RU2729229C1 - Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns - Google Patents
Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns Download PDFInfo
- Publication number
- RU2729229C1 RU2729229C1 RU2020104435A RU2020104435A RU2729229C1 RU 2729229 C1 RU2729229 C1 RU 2729229C1 RU 2020104435 A RU2020104435 A RU 2020104435A RU 2020104435 A RU2020104435 A RU 2020104435A RU 2729229 C1 RU2729229 C1 RU 2729229C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- refractory
- suspension
- ceramic
- ceramic mold
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
- B22C1/02—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/12—Treating moulds or cores, e.g. drying, hardening
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления оболочковых керамических форм с повышенной податливостью для литья по выплавляемым моделям, которые используются при производстве равноосных длинномерных тонкостенных отливок длиной 300-500 мм из жаропрочных сплавов на никелевой основе, испытывающих затрудненную усадку при кристаллизации со стороны литейной формы. The invention relates to foundry and can be used for the manufacture of shell ceramic molds with increased compliance for investment casting, which are used in the production of equiaxed long thin-walled castings 300-500 mm in length from heat-resistant nickel-based alloys, experiencing difficult shrinkage during crystallization from the side casting mold.
Известен способ быстрого формирования керамической оболочковой формы для литья по выплавляемым моделям, в составе которых присутствуют органические выгораемые волокна (Патент US № 6814131, МПК: B22C 1/00, B22C 1/08, B22C 7/02, B22C 9/04, публ. 09.11.2004). Способ включает в себя: A known method for the rapid formation of a ceramic shell mold for investment casting, which contains organic burnout fibers (US Patent No. 6814131, IPC: B22C 1/00, B22C 1/08, B22C 7/02, B22C 9/04, publ. 09.11.2004). The method includes:
- приготовление суспензии лицевого слоя из сухой смеси следующего состава, мас %:- preparation of a front layer suspension from a dry mixture of the following composition, wt%:
сухую смесь смешивается с водно-коллоидным связующим с образованием огнеупорной суспензии, которая используется при формировании лицевого слоя форм.the dry mixture is mixed with a water-colloidal binder to form a refractory suspension, which is used in the formation of the front layer of the molds.
- приготовление суспензии для последующих слоев из сухой смеси следующего состава, мас %: - preparation of a suspension for subsequent layers from a dry mixture of the following composition, wt%:
сухую смесь смешивается с водно-коллоидным связующим с образованием огнеупорной суспензии, которая используется при формировании последующих слоев форм. При этом, в качестве огнеупорного наполнителя предлагаются: плавленый диоксид кремния, оксид алюминия и алюмосиликаты, такие как муллит, кианит и молохит, циркон, хромит, зола рисовой шелухи, прокаленный кокс и их смеси. В качестве стекловолокна рассматриваются рубленые и размолотые стеклянные волокна длиной ~ 3-6 мм и диаметром ~ 10 мкм. В качестве огнеупорного волокна используются волокна с соотношением длины к ширине около 20:1 из следующих материалов: металлические волокна, арамидные волокна, углеродные волокна, а также измельченные или размолотые алюмосиликаты, такие как муллит, оксиды, такие как оксид алюминия и диоксид циркония, нитриды, такие как нитрид кремния, углерод, и карбиды, такие как карбид кремния, и их смеси. В качестве органических волокон рассматриваются: олефины, амиды, арамиды, полиэфиры и целлюлозные волокна. Специально приготовленные керамические огнеупорные суспензии, армированные органическими волокнами, применяются для всех последующих слоев литейной формы и предназначаются: для повышения производительности участка изготовления форм, за счет получения более толстого слоя за каждое погружение; для получения более ровного слоя на острых углах и кромках; для предотвращения трещин в формах; пустоты, полученные при выгорании органических волокон, в значительной степени увеличивают газопроницаемость и выбиваемость форм, снижается жесткость форм, что способствует повышению качества литых заготовок.the dry mixture is mixed with a water-colloidal binder to form a refractory slurry, which is used in the formation of subsequent layers of molds. At the same time, as a refractory filler are offered: fused silicon dioxide, aluminum oxide and aluminosilicates such as mullite, kyanite and molochite, zircon, chromite, rice husk ash, calcined coke and mixtures thereof. As fiberglass are considered chopped and ground glass fibers ~ 3-6 mm long and ~ 10 microns in diameter. As a refractory fiber, fibers with a length to width ratio of about 20: 1 are used from the following materials: metal fibers, aramid fibers, carbon fibers, as well as crushed or ground aluminosilicates such as mullite, oxides such as alumina and zirconia, nitrides such as silicon nitride, carbon, and carbides such as silicon carbide, and mixtures thereof. As organic fibers are considered: olefins, amides, aramids, polyesters and cellulose fibers. Specially prepared ceramic refractory suspensions, reinforced with organic fibers, are used for all subsequent layers of the casting mold and are intended: to increase the productivity of the mold making section by obtaining a thicker layer for each immersion; for a smoother layer on sharp corners and edges; to prevent cracks in molds; the voids obtained during the burnout of organic fibers significantly increase the gas permeability and knockout of the molds, the rigidity of the molds decreases, which contributes to an increase in the quality of cast billets.
