RU2557855C1 - Способ получения отливок по выплавляемым моделям - Google Patents

Способ получения отливок по выплавляемым моделям Download PDF

Info

Publication number
RU2557855C1
RU2557855C1 RU2014119665/02A RU2014119665A RU2557855C1 RU 2557855 C1 RU2557855 C1 RU 2557855C1 RU 2014119665/02 A RU2014119665/02 A RU 2014119665/02A RU 2014119665 A RU2014119665 A RU 2014119665A RU 2557855 C1 RU2557855 C1 RU 2557855C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
magnetic material
mold
vacuum
castings
mould
Prior art date
Application number
RU2014119665/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Леонид Геннадьевич Знаменский
Алексей Сергеевич Варламов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ))
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ))
Priority to RU2014119665/02A priority Critical patent/RU2557855C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2557855C1 publication Critical patent/RU2557855C1/ru

Links

Landscapes

  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области литейного производства. Изготавливают форму из сыпучего огнеупорного магнитного материала в литейном корпусе с разовой моделью путем воздействия вакуума и электромагнитного поля для уплотнения материала. Модель удаляют с помощью вакуума, оказывая на огнеупорный дисперсный магнитный материал формы избыточное воздушное давление (1,5-2,5)·105 Па. Расплавленный металл заливают в полученную форму путем создания разряжения в форме и подачи давления на расплав и воздействия на огнеупорный дисперсный магнитный материал формы наносекундными электромагнитными импульсами в течение 30-60 секунд. Извлечение отливки из формы осуществляют после кристаллизации расплава путем снятия магнитного поля и высыпания огнеупорного магнитного материала из литейного корпуса. Обеспечивается повышение формозаполняемости, трещиноустойчивости и исключение пропитки модельной массой огнеупорного магнитного материала формы. 2 табл., 2 пр.

