RU2547071C1 - Method to make ceramic shells for casting on removed models - Google Patents
Method to make ceramic shells for casting on removed models Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547071C1 RU2547071C1 RU2013147232/02A RU2013147232A RU2547071C1 RU 2547071 C1 RU2547071 C1 RU 2547071C1 RU 2013147232/02 A RU2013147232/02 A RU 2013147232/02A RU 2013147232 A RU2013147232 A RU 2013147232A RU 2547071 C1 RU2547071 C1 RU 2547071C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic
- shells
- ceramic shells
- shell
- layer
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству, а именно, к получению стальных отливок по удаляемым моделям.The invention relates to foundry, namely, to the production of steel castings for removable models.
Известен способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям, включающий обработку модельного блока в огнеупорной суспензии, в котором первые один или два слоя выполнены с использованием в качестве связующего гидролизованного раствора этилсиликата и пылевидного диоксида кремния в качестве наполнителя, а последующие слои - с использованием в качестве связующего жидкого стекла и пылевидного диоксида кремния в качестве наполнителя, и последующую обсыпку модельно-керамического блока зернистым материалом на основе диоксида кремния, отличающийся тем, что пылевидный диоксид кремния как наполнитель используют в фазе тридимита с размером фракции до 100 мкм, а зернистый диоксид кремния используют также в фазе тридимита с размером зерен 100-400 мкм. После нанесения первых двух слоев с использованием в качестве связующего гидролизованного раствора этилсиликата наносят разделительный слой на основе алюмоборфосфатного концентрата плотностью 1,25-1,30 г/см3. После нанесения первого слоя с использованием в качестве связующего гидролизованного раствора этилсиликата наносят разделительный слой на основе алюмоборфосфатного концентрата плотностью 1,25-1,30 г/см3. Зернистый материал плакируют алюмоборфосфатным концентратом в количестве 3-5% от массы зернистого материала [1].A known method of manufacturing ceramic shell molds for investment casting, including processing the model block in a refractory suspension, in which the first one or two layers are made using ethyl silicate and pulverized silica as a filler, and the subsequent layers using as a binder of liquid glass and pulverized silica as a filler, and subsequent sprinkling of the model-ceramic block with granular material based on silica, characterized in that the powdered silicon dioxide is used as a filler in the tridymite phase with grain size up to 100 microns, and the particulate silicon dioxide is used as a tridymite phase with a grain size of 100-400 microns. After applying the first two layers using a hydrolyzed solution of ethyl silicate as a binder, a separation layer is applied on the basis of alumina-phosphate concentrate with a density of 1.25-1.30 g / cm 3 . After applying the first layer using a hydrolyzed solution of ethyl silicate as a binder, a separation layer is applied on the basis of alumina-phosphate concentrate with a density of 1.25-1.30 g / cm 3 . The granular material is clad with alumina-phosphate concentrate in an amount of 3-5% by weight of the granular material [1].
Данный способ имеет ряд недостатков. Он характеризуется высокими трудоемкостью, длительностью и сложностью реализации, поскольку требует введения дополнительных операций технологического процесса, в частности, нанесения разделительного слоя на основе алюмоборфосфатного концентрата и плакирования алюмоборфосфатным концентратом зернистого материала. Наличие в составе связующего жидкого стекла может приводить к разупрочнению керамических оболочек, поскольку жидкое стекло обладает низкой термической стойкостью. Кроме того, оболочковые формы, имеющие в своем составе жидкое стекло, могут характеризоваться недостаточно хорошей выбиваемостью.This method has several disadvantages. It is characterized by high complexity, duration and complexity of implementation, since it requires the introduction of additional process operations, in particular, the application of a separation layer based on alumina-phosphate concentrate and cladding with alumina-borophosphate concentrate of granular material. The presence of liquid glass in the binder can lead to softening of ceramic shells, since liquid glass has low thermal stability. In addition, shell forms, incorporating liquid glass, may be characterized by insufficiently good breakability.