Недостатками данного технического решения являются: во-первых, недостаточное количество органических выгораемых волокон в составе огнеупорных керамических суспензий последующих слоев для существенного снижения жесткости формы, во-вторых, наличие волокон в составе огнеупорных керамических суспензий приводит к закупориванию истекающего отверстия традиционного вискозиметра ВЗ-246, что затрудняет контроль параметров вязкости суспензий и, как следствие, вынуждает пользователя прибегать к изготовлению специального вискозиметра с увеличенным объемом и 
Известен способ изготовления модифицированной керамической оболочковой формы, предназначенной для художественного литья по выплавляемым моделям медных сплавов (Патент CN № 105921679, МПК: В22С 1/00, В22С 1/16, В22С 9/02, публ. 07.09.2016). Предлагается керамическая оболочковая форма следующего состава, мас %: There is a known method of manufacturing a modified ceramic shell mold intended for artistic casting on lost wax patterns of copper alloys (Patent CN No. 105921679, IPC: В22С 1/00, В22С 1/16, В22С 9/02, publ. 07.09.2016). A ceramic shell mold of the following composition is proposed, wt%:
при этом, огнеупорный наполнитель следующего состава, мас %:at the same time, refractory filler of the following composition, wt%:
при этом, связующий раствор следующего состава, мас %:in this case, the binder solution of the following composition, wt%:
Особенностью способа является принудительное послойное нанесение огнеупорной суспензии на модельный блок, осуществляемое методом распыления при давлении распыления 0,6-0,8 МПа. Обсыпка керамических суспензий на блоке осуществляется зернистым цирконом для лицевых слоев и зернистым муллитом для последующих слоев. Недостатками данного технического решения являются: во-первых, крайне низкое содержание углеродных выгораемых волокон в составе огнеупорных керамических суспензий для эффективного снижения жесткости формы; во-вторых, наличие углеродных выгораемых волокон в составе огнеупорных керамических суспензий приводит к закупориванию истекающего отверстия традиционного вискозиметра ВЗ-246, что затрудняет контроль параметров вязкости суспензий и, как следствие, вынуждает прибегать к изготовлению специального вискозиметра с увеличенным объемом и бóльшим диаметром сопла; в-третьих, в данном техническом решении применен не традиционный, т.е. не технологичный метод нанесения керамической суспензии на модельный блок, а именно способом распыления суспензии; в-четвертых, рассматриваемый способ изготовления литейных форм не предназначен для литья жаропрочных сплавов на никелевой основе.A feature of the method is the forced layer-by-layer application of a refractory suspension to the model block, carried out by spraying at a spraying pressure of 0.6-0.8 MPa. The sprinkling of ceramic suspensions on the block is carried out with granular zircon for the face layers and granular mullite for the subsequent layers. The disadvantages of this technical solution are: first, the extremely low content of carbon burnable fibers in the composition of refractory ceramic suspensions to effectively reduce the rigidity of the form; secondly, the presence of burnable carbon fibers in the composition of refractory ceramic suspensions leads to clogging of the outflow hole of the traditional VZ-246 viscometer, which makes it difficult to control the viscosity parameters of the suspensions and, as a consequence, makes it necessary to resort to the manufacture of a special viscometer with an increased volume and a larger nozzle diameter; thirdly, in this technical solution, not the traditional one is used, i.e. not a technological method of applying a ceramic suspension to a model block, namely by spraying the suspension; fourthly, the considered method of manufacturing casting molds is not intended for casting heat-resistant nickel-based alloys.
Известен способ изготовления керамических форм, для осуществления которого используются две керамические суспензии (Патент RU № 2532583, МПК В22С 9/04, публ. 10.11.2014). Для формирования первого или двух первых слоев оболочки используют суспензию, включающую кремнезоль кислый и плавленый кварц при следующем соотношении компонентов, об. %:A known method of making ceramic molds, for the implementation of which two ceramic suspensions are used (Patent RU No. 2532583, IPC В22С 9/04, publ. 10.11.2014). For the formation of the first or two first layers of the shell, a suspension is used, including acidic silica sol and fused quartz with the following ratio of components, vol. %:
а для формирования последующих слоев оболочки используют суспензию, содержащую кремнезоль основной и плавленый кварц при следующем соотношении компонентов, об. %:and for the formation of subsequent layers of the shell, a suspension is used containing silica sol, basic and fused quartz with the following ratio of components, vol. %:
При изготовлении суспензии для первого или двух первых слоев оболочки вначале в бак-смеситель вливают кремнезоль кислый «Армосил К» (ТУ 2145-008-61801487-2010), затем при включенной мешалке порциями вводят наполнитель плавленый кварц «Экосил-мелур-1». После перемешивания замеряют вязкость суспензии вискозиметром ВЗ-4. На первые слои вязкость составляет 25…65 секунд.In the manufacture of the suspension for the first or the first two layers of the shell, firstly, sour silica "Armosil K" (TU 2145-008-61801487-2010) is poured into the mixing tank, then, with the stirrer turned on, the filler fused quartz "Ecosil-Melur-1" is introduced in portions. After mixing, the viscosity of the suspension is measured with a VZ-4 viscometer. For the first layers, the viscosity is 25 ... 65 seconds.