Description

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления точных отливок литьем по выплавляемым моделям.
Высокая точность отливок достигается тем, что форма не имеет разъема, отсутствуют стержни, а тепловое расширение формы минимальное. Сущность процесса получения отливок по выплавляемым моделям заключается в изготовлении модели из легкоплавкого материала, покрытии ее огнеупорной обмазкой, а затем выплавлении ее из образовавшейся оболочки. Оболочку прокаливают для придания ей прочности, огнеупорности, газопроницаемости и удаления остатков модели, а затем заливают металлом.
Классический процесс получения отливок литьем по выплавляемым моделям характеризуется длительным циклом формообразования, повышенной трудоемкостью удаления керамики с отливки, сложностью управления ее микроструктурой и физико-механическими свойствами.
Для устранения указанных недостатков широкие перспективы развития процесса литья по выплавляемым моделям открывает применение магнитного сыпучего огнеупорного материала и электромагнитное воздействие (Специальные способы литья: справочник / под общ. ред. В.А. Ефимова - М.: Машиностроение, 1991. - с. 183).
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является способ получения отливок по выплавляемым моделям (RU 2402405, B22D 18/00, опубл. 27.10.2010), включающий изготовление формы из сыпучего огнеупорного материала по разовой модели, удаление модели, заливку расплава металла отливки в форму, извлечение отливки путем разрушения формы. Форму изготавливают из магнитного сыпучего огнеупорного материала путем образования вакуума в литейном корпусе с разовой моделью и электромагнитного поля для уплотнения огнеупорного магнитного материала. Разовую модель выплавляют и удаляют с помощью вакуума. Форму изготавливают водоохлаждаемой. Расплавленный металл отливки заливают в полученную форму путем создания разряжения в форме и подачи давления на расплав. После кристаллизации отливку удаляют путем снятия магнитного поля и высыпания огнеупорного магнитного материала.
При применении этого способа создаются определенные условия для повышения качества точных отливок.
Однако имеется ряд существенных недостатков:
- высокая скорость кристаллизации расплава в форме, диктуемая стремлением измельчить зерна отливки и повысить ее физико-механические свойства, вызывает вместе с тем нежелательное сокращение формозаполняемости;
- при удалении восковой модели не удается полностью исключить пропитку огнеупорного материала расплавом модельной массы, что вызывает необходимость увеличения температуры и продолжительности последующей прокалки форм для полной термодеструкции и удаления остатков модельной массы (в противном случае отливки будут поражены газовыми раковинами и неметаллическими включениями);
- высокая скорость кристаллизации расплава в форме из огнеупорного магнитного материала (металлического) существенно снижает трещиноустойчивость отливок, в особенности сложнопрофильных и тонкорельефных;
- низкая формозаполняемость, неудовлетворительная трещиноустойчивость, пропитка остатками модельной массы магнитного дисперсного материала формы существенно ухудшают качество изготовления литье по выплавляемым моделям сложнопрофильных тонкорельефных отливок ответственного назначения.
Изобретение решает задачу повышения качества сложнопрофильных и тонкорельефных отливок ответственного назначения, изготавливаемых литьем по выплавляемым моделям.
Это достигается тем, что в способе получения отливок по выплавляемым моделям, включающем изготовление формы из сыпучего огнеупорного магнитного материала в литейном корпусе с разовой моделью путем воздействия вакуума и электромагнитного поля для уплотнения материала, удаление модели с помощью вакуума, заливку расплавленного металла отливки в полученную форму путем создания разряжения в форме и подачи давления на расплав, извлечение отливки из формы после кристаллизации расплава путем снятия магнитного поля и высыпания огнеупорного магнитного материала из литейного корпуса, согласно изобретению, при удалении восковой модели с помощью вакуума на огнеупорный дисперсный магнитный материал формы оказывают избыточное воздушное давление (1,5…2,5)·105 Па, а заливку металлического расплава в форму осуществляют при одновременном воздействии на огнеупорный дисперсный магнитный материал формы наносекундными электромагнитными импульсами в течение 30…60 секунд.
Технический результат - повышение формозаполняемости, трещиноустойчивости, исключения пропитки модельной массой огнеупорного магнитного материала формы и, как следствие, снижение температуры и продолжительности их прокалки при сохранении высоких физико-механических свойств отливок.
Воздействие на уплотненный огнеупорный магнитный материал формы избыточным давлением воздуха (1,5…2,5)·105 Па при вакуумном удалении модели увеличивает градиент давления, в результате чего максимально полно удаляются остатки восковой модельной массы из указанной формы, причем с высокой скоростью. Если давление будет меньше 1,5·105 Па, то модельная масса остается в порах формы, что вызывает увеличение температуры и продолжительности ее прокалки, а также ухудшение качества ее поверхности. При давлении больше чем 2,5·105 Па могут наблюдаться нарушения в точности геометрии полости формы и получаемой отливки.
