RU2696787C1

RU2696787C1 - Cast multilayer shell mold

Info

Publication number: RU2696787C1
Application number: RU2018135797A
Authority: RU
Inventors: Алексей Иванович Евстигнеев; Эдуард Анатольевич Дмитриев; Валерий Иванович Одиноков; Андрей Владимирович Свиридов
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2019-08-06

Abstract

FIELD: foundry.SUBSTANCE: invention relates to foundry and can be used for investment casting. Casing shape contains thin-wall external, internal and facing layers. Facing layer and adjacent inner layers are ceramic. Outer layer and adjacent inner layers are made ceramic-metallic. Ceramometal material increases strength characteristics of outer layers and has coefficient of linear expansion higher than that of ceramics.EFFECT: enabling increase in the casting shell mold crack resistance.1 cl

Description

Изобретение относиться к области литейного производства, в частности, к литейным многослойным оболочковым формам для изготовления металлических отливок литьем по выплавляемым моделям.The invention relates to the field of foundry, in particular, to cast multilayer shell molds for the manufacture of metal castings by investment casting.

Литейная многослойная оболочковая форма состоит из тонкостенных многочисленных слоев.The multilayer foundry shell mold consists of numerous thin-walled layers.

При этом внешний наружный и примыкающие к нему внутренние слои литейной многослойной оболочковой формы имеют керамометаллическую основу, а остальные слои - керамическую.In this case, the outer outer and inner layers adjacent to it of the foundry multilayer shell mold have a ceramic-metal base, and the remaining layers are ceramic.

Наиболее близкой к заявленной литейной многослойной оболочковой форме является литейная многослойная оболочковая форма (Репях С.И. «Технологические основы литья по выполняемым моделям» Днепропетровск: Лира, 2006. - с. 535-537), содержащая пористые внутренние керамические слои с меньшей плотностью.Closest to the declared foundry multilayer shell mold is a foundry multilayer shell mold (Repyakh SI "Technological foundations of casting according to the models” Dnepropetrovsk: Lira, 2006. - S. 535-537) containing porous inner ceramic layers with lower density.

Недостатком такой известной литейной многослойной оболочковой формы является ее низкая прочность и трещиностойкость.The disadvantage of this well-known foundry multilayer shell mold is its low strength and crack resistance.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявленной литейной многослойной оболочковой формы, заключается в повышении ее трещиностойкости и гарантии заливки таких форм жидким металлом без опорного наполнителя.The technical result obtained by the implementation of the inventive foundry multilayer shell molds is to increase its crack resistance and guarantee the filling of such molds with liquid metal without a supporting filler.

Заявляемая литейная многослойная оболочковая форма характеризуется следующими существенными признаками.The inventive foundry multilayer shell form is characterized by the following essential features.

Ограничительные признаки: литейная многослойная оболочковая форма состоит из многочисленных тонкостенных оболочек (слоев).Limiting signs: a multilayer foundry shell mold consists of numerous thin-walled shells (layers).

Отличительные признаки: внешний наружный и примыкающие к нему внутренние слои литейной многослойной оболочковой формы имеют керамометаллическую основу, остальные - керамическую.Distinctive features: the outer outer and the inner layers of the foundry multilayer shell mold adjacent to it have a ceramic-metal base, the rest are ceramic.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемой литейной многослойной оболочковой формы и достигаемый технический результат заключается в следующем.A causal relationship between the totality of the features of the inventive foundry multilayer shell molds and the achieved technical result is as follows.