При изготовлении суспензии, используемой для формирования последующих слоев в бак-смеситель, вливают кремнезоль основной «Армосил А» (ТУ 2145-005-95412478-2006), затем при включенной мешалке порциями вводят наполнитель - плавленый кварц «Экосил-мелур-1» (ТУ5931-002-71435339-2004). После перемешивания замеряют вязкость суспензии вискозиметром ВЗ-4. На последующие слои вязкость составляет 20…80 секунд.In the manufacture of the suspension used for the formation of subsequent layers into the mixing tank, the main silica sol "Armosil A" (TU 2145-005-95412478-2006) is poured, then, with the stirrer on, the filler is introduced in portions - fused quartz "Ecosil-melur-1" ( TU5931-002-71435339-2004). After mixing, the viscosity of the suspension is measured with a VZ-4 viscometer. For subsequent layers, the viscosity is 20 ... 80 seconds.
Покрытие наносят окунанием модельного блока в керамическую суспензию с последующей обсыпкой его зернистым материалом. В качестве обсыпочного материала применяют плавленый кварц: для первого слоя - плавленый кварц «Экосил-мелур-2» зернистостью 0,063-0,125 мм, для второго слоя - плавленый кварц «Экосил-мелур-3» зернистостью 0,125-0,315 мм, для третьего и последующих слоев - плавленый кварц «Экосил-мелур-5» зернистостью 0,4-0,63 мм. Обсыпка проводится в пескосыпах с псевдокипящим слоем. Каждый слой подвергают отверждению - сушке в потоке воздуха с относительной влажностью 40-50% при температуре 20-30°С. После окончательного формирования керамической оболочки на модельном блоке проводят удаление модельной массы в горячей воде. Недостатком указанного технического решения является сама форма, состоящая из плавленого кварца и обладающая самым низким коэффициентом термического расширения (КТР), из всех известных в литейном производстве. Низкий КТР играет негативную роль, как для самой формы, поскольку уже на стадии удаления восковых моделей в горячей воде и в бойлерклаве форма будет подвержена разрушению из-за внутреннего давления восковой модели, так и для длинномерных тонкостенных отливок при их кристаллизации, поскольку на теле лопаток образуются горячие трещины.The coating is applied by dipping the model block into a ceramic suspension, followed by sprinkling it with granular material. Fused quartz is used as a packing material: for the first layer - fused quartz "Ecosil-melur-2" with a grain size of 0.063-0.125 mm, for the second layer - fused quartz "Ecosil-melur-3" with a grain size of 0.125-0.315 mm, for the third and subsequent layers - fused quartz "Ecosil-Melur-5" with a grain size of 0.4-0.63 mm. Spreading is carried out in sand dumps with a fluidized bed. Each layer is cured - dried in an air stream with a relative humidity of 40-50% at a temperature of 20-30 ° C. After the final formation of the ceramic shell on the model block, the model mass is removed in hot water. The disadvantage of this technical solution is the form itself, consisting of fused quartz and having the lowest coefficient of thermal expansion (CTE) of all known in the foundry industry. A low CTE plays a negative role, both for the mold itself, since already at the stage of removing wax models in hot water and in a boilerclave, the mold will be subject to destruction due to the internal pressure of the wax model, and for long thin-walled castings during their crystallization, since on the body of the blades hot cracks are formed.
Наиболее близким, по ожидаемому эффекту - повышению податливости и снижению жесткости форм, является способ изготовления керамических форм для литья по выплавляемым моделям (Патент RU № 2697678, МПК В22С 1/00, публ. 16.08.2019), который принят за наиболее близкий аналог (прототип). Способ включает изготовление выплавляемого модельного блока, содержащего, как минимум, одну восковую модель, нанесение окунанием на модельный блок огнеупорного покрытия в виде лицевого и последующих слоев огнеупорных суспензий для формирования керамической формы, обсыпку в пескосыпе каждого слоя зернистым электрокорундом, послойную сушку огнеупорного покрытия, удаление восковой модели из керамической формы, прокалку керамической формы. The closest, in terms of the expected effect - an increase in mold compliance and a decrease in the rigidity of molds, is a method of manufacturing ceramic molds for investment casting (Patent RU No. 2697678, IPC В22С 1/00, publ. 08.16.2019), which is taken as the closest analogue ( prototype). The method includes the manufacture of an investment model block containing at least one wax model, applying by dipping to the model block a refractory coating in the form of front and subsequent layers of refractory suspensions to form a ceramic mold, sprinkling each layer with granular electrocorundum in the sand, layer-by-layer drying of the refractory coating, removing ceramic mold wax model, ceramic mold calcined.
Формирование на модельном блоке, по меньшей мере, одного слоя огнеупорного покрытия с использованием суспензии, содержащей связующее на основе кремнийсодержащего вещества, модификатора на основе кобальтсодержащего вещества и огнеупорного наполнителя на основе оксида алюминия, формирование последующих слоев покрытия с использованием суспензии на основе кремнийсодержащего связующего и комбинированного огнеупорного наполнителя, обсыпку блока после нанесения каждого слоя электрокорундом, при этом в качестве кремнийсодержащего связующего в суспензиях используют кремнезольное связующее на водной основе, а для формирования последующих слоев, начиная по крайней мере, со второго слоя, используют суспензию следующего состава, мас. %: электрокорунд 37-50; кварц пылевидный 20-25; кварц плавленый 3-5; кремнезольное связующее на водной основе 20-40. Указанный способ предусматривает увеличение живучести суспензий, снижение теплопроводности формы, увеличение ее податливости, повышение выхода годного равноосного литья длинномерных тонкостенных заготовок пустотелых лопаток ГТД с бандажными полками, снижении себестоимость форм, а также повышение экологической безопасности при работе с суспензиями.Formation on the model block of at least one layer of a refractory coating using a suspension containing a binder based on a silicon-containing substance, a modifier based on a cobalt-containing substance and a refractory filler based on alumina, formation of subsequent layers of coating using a suspension based on a silicon-containing binder and a combined refractory filler, sprinkling the block after each layer is applied with electrocorundum, while a silica-ash binder on a water basis is used as a silicon-containing binder in suspensions, and to form subsequent layers, starting at least from the second layer, a suspension of the following composition is used, wt. %: electrocorundum 37-50; dusty quartz 20-25; fused quartz 3-5; water-based silica ash binder 20-40. The specified method provides for an increase in the survivability of suspensions, a decrease in the thermal conductivity of a mold, an increase in its compliance, an increase in the yield of suitable equiaxial casting of long thin-walled blanks of hollow GTE blades with shroud shelves, a decrease in the cost of molds, and an increase in environmental safety when working with suspensions.
