RU2663445C1 - Способ получения композиционных изделий литьем по газифицируемым моделям - Google Patents
Способ получения композиционных изделий литьем по газифицируемым моделям Download PDFInfo
- Publication number
- RU2663445C1 RU2663445C1 RU2017123860A RU2017123860A RU2663445C1 RU 2663445 C1 RU2663445 C1 RU 2663445C1 RU 2017123860 A RU2017123860 A RU 2017123860A RU 2017123860 A RU2017123860 A RU 2017123860A RU 2663445 C1 RU2663445 C1 RU 2663445C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insert
- model
- alloy
- thickness
- metal
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 9
- 238000010114 lost-foam casting Methods 0.000 title 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000004794 expanded polystyrene Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 claims description 9
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 8
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 7
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 claims 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 4
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920006328 Styrofoam Polymers 0.000 description 1
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 229920006248 expandable polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000008261 styrofoam Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C7/00—Patterns; Manufacture thereof so far as not provided for in other classes
- B22C7/02—Lost patterns
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства. Изготавливают модель литого изделия из пенополистирола. Фиксируют в модели металлические вставки из сплава с необходимыми свойствами. Формуют модель в опоке и заливают ее матричным сплавом. Вставку в виде пластины заданных геометрических размеров и формы размещают на внутренней формообразующей поверхности пресс-формы или в выполненном на этой поверхности углублении. На поверхности вставки, контактирующей с пенополистиролом, выполняют ребра прямоугольного или трапециевидного сечения с обратным уклоном и толщиной, меньшей толщины вставки. Обеспечивается получение изделий с гарантированным составом и свойствами основного сплава и сплава вставки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 пр.
Description
Изобретение относится к области получения композитных биметаллических изделий с использованием технологии литья по газифицируемым моделям.
Известен способ изготовления композиционных чугунных отливок, при котором вставки из легирующей композиции вклеивают в пенополистирольную модель, которую затем размещают в литейной форме и заливают расплавом серого чугуна. Материал вставки содержит легирующие материалы и материалы, обеспечивающие протекание на границе вставки самораспространяющегося высокотемпературного синтеза при заполнении формы жидким чугуном (патент РФ 2207218, МПК B22D 27/18, приоритет 01.08.2001, опубл. 27.06.2003).
Недостатком этого способа является то, что применение самораспространяющегося высокотемпературного синтеза приводит к местному перегреву, короблению вставки и основного материала, а также перемешиванию металлов. Точно управлять химическим составом полученного сплава в этом случае очень сложно.
Известен также способ получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям (патент РФ 2514250, МПК В22С 9/04, приоритет 17.09.2012, опубл. 27.04.2014), который включает изготовление моделей из пенополистирола, фиксирование вставок в модели, размещение моделей в опоке и заливку их металлическим расплавом. При этом в данном способе предусматривается за счет регулирования состава вставок формировать переходный слой требуемых толщины и свойств. Вставки согласно этому способу представляют собой металлический контейнер, в котором располагают легирующие материалы в виде скомпактированных порошков, которые производят легирование основного сплава в месте размещения контейнера.
Недостатком этого способа является неуправляемое перемешивание металла контейнера, содержащего легирующие порошкообразные материалы, с жидким металлом основного сплава. При этом зона легирования может смещаться, так как порошкообразные материалы имеют существенно меньшую плотность. Кроме того, материал контейнера не всегда расплавляется в основном сплаве и легирования основного сплава не произойдет.
Данный способ по совокупности признаков: получение композиционного биметаллического изделия с использованием технологии литья по газифицируемым моделям, принят за прототип.