Известен способ изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающий послойное нанесение на блок выплавляемых моделей суспензии, обсыпку огнеупорным материалом, вытопку моделей, сушку и прокаливание, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода огнеупорного материала, повышения газопроницаемости, термостойкости и прочности оболочковых форм, третий слой оболочки обсыпают крупной фракцией, а последующие слои - мелкой фракцией предварительно просушенного керамического боя форм (возврата) после выбивки отливок [2].A known method of manufacturing shell molds by investment casting, including layer-by-layer application of a suspension onto a block of investment casting, sprinkling with refractory material, model refining, drying and calcination, characterized in that, in order to reduce the consumption of refractory material, increase gas permeability, heat resistance and strength of shell molds, the third layer of the shell is sprinkled with a large fraction, and the subsequent layers with a small fraction of previously dried ceramic mold batch (return) after knocking out the castings [2].
К недостаткам способа можно отнести введение дополнительной операции сушки керамического боя (возврата) перед использованием, а также тот факт, что возврат используется, начиная с третьего слоя формы, а для формирования первых двух слоев требуются свежие материалы.The disadvantages of the method include the introduction of an additional operation of drying a ceramic battle (return) before use, as well as the fact that the return is used starting from the third layer of the mold, and fresh materials are required to form the first two layers.
Наиболее близким к изобретению является способ изготовления керамических оболочек для литья, преимущественно, по удаляемым моделям, включающий формирование оболочки путем послойной обмазки модельного блока керамической суспензией с последующей обсыпкой огнеупорным материалом и сушкой, удалением моделей и прокалкой, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества литья за счет повышения прочности оболочек на сжатие и на изгиб, а также уменьшения коэффициента термического расширения оболочек и устранения линейной усадки, обмазку проводят составом, масс.%: тонкоизмельченный тридимит и/или кристобалит удельной поверхностью 4000-8000 см2/г с содержанием оксида натрия и/или калия 2,0-6,0 масс.% - 50-70; вода - 30-50, а в качестве обсыпочного материала используют тонкоизмельченный тридимит и/или кристобалит удельной поверхностью 200-2000 см2/г с содержанием оксида натрия и/или калия 0,5-1,0 масс.% [3].Closest to the invention is a method of manufacturing ceramic shells for casting, mainly for removable models, comprising forming a shell by layer-by-layer coating of the model block with a ceramic suspension followed by sprinkling with refractory material and drying, removing models and calcining, characterized in that, in order to improve quality casting by increasing the strength of the shells in compression and bending, as well as reducing the coefficient of thermal expansion of the shells and eliminating linear shrinkage, coating lead composition, mass%: fine tridymite and / or cristobalite specific surface 4000-8000 cm 2 / g with a content of sodium oxide and / or potassium 2.0-6.0 wt% - 50-70;.. water - 30-50, and finely divided tridymite and / or cristobalite with a specific surface area of 200-2000 cm 2 / g with a content of sodium oxide and / or potassium of 0.5-1.0 wt.% are used as sprinkling material [3].
Известный способ имеет ряд недостатков. Тонкоизмельченный тридимит и/или кристобалит получают путем обжига в течение 1,5-2,0 ч кварцевого песка в присутствии карбонатов натрия и/или калия, например технической соды, при температуре порядка 1300°C. При этом для получения материала на основе тридимита требуется более длительный обжиг и соответственно более высокие энергозатраты, чем для получения материала на основе кристобалита. Далее получаемый щелочно-кремнеземный ингредиент с кремнеземным модулем 40-50 подвергают измельчению и дроблению до получения дисперсного порошка. Данные обстоятельства обуславливают высокую трудо- и энергоемкость, а также сложность технологического процесса. Кроме того, указанные в прототипе составы обмазки и обсыпочного материала не всегда обеспечивают требуемую скорость охлаждения керамической оболочки после ее заливки металлическим расплавом из-за недостаточной теплопроводности материала формы, что может привести к образованию грубой крупнозернистой микроструктуры формирующейся отливки, снижающей ее механические свойства.The known method has several disadvantages. Finely divided tridymite and / or cristobalite are obtained by calcining quartz sand for 1.5-2.0 hours in the presence of sodium and / or potassium carbonates, for example technical soda, at a temperature of about 1300 ° C. Moreover, to obtain material based on tridymite, a longer firing time and correspondingly higher energy consumption are required than to obtain material based on cristobalite. Next, the resulting alkaline-silica ingredient with a silica module 40-50 is subjected to grinding and crushing to obtain a dispersed powder. These circumstances determine the high labor and energy intensity, as well as the complexity of the process. In addition, the compositions of the coating and the coating material indicated in the prototype do not always provide the required cooling rate of the ceramic shell after it is poured with metal melt due to the insufficient thermal conductivity of the mold material, which can lead to the formation of a coarse coarse-grained microstructure of the formed casting, which reduces its mechanical properties.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.These shortcomings are eliminated by the proposed solution.