Для формирования первого или двух первых слоев оболочки используют суспензию, при следующем соотношении компонентов, мас. %: электрокорунд фракции F1200 - 17,0, электрокорунд фракции F320 - 28,0, электрокорунд фракции F240 - 25,0, модификатор - алюминат кобальта - 10,0, кремнезольное водное связующее «Keycote» - 20,0, а для формирования последующих слоев оболочки используют суспензию, при следующем соотношении компонентов, мас. %: электрокорунд фракции F1200 - 9,0, электрокорунд фракции F320 - 15,0, электрокорунд фракции F240 - 13,0, кварц пылевидный - 25,0, кварц плавленый - 3,0, кремнезольное водное связующее «Matrixsol 30» - 35,0.To form the first or two first layers of the shell, a suspension is used, with the following ratio of components, wt. %: electrocorundum of fraction F1200 - 17.0, electrocorundum of fraction F320 - 28.0, electrocorundum of fraction F240 - 25.0, modifier - cobalt aluminate - 10.0, silica ash water binder "Keycote" - 20.0, and for the formation of subsequent layers of the shell use a suspension, with the following ratio of components, wt. %: electrocorundum of fraction F1200 - 9.0, electrocorundum of fraction F320 - 15.0, electrocorundum of fraction F240 - 13.0, pulverized quartz - 25.0, fused quartz - 3.0, silica ash water binder "Matrixsol 30" - 35, 0.
Покрытие наносят окунанием модельного блока с керамическими стержнями в керамическую суспензию с последующей обсыпкой его зернистым материалом. Обсыпку выполняют в следующей последовательности: для первого слоя - электрокорунд фракции F80, для второго слоя - электрокорунд фракции F40, для третьего и последующих слоев - электрокорунд фракции F30. Обсыпку проводят в пескосыпах с псевдокипящим слоем.The coating is applied by dipping a model block with ceramic rods into a ceramic suspension, followed by sprinkling it with granular material. The sprinkling is carried out in the following sequence: for the first layer - fused corundum of fraction F80, for the second layer - fused corundum of fraction F40, for the third and subsequent layers - fused corundum of fraction F30. The sprinkling is carried out in sand dumps with a fluidized bed.
Время сушки модельного блока после нанесения 1-го слоя составляет 4÷6 ч, время сушки модельного блока после нанесения 2-го слоя составляет 5÷6 ч. Время сушки наружных слоев керамического покрытия составляет 4-8 часов. После окончательного формирования литейной керамической формы на модельном блоке проводят удаление модельной массы в бойлерклаве при вертикальном расположении литейных керамических форм чашей вниз.The drying time of the model block after applying the 1st layer is 4 ÷ 6 hours, the drying time of the model block after the application of the 2nd layer is 5 ÷ 6 hours. The drying time of the outer layers of the ceramic coating is 4-8 hours. After the final formation of the casting ceramic mold on the model block, the model mass is removed in the boilerclave with the vertical arrangement of the casting ceramic molds with the bowl down.
Прокаливание литейных керамических форм проводят в камерной электрической печи при температуре 1000°С. Литейные керамические формы заливают сплавом ЖС-6У на установке типа УППФ при температуре расплава 1550°С. Получают длинномерные заготовки пустотелых лопаток ГТД с бандажными полками с толщиной стенок до 0,7 мм с регламентированной равноосной макроструктурой.Calcination of ceramic casting molds is carried out in a chamber electric furnace at a temperature of 1000 ° C. Casting ceramic molds are poured with ZhS-6U alloy on a UPPF-type installation at a melt temperature of 1550 ° C. Long billets of hollow GTE blades with shroud flanges with a wall thickness of up to 0.7 mm and a regulated equiaxed macrostructure are obtained.
Указанное соотношение компонентов в суспензии для формирования последующих слоев позволяет добиться наилучшей структуры литейной керамической формы за счет формирования микротрещин на границах электрокорундовых зерен, входящих в состав суспензии и частиц кристаллического и плавленого кварца, а также на границах электрокорундовых зерен обсыпки и частиц кристаллического и плавленого кварца суспензии в процессе ее прокалки и заливки сплавом. Формирование микротрещин обусловлено разницей в КТР электрокорунда и кварца, как кристаллического, так и плавленого.The specified ratio of the components in the suspension for the formation of subsequent layers makes it possible to achieve the best structure of the casting ceramic mold due to the formation of microcracks at the boundaries of alumina grains included in the composition of the suspension and particles of crystalline and fused quartz, as well as at the boundaries of electrocorundum grains of the backfill and particles of crystalline and fused quartz in the suspension in the process of calcining and pouring with an alloy. The formation of microcracks is due to the difference in CTE of electrocorundum and quartz, both crystalline and fused.