Изобретение решает задачу получения композиционных изделий с гарантированными составом и свойствами основного сплава и сплава вставки, которая надежно располагается в заданном месте отливки.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения композиционных (биметаллических) изделий литьем по газифицируемым моделям, включающем изготовление модели литого изделия из пенополистирола, фиксирование в модели металлических вставок из сплава с необходимыми свойствами, вставку в виде пластины заданных геометрических размеров и формы размещают на внутренней формообразующей поверхности пресс-формы для спекания модели из пенополистирола или в выполненном на этой поверхности углублении, которое имеет форму и размеры, соответствующие размерам и форме вставки. Для закрепления вставки в пенополистироле модели вставка в виде пластины снабжается ребрами прямоугольного или трапециевидного сечения с обратным уклоном. При заполнении формы предварительно вспененным пенополистиролом, спекании его и получении, таким образом, модели изделия металлическая вставка окажется размещенной и закрепленной в модели. Размещение модели и литниковой системы в опоке, заполнение ее песком и заливка жидким металлом основного сплава приводят к получению при определенных условиях биметаллического изделия, состоящего из металла основного сплава и металла металлической вставки, соединенных между собой зоной расплавленного металла вставки.
Задача решается также тем, что для закрепления металлической вставки в виде пластины ее поверхность, прилегающую к пенополистиролу модели, выполняется с шероховатостью выше Ra 2,5 или рисками глубиной 0,01-0,5 мм.
Задача решается также тем, что для гарантированного сплавления поверхностного слоя вставки с основным металлом ее толщина выбирается в пределах 0,05-0,10 от толщины основного металла в месте расположения вставки.
Задача решается также тем, что температура заливки жидкого металла должна находиться в пределах 1,045-1,065 ликвидуса основного сплава, что при заданных условиях заливки обеспечивает сплавление металла вставки и основного сплава.
Предложенный способ заключается в том, что вставка выполняется из однотипного с основным, матричным, сплава, например вставка из стали деформированной сплавляется со сталью литой. Для этого вставка выполняется в виде пластины, которая имеет заданную форму и размеры и ребра прямоугольного или трапециевидного сечения. Вставка вкладывается в пресс-форму для модели из пенополистирола, после спекания которого она соединяется с моделью за счет того, что пенополистирол зацепляется за шероховатость металла вставки. Для лучшего сцепления поверхность вставки должна иметь повышенную, больше Ra 2,5, шероховатость, которую можно создать пескоструйной или дробеструйной обработкой. Также устойчивого сцепления вставки с пенополистиролом предлагается достичь нанесением на нее механическим инструментом рисок глубиной 0,01-0,5 мм.
Для гарантированного сплавления поверхностного слоя вставки с основным металлом ее толщина выбирается в пределах 0,05-0,10 от толщины основного металла в месте расположения вставки. В этом случае в результате теплообмена между жидким металлом и твердой вставкой поверхность вставки расплавится, и она соединится с основным металлом. Если толщина вставки будет ниже указанного предела, то произойдет повышенное коробление вставки и потеря общей геометрии изделия. Но если толщина вставки будет выше указанного предела, то не произойдет сплавления ее с основным металлом, так как его температура в месте контакта со вставкой после теплообмена с ней будет не достаточна.
При этом температура заливки жидкого металла для обеспечения сплавления поверхности вставки и основного сплава должна находиться в пределах 1,045-1,065 ликвидуса основного сплава.
Технический результат: закрепление металлической вставки в модели из пенополистирола и достижение эффекта сплавления вставки с основным сплавом с целью получения композиционных металлических изделий с заданными свойствами за счет соответствующего задаче выбора сплава вставки и основного литого сплава изделия.
Примеры конкретного исполнения
Пример 1. Для изготовления детали «Клин» клиновой задвижки для трубопроводов в соответствующую размерам этой детали пресс-форму 1 для спекания пенополистирола 3 и получения модели вкладывали кольцеобразные плоские вставки 2 из стали 20X13 (фиг. 1). Эта сталь нержавеющего класса, в процессе эксплуатации задвижки не «прикипает» к стали корпуса задвижки и обеспечивает ее длительную эксплуатацию.