Вследствие того, что при заливке жидкого металла в многослойную оболочную форму, наружные слои формы, подвергаются значительным растягивающим напряжением, то их изготовление на керамометаллической основе значительно увеличит прочностные характеристики. Кроме того керамометаллическая основа внешних наружных слоев имеет коэффициент линейного расширения значительно выше чисто керамических и, следовательно, даже при более низкой температуре внутренние слои будут увеличиваться в объеме при нагревании больше, чем если бы эти слои были чисто керамические. Значит, растягивающее напряжение в них будет также меньше, а следовательно и сжимающее напряжение слоев формы близких к жидкому металлу будут уменьшаться.Due to the fact that when pouring liquid metal into a multilayer shell mold, the outer layers of the mold are subjected to significant tensile stress, their manufacture on a ceramic-metal base will significantly increase the strength characteristics. In addition, the ceramic-metal base of the outer outer layers has a linear expansion coefficient much higher than purely ceramic and, therefore, even at a lower temperature, the inner layers will increase in volume when heated more than if these layers were purely ceramic. This means that the tensile stress in them will also be less, and therefore the compressive stress of the form layers close to the liquid metal will decrease.

Все это в совокупности делает многослойную оболочковую форму устойчивой к тепловому удару от заливаемого в нее жидкого металла, а значит позволяет гарантированно проводить ее заливку металлом без использования опорного наполнителя.All this together makes the multilayer shell form resistant to thermal shock from the liquid metal poured into it, and therefore allows it to be guaranteed to be filled with metal without the use of a supporting filler.

Заявляемая литейная многослойная оболочковая форма представляет собой форму, состоящую из нескольких слоев оболочек на керамической основе и нескольких слоев оболочек на керамометаллической основе.The inventive multilayer foundry shell mold is a mold consisting of several layers of shells on a ceramic basis and several layers of shells on a ceramic base.

Работа формы. Жидкий металл заливается в литейную многослойную оболочковую форму и охлаждается путем отвода тепла от затвердевающей отливки через все слои оболочки. Первым соприкасается с жидким металлом внутренний облицовочный керамический слой оболочки. За счет теплопроводности температура со временем распространяется от облицовочного слоя на последующие слои, включая наружный слой оболочки. Внутренний облицовочный слой оболочки разогревается во времени жидким металлом и пытается расшириться (увеличиться в размере).Form work. The liquid metal is poured into a cast multilayer shell mold and cooled by removing heat from the hardened cast through all layers of the shell. The first facing the liquid metal is the inner facing ceramic layer of the shell. Due to thermal conductivity, the temperature spreads over time from the facing layer to subsequent layers, including the outer layer of the shell. The inner lining layer of the shell is heated over time by liquid metal and tries to expand (increase in size).

Но этому препятствуют следующие за ним слои керамической и керамометаллической оболочки.But this is prevented by the subsequent layers of the ceramic and ceramic-metal shell.

Во внутренних облицовочных керамических слоях (оболочках) возникают сжимающие нормальные напряжения, которые возрастают со временем.In the inner facing ceramic layers (shells), compressive normal stresses arise, which increase with time.

На наружных керамометаллических слоях оболочковой формы возникают растягивающие напряжения увеличивающиеся по мере возрастания сжимающихся напряжений во внутренних облицовочных слоях оболочки.On the outer ceramic-metal layers of the shell shape, tensile stresses arise, increasing as the compressive stresses increase in the inner facing layers of the shell.

Когда температура от жидкого металла по сечению доходит до керамометаллических слоев оболочки, они начинают расширяться, вследствие своих физико-механических характеристик, более интенсивно, чем керамические слои оболочки. Растягивающие напряжения в керамометаллических слоях будут падать. Керамометаллические слои расширяются более интенсивно от температуры, чем внутренние облицовочные керамические слои, что будет способствовать уменьшению сжимающих напряжений во внутренних облицовочных слоях, а значит, повышает трещиностойкость оболочковых форм.When the temperature from the liquid metal cross section reaches the ceramic-metal layers of the shell, they begin to expand, due to their physical and mechanical characteristics, more intensively than the ceramic layers of the shell. Tensile stresses in ceramic layers will decrease. Ceramic metal layers expand more intensively from temperature than the inner facing ceramic layers, which will help to reduce compressive stresses in the inner facing layers, and therefore, increases the crack resistance of shell forms.

Claims

A multilayer casting shell mold for the manufacture of metal castings by investment casting, containing thin-walled outer, inner and facing layers, the facing layer and the inner layers adjoining to it made of ceramic, characterized in that the outer layer and adjacent inner layers are made of ceramic.