Наличие микротрещин в материале последующих слоев литейной керамической формы снижает ее жесткость, что приводит к компенсации термических напряжений при остывании заготовки лопатки, в особенности с бандажной полкой и практически исключает возникновение трещин в заготовке лопатки, тем самым повышая качество литья.The presence of microcracks in the material of subsequent layers of the casting ceramic mold reduces its rigidity, which leads to compensation for thermal stresses during cooling of the blade blank, especially with the shroud flange, and practically eliminates the occurrence of cracks in the blade blank, thereby increasing the quality of casting.
Недостатком данного способа формирования литейной формы является ее основа в виде порошков электрокорунда, обладающих существенно более высоким КТР (8,6×10-6 1/°С), чем тот же концентрат дистен-силлиманитовый порошкообразный (5,0×10-6 1/°С). Податливость литейных форм (снижение жесткости) на электрокорунде существенно ниже, чем на КДСП, что выражается в значениях прочности этих форм, хотя данный факт частично нивелируется расшатывающим действием кварца, как пылевидного, так и плавленого, что несомненно приводит к снижению прочности и, соответственно, жесткости форм. Кроме того, порошки электрокорунда на порядок дороже порошков КДСП.The disadvantage of this method of forming a casting mold is its base in the form of electrocorundum powders, which have a significantly higher CTE (8.6 × 10 -6 1 / ° C) than the same distene-sillimanite powder concentrate (5.0 × 10 -6 1 / ° C). The pliability of casting molds (decrease in hardness) on electrocorundum is significantly lower than on CDSP, which is reflected in the strength values of these molds, although this fact is partially offset by the loosening effect of quartz, both pulverized and fused, which undoubtedly leads to a decrease in strength and, accordingly, rigidity of forms. In addition, electrocorundum powders are much more expensive than KDSP powders.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения, и невозможно обеспечить при использовании наиболее близкого аналога (прототипа), является недостаточная податливость керамических литейных форм, снижение выхода годных длинномерных тонкостенных отливках типа «створка», а также дороговизна порошков электрокорунда.The technical problem, the solution of which is provided in the implementation of the present invention, and cannot be achieved when using the closest analogue (prototype), is the insufficient flexibility of ceramic casting molds, a decrease in the yield of suitable long thin-walled castings of the "flap" type, as well as the high cost of fused alumina powders.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение податливости керамической формы для литья по выплавляемым моделям, адаптация к автоматизированному процессу изготовления керамических форм, создание более экономичного, безотходного и экологически безопасного производства. The technical problem of the present invention is to increase the flexibility of a ceramic mold for investment casting, to adapt to an automated process for manufacturing ceramic molds, to create a more economical, waste-free and environmentally friendly production.
Техническая проблема решается за счет того, что в способе изготовления керамической формы с повышенной податливостью для литья по выплавляемым моделям, включающем изготовление выплавляемого модельного блока, содержащего, как минимум, одну восковую модель, нанесение окунанием на модельный блок огнеупорного покрытия в виде лицевого и последующих слоев огнеупорных суспензий для формирования керамической формы, обсыпку в пескосыпе каждого слоя зернистым электрокорундом, послойную сушку огнеупорного покрытия, удаление восковой модели из керамической формы, прокалку керамической формы, отличающийся тем, что производят обсыпку каждого слоя зернистым электрокорундом в пескосыпе дождевального типа, на модельный блок наносят, по меньшей мере, один лицевой слой в виде огнеупорной суспензии на основе концентрата дистен-силлиманитового порошкообразного (КДСП) следующего состава, мас. %: The technical problem is solved due to the fact that in the method of manufacturing a ceramic mold with increased flexibility for investment casting, including the manufacture of an investment model block containing at least one wax model, applying by dipping to the model block a refractory coating in the form of a face and subsequent layers refractory suspensions for the formation of a ceramic mold, sprinkling each layer with granular fused alumina in the sand, layer-by-layer drying of the refractory coating, removing the wax model from the ceramic mold, calcining the ceramic mold, characterized in that each layer is sprinkled with granular fused alumina in sprinkler-type sand, applied to the model block , at least one face layer in the form of a refractory suspension based on a powdered disthene-sillimanite concentrate (CDSP) of the following composition, wt. %:
при этом последующие слои формируют с использованием огнеупорной суспензии на основе концентрата дистен-силлиманитового порошкообразного (КДСП) следующего состава, мас. %:while the subsequent layers are formed using a refractory suspension based on a concentrate of distene-sillimanite powder (CDSP) of the following composition, wt. %:
при этом формируют, по меньшей мере, один промежуточный графитовый слой с использованием огнеупорной суспензии на основе графита серебристого следующего состава, мас. %:while forming at least one intermediate graphite layer using a refractory suspension based on silver graphite of the following composition, wt. %:
при этом обсыпку промежуточного графитового слоя проводят зернистым электрокорундом в пескосыпе с псевдокипящим слоем, при этом, сушку лицевого слоя производят на конвейере при влажности воздуха 50-55%, температуре 20-22°С и скорости воздушных потоков 0,5-1,0 м/с в течение 2-3 часов, при этом сушку всех последующих слоев, включая промежуточный графитовый, производят на конвейере, расположенном в климатической камере, при влажности воздуха 30-32%, температуре 20-22°С и скорости воздушных потоков 4,0-5,0 м/с в течение 3-4 часов, окончательную сушку производят в климатической камере не менее 12 часов, а прокалку керамической формы проводят по режиму, исключающему образование α-кристобалита: in this case, the sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular electrocorundum in a sand bed with a pseudo-boiling layer, while the front layer is dried on a conveyor at an air humidity of 50-55%, a temperature of 20-22 ° C and an air flow rate of 0.5-1.0 m / s for 2-3 hours, while drying of all subsequent layers, including intermediate graphite, is carried out on a conveyor located in a climatic chamber, at an air humidity of 30-32%, a temperature of 20-22 ° C and an air flow rate of 4.0 -5.0 m / s for 3-4 hours, the final drying is carried out in a climatic chamber for at least 12 hours, and the calcination of the ceramic mold is carried out according to a regime that excludes the formation of α-cristobalite:
- загрузка керамической формы в холодную печь;- loading a ceramic mold into a cold oven;
- нагрев до 740-750°С со скоростью ≤ 200°С/ч;- heating up to 740-750 ° С at a rate of ≤ 200 ° С / h;
- выдержка при температуре 750-740°С в течение 3 часов;- exposure at a temperature of 750-740 ° C for 3 hours;
охлаждение с печью до температуры 100-20°С. cooling with a furnace to a temperature of 100-20 ° C.