Решается задача экономии затрат на приобретение свежих материалов и сокращения операций их подготовки к использованию при снижении трудовых и энергетических ресурсов на реализацию технологического процесса изготовления керамических оболочек.The problem of saving costs for the purchase of fresh materials and reducing the operations of their preparation for use while reducing labor and energy resources for the implementation of the technological process for the manufacture of ceramic shells is being solved.
Технический результат - повышение качества керамических оболочек.The technical result is an increase in the quality of ceramic shells.
Технический результат достигается тем, что, согласно способу изготовления керамических оболочек для литья по удаляемым моделям, включающему формирование оболочки путем послойной обмазки модельного блока керамической суспензией с последующей обсыпкой огнеупорным материалом и сушкой, удалением моделей и прокалкой, в качестве обсыпочного материала используют измельченный бой керамических оболочек, содержащий в своем составе кварц в фазах тридимита и кристобалита.The technical result is achieved by the fact that, according to the method of manufacturing ceramic shells for casting according to removable models, including forming a shell by layer-by-layer coating of the model block with a ceramic suspension followed by sprinkling with refractory material and drying, removing models and calcining, a ground battle of ceramic shells is used as sprinkling material containing quartz in the phases of tridymite and cristobalite.
В составе боя керамических оболочек, образующегося после выбивки стальных отливок из форм, помимо кварца в фазах тридимита и кристобалита (основа) содержится до 5-10% железа и железной окалины.The battle of ceramic shells formed after knocking out steel castings from molds, in addition to quartz in the phases of tridymite and cristobalite (base), contains up to 5-10% of iron and iron oxide.
Высокотемпературные фазы кварца - тридимит и кристобалит - формируются необратимо в ходе заливки керамических оболочек стальным расплавом, их последующей выбивки и хранения образовавшегося боя и имеют меньший коэффициент линейного термического расширения по сравнению с низкотемпературными фазами кварца - α- и β-кварцем. Их использование в качестве обсыпочного материала исключает повторное протекание полиморфных превращений кварца при прокаливании и заливке форм, обусловливающих изменение объема, плотности и смены видов кристаллических решеток материала, что позволяет повысить трещиностойкость и прочность оболочек и минимизировать брак получаемых отливок. Железо создает своеобразный армирующий каркас и способствует повышению теплопроводности материала оболочки, позволяя получать мелкозернистую микроструктуру отливок за счет высокой скорости охлаждения формы. Окись железа присутствует в составе боя керамических оболочек большей частью в виде гематита, что снижает вероятность образования пригара при заливке форм стальным расплавом, либо делает его легкоотделяемым.The high-temperature phases of quartz - tridymite and cristobalite - are formed irreversibly during the pouring of ceramic shells with steel melt, their subsequent knocking out and storage of the resulting battle and have a lower coefficient of linear thermal expansion in comparison with the low-temperature phases of quartz - α- and β-quartz. Their use as a backing material excludes the repeated occurrence of polymorphic transformations of quartz during calcination and pouring of molds, causing a change in the volume, density, and change in the types of crystal lattices of the material, which makes it possible to increase the crack resistance and strength of the shells and minimize the marriage of the obtained castings. Iron creates a kind of reinforcing cage and helps to increase the thermal conductivity of the shell material, making it possible to obtain a fine-grained microstructure of castings due to the high cooling rate of the mold. Iron oxide is present in the battle of ceramic shells for the most part in the form of hematite, which reduces the likelihood of burnout when pouring molds with steel melt, or makes it easily detachable.
Пример осуществления способаAn example of the method
Оболочковые формы изготавливали следующим образом. Для изготовления огнеупорной суспензии использовалось готовое связующее ГС-20Э ТУ 6-02-1-046-95 и маршалит (искусственный пылевидный кварц) марки А и Б по ГОСТ 9077-82. Для доводки связующего до рабочей вязкости использовалась добавка азотной кислоты.Shell forms were made as follows. For the manufacture of a refractory slurry, a ready-made binder GS-20E TU 6-02-1-046-95 and marshalite (artificial pulverized silica) grade A and B according to GOST 9077-82 were used. To adjust the binder to a working viscosity, an additive of nitric acid was used.
