например, при сопоставимых параметрах вариантов №8 и №3 величина наибольшего показателя прочности варианта №3 заметно отличается от минимального показателя и показателей прочности варианта №8. Прочность образцов варианта №9 меньше прочности образцов варианта №4. Применение нового способа позволяет получить стабильные показатели прочности керамических форм. Отклонение этих показателей от среднего значения составило 1,27÷2,29 % при 4,02÷5,63% у прототипа.The presented results showed that the application of the proposed method allows to reduce the strength of the ceramic mold by 6.1 ÷ 29.3% (No. 1 and No. 6 ÷ 9). Processing the stationary grain of the sprinkling material allowed to reduce the processing time per cycle to 0.5 s and thereby virtually eliminate the formation of sagging on the grains. The second portion of the aerosol is applied to the hardened layer of the organic coating. A better coating of the grains of the sprinkling material affects the strength indicators. For example, with comparable parameters for options No. 8 and No. 3, the value of the highest strength indicator of option No. 3 differs markedly from the minimum indicator and strength indicators of option No. 8. The strength of the samples of option No. 9 is less than the strength of the samples of option No. 4. The application of the new method allows to obtain stable strength indicators of ceramic molds. The deviation of these indicators from the average value was 1.27 ÷ 2.29% at 4.02 ÷ 5.63% of the prototype.

Claims

A method of manufacturing cast ceramic molds according to investment casting for producing complex-shaped castings, including preparing a refractory slurry, layer-by-layer formation of refractory layers, drying and curing, feeding a pulsating stream of organic matter in the form of an aerosol to a sprinkling grain material with a flow rate of 10 ÷ 30 cm ³ / kg in two or three cycles, melting the model, drying and firing the obtained ceramic mold shell, characterized in that the aerosol is supplied to the coating material 3, 5 and 7 layers of the mold after it is objection to the slurry layer, and drying in a field of complex profile for 0.5 seconds per cycle with a frequency of 1 ÷ 2 minutes.