Кроме того, согласно изобретению , применяют кислое водно-коллоидное связующее (pH 3,5…4,5), которое содержит 27,5-30,0% мицелл SiO2 с размером 13-15 нм и удельной поверхностью 181-210 м2/г. In addition, according to the invention , an acidic aqueous-colloidal binder (pH 3.5 ... 4.5) is used, which contains 27.5-30.0% SiO 2 micelles with a size of 13-15 nm and a specific surface area of 181-210 m 2 / g.
Кроме того, согласно изобретению, применяют высоко-щелочное водно-коллоидное связующее (pH 9,5…10,5), которое содержит 25,0-31,0% мицелл SiO2 с размером 8-10 нм и удельной поверхностью 272-340 м2/г.In addition, according to the invention, a highly alkaline aqueous-colloidal binder (pH 9.5 ... 10.5) is used, which contains 25.0-31.0% SiO 2 micelles with a size of 8-10 nm and a specific surface area of 272-340 m 2 / g.
Кроме того, согласно изобретению , обсыпку промежуточного графитового слоя проводят зернистым электрокорундом фракции F30(F36).In addition, according to the invention , the sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular fused alumina of fraction F30 (F36).
Способ изготовления керамической формы с повышенной податливостью для литья по выплавляемым моделям включает изготовление выплавляемого модельного блока, содержащего, как минимум, одну восковую модель, нанесение окунанием на модельный блок огнеупорного покрытия в виде лицевого и последующих слоев огнеупорных суспензий для формирования керамической формы, обсыпку в пескосыпе каждого слоя зернистым электрокорундом, послойную сушку огнеупорного покрытия, удаление восковой модели из керамической формы, прокалку керамической формы.A method of manufacturing a ceramic mold with increased compliance for investment casting includes making an investment model block containing at least one wax model, applying a refractory coating by dipping to the model block in the form of front and subsequent layers of refractory suspensions to form a ceramic mold, dusting in sand each layer with granular fused alumina, layer-by-layer drying of the refractory coating, removal of the wax model from the ceramic mold, calcining the ceramic mold.
Выплавляемый модельный блок может содержать, как минимум, одну восковую модель, а максимальное количество восковых моделей в модельном блоке не ограничивается.A lost wax model block can contain at least one wax model, and the maximum number of wax models in a model block is not limited.
В отличие от прототипа, на модельный блок наносят, по меньшей мере, один лицевой слой в виде огнеупорной суспензии на основе концентрата дистен-силлиманитового порошкообразного (КДСП) следующего состава, мас. %: Unlike the prototype, at least one face layer is applied to the model block in the form of a refractory suspension based on a distene-sillimanite powder concentrate (CDSP) of the following composition, wt. %:
при этом последующие слои (всего может быть от 9 до 12) формируют с использованием огнеупорной суспензии на основе концентрата дистен-силлиманитового порошкообразного (КДСП) следующего состава, мас. %:while the subsequent layers (total can be from 9 to 12) are formed using a refractory suspension based on a concentrate of distene-sillimanite powder (CDSP) of the following composition, wt. %:
при этом формируют, по меньшей мере, один промежуточный графитовый слой с использованием огнеупорной суспензии на основе графита серебристого следующего состава, мас. %:while forming at least one intermediate graphite layer using a refractory suspension based on silver graphite of the following composition, wt. %:
при этом обсыпку промежуточного графитового слоя проводят зернистым электрокорундом в пескосыпе с псевдокипящим слоем, при этом, сушку лицевого слоя производят на конвейере при влажности воздуха 50-55%, температуре 20-22°С и скорости воздушных потоков 0,5-1,0 м/с в течение 2-3 часов, что обеспечивает «мягкое», не создающее внутренних напряжений, удаление воды из лицевого слоя.in this case, the sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular electrocorundum in a sand bed with a pseudo-boiling layer, while the front layer is dried on a conveyor at an air humidity of 50-55%, a temperature of 20-22 ° C and an air flow rate of 0.5-1.0 m / s for 2-3 hours, which provides "soft", does not create internal stress, removal of water from the face layer.