После спекания модели пенополистирол зажимает вставки 2 изнутри и удерживает их. Вставки 2 из стали 20X13 снабжены ребрами 4, которые выполнены трапециевидными с обратным уклоном (фиг. 2). При спекании модели в пресс-форме 1 пенополистирол 3 заполнит пространство вокруг ребер 4 и будет жестко удерживать вставки при всех технологических операциях. При наличии ребер 4 на вставке она будет лучше удерживаться в модели. Толщина ребер 4 подобрана таким образом, чтобы они гарантированно расплавились при выбранной температуре заливки.
Модель соединяется с литниковой системой, заформовывается в опоке с песком и заливается жидкой сталью 20Л. При этом вставка 2 нагревается жидкой сталью. При соответствующем подборе температуры заливки и толщины вставки происходит сплавление ее поверхности с основной сталью. В результате получится литая деталь «Клин», рабочая поверхность которой выполнена из нержавеющей стали 20X13, а основу составляет литая углеродистая сталь 20Л. Это обеспечит ее хорошую работоспособность при минимальной себестоимости.
Пример 2. То же, что и в примере 1, только поверхность вставок 2 из стали 20X13, контактирующую с пенополистиролом модели, подвергли пескоструйной обработке, в результате чего ее шероховатость превысила Ra 2,5. Вследствие этого сцепление вставок 2 с пенополистиролом 3 модели возросло, и они сохраняли свое положение на модели в течение всего технологического процесса.
Пример 3. То же, что и в примерах 1 и 2, только толщина вставок выбрана так, что она составляет 0,08 от минимальной толщины детали «Клин». При заливке жидкой стали поверхностный слой вставок, прилегающий к детали, расплавился, но при этом коробления их не произошло. Для получения готовой детали достаточно только прошлифовать и притереть рабочие поверхности вставок.
Пример 4. То же, что и в примере 3, только температуру заливки жидкой стали выбрали равной 1865 К. При этом вставки гарантированно сплавляются с основным металлом и коробления их не происходит.
Claims (4)
1. Способ получения композиционных металлических изделий литьем по газифицируемым моделям, включающий изготовление модели литого изделия из пенополистирола, фиксирование в модели металлических вставок из сплава с необходимыми свойствами, формовку модели в опоке и заливку ее матричным сплавом, отличающийся тем, что вставку в виде пластины заданных геометрических размеров и формы размещают на внутренней формообразующей поверхности пресс-формы для спекания модели из пенополистирола или в выполненном на этой поверхности углублении, которое имеет форму и размеры, соответствующие размерам и форме вставки, при этом на поверхности вставки, контактирующей с пенополистиролом, выполняют ребра прямоугольного или трапециевидного сечения с обратным уклоном и толщиной, меньшей толщины вставки.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что поверхность вставки, контактирующую с пенополистиролом, выполняют с шероховатостью выше Ra 2,5 или рисками глубиной 0,01-0,5 мм.
3. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что толщину плоской вставки выбирают в пределах 0,05-0,10 от толщины основного металла в месте расположения вставки.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что температуру заливки металла выбирают в пределах 1,045-1,065 ликвидуса основного сплава.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017123860A RU2663445C1 (ru) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | Способ получения композиционных изделий литьем по газифицируемым моделям |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017123860A RU2663445C1 (ru) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | Способ получения композиционных изделий литьем по газифицируемым моделям |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2663445C1 true RU2663445C1 (ru) | 2018-08-06 |
Family
ID=63142625
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017123860A RU2663445C1 (ru) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | Способ получения композиционных изделий литьем по газифицируемым моделям |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2663445C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808763C1 (ru) * | 2023-04-25 | 2023-12-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хозрасчетный Творческий Центр Уфимского Авиационного Института" | Способ получения алюмоматричных композиционных изделий литьем по выплавляемым моделям |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1792351A3 (ru) * | 1990-06-11 | 1993-01-30 | Pиhбepг Изopий Pуbиhobич | Способ изготовления выплавляемой или газифицируемой модели, армированной вставками |