В качестве обсыпочного материала применялся измельченный бой керамических оболочек, прошедший просеивание с целью распределения по фракциям. Для первого слоя применялся бой со средним размером фракции 0,2 мм, для последующих слоев - свыше 0,3 мм.As a sprinkling material, a crushed battle of ceramic shells was used, which was screened to distribute among the fractions. For the first layer, a battle was used with an average fraction size of 0.2 mm, for subsequent layers - over 0.3 mm.
Равномерное покрытие поверхности модельного блока огнеупорной суспензией проводилось послойно путем 2-3-кратного погружения блока в рабочую емкость гидролизера с целью удаления пузырьков воздуха с поверхности блока и предоставления возможности отекания избытку суспензии. Сушку каждого слоя проводили на воздухе в течение 5-6 часов при температуре 22-28°C и влажности не выше 60%. Общее количество слоев оболочковой формы - шесть.Uniform coating of the surface of the model block with a refractory suspension was carried out in layers by 2-3 times immersing the block in the working capacity of the hydrolyzer in order to remove air bubbles from the surface of the block and allowing excess suspension to swell. Each layer was dried in air for 5-6 hours at a temperature of 22-28 ° C and humidity not higher than 60%. The total number of shell-shaped layers is six.
Вытопка моделей осуществлялась горячей водой при температуре 90-99°C. Далее проводилась сушка оболочковых форм на воздухе в течение 2,0 ч. Затем проводилась формовка оболочковых форм в прокалочные опоки с использованием в качестве наполнителя измельченного керамического боя оболочек. Прокаливание оболочковых форм в опорном наполнителе в прокалочной печи СНО 8.16.5/10 осуществлялось по режиму: нагрев до 700°C со скоростью не более 150°C в час с выдержкой при температурном максимуме 4,0-6,0 ч.The models were refined with hot water at a temperature of 90-99 ° C. Next, the shell molds were dried in air for 2.0 hours. Then, the shell molds were molded into calcining flasks using shells as a ground ceramic battle. Annealing of shell molds in a support filler in a calcining furnace СНО 8.16.5 / 10 was carried out according to the regime: heating to 700 ° C at a rate of not more than 150 ° C per hour with holding at a temperature maximum of 4.0-6.0 h.
В многослойных оболочковых формах изготавливались отливки «Барашек» массой 80 г из стали 30Л ГОСТ 977-88. Заливка форм проводилась при температуре 1550-1580°C.In multilayer shell molds, Lamb castings weighing 80 g were made of 30L steel according to GOST 977-88. Mold filling was carried out at a temperature of 1550-1580 ° C.
Результаты промышленных испытаний, проведенных согласно предлагаемому способу, показали, что из десяти опытных оболочек ни одна не разрушилась при прокаливании и последующей заливке стальным расплавом.The results of industrial tests carried out according to the proposed method showed that of the ten experimental shells, not one was destroyed during calcination and subsequent pouring with steel melt.
Испытания подтвердили эффективность предлагаемого способа для получения высококачественных оболочковых форм при снижении трудо-, энергоемкости, сложности технологического процесса их изготовления и экономии затрат на свежие материалы.Tests confirmed the effectiveness of the proposed method for producing high-quality shell molds while reducing labor, energy intensity, complexity of the manufacturing process and saving costs for fresh materials.
Источники информацииInformation sources
1. Патент на изобретение РФ №2302311, B22C 9/04, 2007.1. Patent for the invention of the Russian Federation No. 2302311, B22C 9/04, 2007.
2. Тимофеев, Г.И. Использование отработанной смеси при изготовлении форм по выплавляемым моделям / Г.И. Тимофеев, А.И. Евстигнеев // Литейное производство, 1980. - №3. - С.21-22.2. Timofeev, G.I. The use of the spent mixture in the manufacture of investment casting molds / G.I. Timofeev, A.I. Evstigneev // Foundry, 1980. - No. 3. - S.21-22.