Применение в способе графита серебристого (ГЛ-1) обеспечивает образование в толщине формы полости, которая демпфирует (гасит) напряжения в керамической форме и обеспечивает улучшение ее податливости.The use of silvery graphite (GL-1) in the method ensures the formation of a cavity in the thickness of the mold, which dampens (dampens) the stresses in the ceramic mold and improves its compliance.
Сушку всех последующих слоев, включая графитовый, производят на конвейере, расположенном в климатической камере, при влажности воздуха 30-32%, температуре 20-22°С и скорости воздушных потоков 4,0-5,0 м/с в течение 3-4 часов, что обеспечивает интенсивное удаление воды из слоев. Камера климатическая - изолированное пространство, в котором обеспечены заданные параметры воздуха.Drying of all subsequent layers, including graphite, is carried out on a conveyor located in a climatic chamber, at an air humidity of 30-32%, a temperature of 20-22 ° C and an air flow speed of 4.0-5.0 m / s for 3-4 hours, which ensures intensive removal of water from the layers. The climatic chamber is an isolated space in which the specified air parameters are provided.
Окончательную сушку производят в климатической камере (изолированное пространство, в котором обеспечены заданные параметры воздуха) не менее 12 часов.Final drying is carried out in a climatic chamber (an isolated space in which the specified air parameters are provided) for at least 12 hours.
Удаление (выплавление) восковой модели (модельного блока) из керамической формы проводят в бойлерклаве по штатному режиму. Штатный режим вытапливания в бойлерклаве - это режим, предписанный технологическим процессом.Removal (melting) of the wax model (model block) from the ceramic mold is carried out in the boilerclave according to the standard mode. The normal mode of heating in a boiler is the mode prescribed by the technological process.
Прокалка керамической формы проводится по режиму, исключающему образование α-кристобалита: загрузка керамической формы в холодную печь;Calcination of the ceramic mold is carried out according to the regime excluding the formation of α-cristobalite: loading the ceramic mold into a cold furnace;
нагрев до 740-750°С, со скоростью ≤ 200°С/ч; выдержка при температуре 750-740°С (выдержка по времени) в течение 3 часов; охлаждение с печью до температуры 100-20°С.heating up to 740-750 ° С, at a rate of ≤ 200 ° С / h; exposure at a temperature of 750-740 ° C (time delay) for 3 hours; cooling with a furnace to a temperature of 100-20 ° C.
Загрузку керамических форм производят в холодную (не нагретую) камерную электрическую печь с подвижным или стационарным подом марки КК-Н-1000, оборудованную устройством управления типа «Термодат». Охлаждение керамических форм в печи до температуры 100-20°С.The ceramic molds are loaded into a cold (not heated) chamber electric furnace with a movable or stationary hearth of the KK-N-1000 brand, equipped with a control device of the "Termodat" type. Cooling of ceramic molds in a furnace to a temperature of 100-20 ° C.
Предлагаемое изобретение повышает податливость керамической формы, снижает ее жесткость, при этом не имеет ограничений по срокам живучести суспензий (при условии постоянного расхода), являясь более экономичным, безотходным и экологически безопасным по сравнению с прототипом. The proposed invention increases the flexibility of the ceramic mold, reduces its rigidity, while it has no restrictions on the life of the suspensions (subject to constant consumption), being more economical, waste-free and environmentally friendly compared to the prototype.
Кроме того, применяют кислое водно-коллоидное связующее (pH 3,5…4,5), которое содержит 27,5-30,0% мицелл SiO2 с размером 13-15 нм и удельной поверхностью 181-210 м2/г, что обеспечивает экономичность, безотходность, экологическую безопасность и возможность автоматизировать процесс изготовления огнеупорных керамических форм.In addition, an acidic water-colloidal binder (pH 3.5 ... 4.5) is used, which contains 27.5-30.0% of SiO 2 micelles with a size of 13-15 nm and a specific surface area of 181-210 m 2 / g, which provides efficiency, wastelessness, environmental safety and the ability to automate the process of manufacturing refractory ceramic molds.
Кроме того, применяют высоко-щелочное водно-коллоидное связующее (pH 9,5…10,5), которое содержит 25,0-31,0% мицелл SiO2 с размером 8-10 нм и удельной поверхностью 272-340 м2/г, что обеспечивает экономичность, безотходность, экологическую безопасность и возможность автоматизировать процесс изготовления огнеупорных керамических форм.In addition, a highly alkaline aqueous-colloidal binder (pH 9.5 ... 10.5) is used, which contains 25.0-31.0% SiO 2 micelles with a size of 8-10 nm and a specific surface area of 272-340 m 2 / d, which provides cost-effectiveness, wastelessness, environmental safety and the ability to automate the process of manufacturing refractory ceramic molds.
Кроме того, обсыпку промежуточного графитового слоя проводят зернистым электрокорундом фракции F30(F36). Применение КДСП также обеспечивает экономичность процесса изготовления огнеупорных керамических форм. Наличие промежуточного графитового слоя с применением графита серебристого (ГЛ-1) обеспечивает образование в толщине керамической формы полости, которая демпфирует (гасит) напряжения, повышает податливость формы. In addition, the sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular fused alumina of fraction F30 (F36). The use of CFCB also provides an economical process for the manufacture of refractory ceramic molds. The presence of an intermediate graphite layer with the use of silvery graphite (GL-1) ensures the formation of a cavity in the thickness of the ceramic mold, which dampens (extinguishes) the stresses, increases the shape compliance.