Воздействие наносекундных электромагнитных импульсов на огнеупорный магнитный материал формы обеспечивает повышение ее формозаполняемости, проливку тонких сечений отливок, в особенности тонкорельефных и сложнопрофильных. Продолжительность обработки наносекундными электромагнитными импульсами при заданных параметрах импульсной мощности 1 МВт и частоты следования импульсов 1000 Гц в пределах 30…60 секунд создает условия для ускоренного формирования кластерных наноструктур в кристаллизующемся металле, измельчение зерен отливок и, как следствие, повышение их физико-механических свойств. При продолжительности воздействия наносекундных электромагнитных импульсов менее 30 секунд не удается значимо влиять на литейные и механические свойства сплавов. Воздействие наносекундных электромагнитных импульсов дольше 60 секунд становится неэффективным по причине возрастания энергетических затрат при формировании отливок.
Улучшение литейных и физико-механических свойств сплавов обеспечивает повышение качества изготовления сложнопрофильных и тонкорельефных отливок, в том числе, ответственного назначения.
Способ осуществляется следующим образом.
В литейный корпус с установленным в него блоком выплавляемых моделей засыпают огнеупорный дисперсный магнитный материал. За счет вакуумирования и воздействия электромагнитного поля уплотняют этот материал и обеспечивают формирование требуемой прочности.
Удаление моделей осуществляют путем нагрева корпуса и одновременного воздействия на уплотненный магнитный материал формы избыточным давлением воздуха (1,5…2,5)·105 Па при поддержании разряжения внутри модельного блока.
После максимально полного удаления моделей литейный корпус нагревают до температуры 300…400°C и вакуумным всасыванием осуществляют заливку форм расплавом. При этом одновременно воздействуют на огнеупорный магнитный материал формы наносекундными электромагнитными импульсами в течение 30…60 секунд. Энергетические параметры наносекундных электромагнитных импульсов: мощность в одном импульсе 1 МВт, частота следования импульсов 1000 Гц.
После формирования отливок огнеупорный магнитный материал высыпается из литейного корпуса путем снятия магнитного поля.
Предлагаемый способ получения отливок по выплавляемым моделям иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Готовили модельный блок из состава МВС-15. На него наносили защитное покрытие, например из водного раствора алюмоборфосфатного концентрата и микропорошков электрокорунда, толщиной 0,2…0,7 мм. Модельный блок устанавливали в литейный корпус и засыпали огнеупорным магнитным материалом, например стальным песком фракции 0,3. За счет вакуумирования и электромагнитного поля осуществляли уплотнение и фиксацию материала в корпусе. Затем удаляли выплавляемую модель путем нагрева корпуса до 150…200°C при одновременном воздействии на уплотненный магнитный материал избыточным давлением воздуха и поддерживали внутри модельного блока разряжение (остаточное давление 1400 Па). Указанное давление воздуха варьировали (1,5; 2,0; 2,5)·105 Па. Затем литейный корпус нагревали до 350°C и осуществляли заливку различных сплавов (чугун марки СЧ 20 и алюминиевый сплав АК 7) вакуумным всасыванием (остаточное давление в форме 1400 Па). При этом одновременно воздействовали на огнеупорный магнитный материал формы наносекундными электромагнитными импульсами в течение 35 с. После формирования отливок снимали магнитное поле с литейного корпуса и огнеупорный магнитный материал высыпали из него.
Сравнительные показатели способов получения отливок по выплавляемым моделям представлены в табл. 1.
Figure 00000001
Анализ полученных данных показывает, что в отличие от прототипа разработанный способ получения отливок по выплавляемым моделям обеспечивает повышенные формозаполняемость и трещиноустойчивость, прочностные свойства отливок, исключение пропитки модельной массы огнеупорного магнитного материала формы, снижение температуры и продолжительности ее тепловой обработки. Это снижает энергоемкость и определяет энергосберегающий характер заявленного способа получения точных отливок.
Пример 2.
Получение отливок по выплавляемым моделям проводили аналогично примеру 1, но, при этом, варьировали продолжительность воздействия наносекундных электромагнитных импульсов на затвердевающий в форме расплав. Этот параметр составлял 30; 40; 60 секунд. Давление воздуха на огнеупорный магнитный материал при удалении модельного состава - 2·105 Па.
Влияние продолжительности обработки наносекундными электромагнитными импульсами на свойства форм и отливок представлено в табл. 2.
Figure 00000002
Таким образом, изобретение решает важнейшую проблему в области специальных способов литья: наряду с обеспечением повышенных физико-механических свойств точных отливок создаются условия для существенного улучшения формозаполняемости и трещиноустойчивости. Кроме того, процесс получения отливок по выплавляемым моделям в этом случае является энергосберегающим по сравнению с прототипом.
Учитывая повышенные свойства получаемых отливок, способ может быть с успехом применен практически в любых отечественных и зарубежных цехах литья по выплавляемым моделям.