3. Авторское свидетельство СССР №1353565, B22C 9/04, 1987 - прототип.3. USSR author's certificate No. 1353565, B22C 9/04, 1987 - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013147232/02A RU2547071C1 (en) | 2013-10-22 | 2013-10-22 | Method to make ceramic shells for casting on removed models |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013147232/02A RU2547071C1 (en) | 2013-10-22 | 2013-10-22 | Method to make ceramic shells for casting on removed models |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2547071C1 true RU2547071C1 (en) | 2015-04-10 |
| RU2013147232A RU2013147232A (en) | 2015-04-27 |
Family
ID=53283088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013147232/02A RU2547071C1 (en) | 2013-10-22 | 2013-10-22 | Method to make ceramic shells for casting on removed models |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2547071C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2696787C1 (en) * | 2018-10-09 | 2019-08-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Cast multilayer shell mold |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU599910A1 (en) * | 1976-07-05 | 1978-03-30 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Косомола | Solution for strengthening ceramic shell moulds |
| SU1353565A1 (en) * | 1985-11-01 | 1987-11-23 | Одесский Политехнический Институт | Method of producing ceramic shells |
| US5297615A (en) * | 1992-07-17 | 1994-03-29 | Howmet Corporation | Complaint investment casting mold and 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 |
-
2013
- 2013-10-22 RU RU2013147232/02A patent/RU2547071C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU599910A1 (en) * | 1976-07-05 | 1978-03-30 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Косомола | Solution for strengthening ceramic shell moulds |
| SU1353565A1 (en) * | 1985-11-01 | 1987-11-23 | Одесский Политехнический Институт | Method of producing ceramic shells |
| US5297615A (en) * | 1992-07-17 | 1994-03-29 | Howmet Corporation | Complaint investment casting mold and 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 (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2696787C1 (en) * | 2018-10-09 | 2019-08-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Cast multilayer shell mold |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013147232A (en) | 2015-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102249919B1 (en) | Method for producing silica-base ceramic core capable of adjusting a thermal expansion coefficient | |
| RU2697678C1 (en) | Method of making ceramic molds for casting on molten patterns | |
| CN108275987A (en) | A kind of surface Modified Quartz Sand and preparation method thereof | |
| CN109465378A (en) | The technique for discarding shell preparation casting employment pelletizing shape ceramic sand using model casting | |
| RU2302311C1 (en) | Method for making ceramic shell molds for casting with use of investment patterns | |
| CN109513877A (en) | A kind of artificial spherical ceramic sand for discarding shell preparation using model casting | |
| KR100864717B1 (en) | Plastery Investment used for Investment casting | |
| CN104057015A (en) | Casting molding sand for non-ferrous metal and preparation method of casting molding sand | |
| CN105084918A (en) | Olivine sand prefab and production method thereof | |
| RU2547071C1 (en) | Method to make ceramic shells for casting on removed models | |
| JP2017500210A (en) | Silicon carbide-containing mold and facecoat composition, and method for casting titanium and titanium aluminide alloy | |
| JP5567353B2 (en) | Spherical refractory particles, foundry sand comprising the same, and molds obtained using the same | |
| CN104245184A (en) | Gypsum-based embedding material composition for casting | |
| JP6317995B2 (en) | Slurry filler material for manufacturing precision casting mold, slurry obtained by using the filler, and precision casting mold | |
| RU2314891C1 (en) | Mold making method for casting with use of investment patterns | |
| RU2532764C1 (en) | Manufacturing method of multilayer shell-type casting moulds as per molten out models | |
| CN103521682A (en) | Molding sand used for special casting mould surface and preparation method thereof | |
| CN104057016A (en) | High-permeability molding sand and preparation method thereof | |
| JP5845040B2 (en) | Precision casting mold manufacturing method | |
| CN103521686A (en) | Molding sand for casting brake hub and preparation method thereof | |
| RU2532753C1 (en) | Method of producing multilayer investment shell casting moulds | |
| US9764377B2 (en) | Method for the production of core sand and/or molding sand for casting purposes | |
| JP2016501131A (en) | Composition of ceramic layers for making molds and other products | |
| RU2604281C1 (en) | Method of making shell ceramic molds | |
| RU2689473C1 (en) | Non-stick coating for molds and rods |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151023 |