RU2010113383A (ru) * | 2010-04-06 | 2011-10-20 | Павел Георгиевич Овчаренко (RU) | Способ изготовления бурового и режущего инструмента и получения отливок с заданными специальными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям |
RU2510304C2 (ru) * | 2012-04-04 | 2014-03-27 | Павел Георгиевич Овчаренко | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок |
RU2514250C1 (ru) * | 2012-09-17 | 2014-04-27 | Павел Георгиевич Овчаренко | Способ получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям |
RU2620422C2 (ru) * | 2015-10-19 | 2017-05-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям |
-
2017
- 2017-07-05 RU RU2017123860A patent/RU2663445C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1792351A3 (ru) * | 1990-06-11 | 1993-01-30 | Pиhбepг Изopий Pуbиhobич | Способ изготовления выплавляемой или газифицируемой модели, армированной вставками |
RU2010113383A (ru) * | 2010-04-06 | 2011-10-20 | Павел Георгиевич Овчаренко (RU) | Способ изготовления бурового и режущего инструмента и получения отливок с заданными специальными свойствами требуемых участков поверхности на заданную глубину при литье по газифицируемым моделям |
RU2510304C2 (ru) * | 2012-04-04 | 2014-03-27 | Павел Георгиевич Овчаренко | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок |
RU2514250C1 (ru) * | 2012-09-17 | 2014-04-27 | Павел Георгиевич Овчаренко | Способ получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям |
RU2620422C2 (ru) * | 2015-10-19 | 2017-05-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2808763C1 (ru) * | 2023-04-25 | 2023-12-04 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Хозрасчетный Творческий Центр Уфимского Авиационного Института" | Способ получения алюмоматричных композиционных изделий литьем по выплавляемым моделям |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4421477B2 (ja) | 注型品の製造方法 | |
EP0968062B1 (en) | Method of constructing fully dense metal molds | |
JP5819503B1 (ja) | 3dプリンターで積層造形する粉末冶金用ロストワックス型の製造方法 | |
Khan et al. | Evolution of metal casting technologies—a historical perspective | |
JP5339764B2 (ja) | 鋳造方法 | |
US20090133848A1 (en) | One-Piece Lost Mould for Metal Castings and Method for Producing It | |
RU2663445C1 (ru) | Способ получения композиционных изделий литьем по газифицируемым моделям | |
EP2764935B1 (en) | Method for manufacturing an element of a plurality of casting mold elements and casting method for manufacturing and system for casting a 3-dimensional object | |
CN104043773A (zh) | 易脱模陶瓷铸型的制备、应用方法及其浇铸的铜合金铸件 | |
Kang et al. | Cooling control for castings by adopting skeletal sand mold design | |
RU2619548C2 (ru) | Способ изготовления отливок литьем по газифицируемым моделям | |
RU2744688C1 (ru) | Способ модифицирования и легирования отливок при формообразовании литьем по газифицируемым моделям | |
US4566518A (en) | Method of heat retention in a blind riser | |
EP2581149B1 (en) | Method for producing a metal part | |
Wu et al. | Mold-filling characteristics of AZ91 magnesium alloy in the low-pressure expendable pattern casting process | |
CN101733387B (zh) | 铝合金消失模的低压铸造方法 | |
Kumar et al. | Casting | |
CA2313228A1 (en) | Method of using lost metal patterns to form ceramic molds | |
JP2019150836A (ja) | 鋳造品の製造方法および金属部品 | |
Dewidar | Direct and indirect laser sintering of metals | |
JP2002066723A (ja) | 耐摩耗性複合材鋳物およびその製造方法 | |
Chukwudi et al. | Design and Construction of an Aluminium Mould for the Production of a Motorcycle Brake Lever. | |
RU2513672C2 (ru) | Устройство для изготовления моделей поршня | |
Qayyum | Production of a permanent mold gravity die cast A356. 0 aluminum alloy motorbike shock absorber through casting simulation | |
WO2007051434A1 (en) | A method of manufacture of metal castings by gravity casting using after-pressure and casting mould for implementing this method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190706 |