Claims (1)

  1. Способ получения отливок по выплавляемым моделям, включающий изготовление формы из сыпучего огнеупорного магнитного материала в литейном корпусе с разовой моделью путем воздействия вакуума и электромагнитного поля для уплотнения материала, удаление модели с помощью вакуума, заливку расплавленного металла отливки в полученную форму путем создания разрежения в форме и подачи давления на расплав, извлечение отливки из формы после кристаллизации расплава путем снятия магнитного поля и высыпания огнеупорного магнитного материала из литейного корпуса, отличающийся тем, что при удалении модели с помощью вакуума на огнеупорный дисперсный магнитный материал формы воздействуют избыточным давлением воздуха величиной (1,5-2,5)·105 Па, а при заливке металлического расплава в форму на огнеупорный дисперсный магнитный материал формы воздействуют наносекундными электромагнитными импульсами в течение 30-60 секунд.
RU2014119665/02A 2014-05-15 2014-05-15 Способ получения отливок по выплавляемым моделям RU2557855C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119665/02A RU2557855C1 (ru) 2014-05-15 2014-05-15 Способ получения отливок по выплавляемым моделям

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014119665/02A RU2557855C1 (ru) 2014-05-15 2014-05-15 Способ получения отливок по выплавляемым моделям

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2557855C1 true RU2557855C1 (ru) 2015-07-27

Family

ID=53762544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014119665/02A RU2557855C1 (ru) 2014-05-15 2014-05-15 Способ получения отливок по выплавляемым моделям

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2557855C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU925520A1 (ru) * 1980-01-30 1982-05-07 За витель В. С. Чуркин i Способ изготовлени литейной формы
RU2007118032A (ru) * 2007-05-14 2008-11-20 Владимир Иванович Малышев (RU) Способ получения отливок и устройство для его осуществления
RU2402405C2 (ru) * 2008-02-11 2010-10-27 Владимир Иванович Малышев Отливки в электромагнитной форме по выплавляемым моделям

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU925520A1 (ru) * 1980-01-30 1982-05-07 За витель В. С. Чуркин i Способ изготовлени литейной формы
RU2007118032A (ru) * 2007-05-14 2008-11-20 Владимир Иванович Малышев (RU) Способ получения отливок и устройство для его осуществления
RU2402405C2 (ru) * 2008-02-11 2010-10-27 Владимир Иванович Малышев Отливки в электромагнитной форме по выплавляемым моделям

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kang et al. Additive manufacturing-driven mold design for castings
Jiang et al. Investigation of microstructures and mechanical properties of A356 aluminum alloy produced by expendable pattern shell casting process with vacuum and low pressure
US3420291A (en) Method for reducing metal casting porosity
CN105728650A (zh) 一种精密铸造方法
WO2015101553A3 (de) Verfahren und anlage zur herstellung von langen gussbloecken grossen querschnitts
CN109396400B (zh) 一种大型复杂薄壁细晶铸件一体化成型方法和装置
CN103894547B (zh) 带缘板叶片铸件的精密铸造方法
JP2014205192A5 (ru)
CN103978187A (zh) 凝固过程可控的钛基合金反重力铸造装置及铸造方法
CN104550719A (zh) 基于冰模的熔模铸造工艺
CN105583366A (zh) 一种薄壁高温合金浮动壁瓦片的精密铸造方法
CN103170578A (zh) 陶瓷型精密铸造方法
JP6526053B2 (ja) 単結晶鋳造用の型
Pastirčák Effect of technological parameters on the AlSi12 alloy microstructure during crystallization under pressure
Shangguan et al. Controlled cooling of an aluminum alloy casting based on 3D printed rib reinforced shell mold
CN114700466A (zh) 一种合金铸件的同步加热铸造方法和合金铸件
RU2557855C1 (ru) Способ получения отливок по выплавляемым моделям
CN103909227A (zh) 一种普通铸件的加工方法
CN104923735A (zh) 熔模快速铸造工艺
Gopinath et al. Effect of solidification parameters on the feeding efficiency of Lm6 aluminium alloy casting
US3411563A (en) Elimination of equiaxed grain superimposed on columnar structures
Ma et al. Manufacturing of herringbone gear model by 3D printing assisted investment casting
Dotsenko Influence of heterogeneous crystallization conditions of aluminum alloy on its plastic properties
Bihari et al. Effect of process parameters on roughness and hardness of surface and dimensional accuracy of lost wax process casting
JPS6030549A (ja) 細孔を有する鋳物の製造法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170516