Общеизвестно, что литейная форма является основной причиной образования «горячих» трещин на отливках. Трещины в отливках образуются при кристаллизации расплава в жесткой (мало податливой) литейной керамической форме в результате возникающих при кристаллизации напряжений, которые неизбежно возникают в отливках из-за затрудненной усадки сплава. Суть настоящего изобретения сводится к увеличению податливости керамических форм и решается за счет присутствия в составе литейной формы, по меньшей мере, одной полости, образующейся после выгорания промежуточного графитового слоя (демпфирующего) с графитом серебристым при проведении предварительной прокалки форм. Несгоревшая составляющая графитового слоя, а это отдельные зерна электрокорунда из обсыпки, образующие ничем не связанный «скелет», деформируется под воздействием давления сплава при его усадке, не оказывая критического сопротивления, что и является залогом получения годного литья без трещин. Предлагаемое техническое решение способа изготовления керамической формы с повышенной податливостью для литья по выплавляемым моделям в качестве изобретения успешно прошло экспериментальные испытания и в настоящее время используется в производстве.It is generally known that the mold is the main cause of hot cracking in castings. Cracks in castings are formed during crystallization of the melt in a rigid (slightly malleable) ceramic casting mold as a result of stresses arising during crystallization, which inevitably arise in castings due to difficult shrinkage of the alloy. The essence of the present invention is to increase the flexibility of ceramic molds and is solved due to the presence in the composition of the casting mold of at least one cavity formed after the burnout of the intermediate graphite layer (damping) with silver graphite during preliminary calcination of the molds. The unburned component of the graphite layer, and these are individual grains of electrocorundum from the backfill, forming an unbound "skeleton", is deformed under the influence of the pressure of the alloy during its shrinkage, without exerting critical resistance, which is the key to obtaining good casting without cracks. The proposed technical solution for the method of manufacturing a ceramic mold with increased compliance for investment casting as an invention has successfully passed experimental tests and is currently used in production.
Способ реализуется на роботизированном комплексе и достигается следующим образом. Изготовление керамических форм с повышенной податливостью для литья по выплавляемым моделям включает изготовление выплавляемого модельного блока, содержащего, как минимум, одну восковую модель, нанесение окунанием на модельный блок лицевого и последующих, например, от 9 слоев до 12 слоев огнеупорного покрытия на основе концентрата дистен-силлиманитового порошкообразного (КДСП), обсыпку каждого слоя в пескосыпе дождевального типа зернистым электрокорундом, например, фракции (F100/F54/F30) по принятой в промышленности схеме. Обсыпка каждого слоя керамической формы зернистым электрокорундом возможна в пескосыпе, присутствующем в составе роботизированного комплекса, путем окунания в кипящий слой (псевдокипящий слой) или орошением сверху (дождевальный тип). Далее послойная сушка огнеупорного покрытия. The method is implemented on a robotic complex and is achieved as follows. The manufacture of ceramic molds with increased flexibility for investment casting includes the manufacture of an investment model block containing at least one wax model, applying by dipping to the model block of the face and subsequent, for example, from 9 layers to 12 layers of a refractory coating based on a disthene concentrate. sillimanite powder (CDSP), sprinkling each layer in a sprinkler-type sand bed with granular electrocorundum, for example, fraction (F100 / F54 / F30) according to an industry-accepted scheme. Sprinkling each layer of a ceramic mold with granular fused alumina is possible in the sand bed present in the robotic complex by dipping into a fluidized bed (pseudo-boiling bed) or irrigation from above (sprinkler type). Then layer-by-layer drying of the refractory coating.
По меньшей мере, один лицевой слой наносится с использованием огнеупорной суспензии на основе КДСП, разведенного в кислом водно-коллоидном связующем (pH 3,5…4,5), содержащем 27,5-30,0% мицелл SiO2 с размером 13-15 нм и удельной поверхностью 181-210 м2/г, последующие слои, по меньшей мере, начиная со второго наносятся с использованием огнеупорной суспензии на основе КДСП, разведенного в высоко-щелочном водно-коллоидном связующем (pH 9,5…10,5), содержащем 25,0-31,0% мицелл SiO2 с размером 8-10 нм и удельной поверхностью 272-340 м2/г, по меньшей мере, один промежуточный графитовый слой наносится с использованием огнеупорной суспензии на основе выгораемого углеродистого порошкообразного материала, например, графит серебристый (или графит коллоидный), разведенного в высоко-щелочном водно-коллоидном связующем (pH 9,5…10,5), содержащем 25,0-31,0% мицелл SiO2 с размером 8-10 нм и удельной поверхностью 272-340 м2/г, при этом, сушка первого слоя производится на конвейере при влажности воздуха 50-55%, температуре 20-22°С и скорости воздушных потоков 0,5-1,0 м/с в течение 2-3 часов, сушка последующих слоев производится на конвейере, расположенном в климатической камере, при влажности воздуха 30-32%, температуре 20-22°С и скорости воздушных потоков 4,0-5,0 м/с в течение 3-4 часов, что обеспечивает интенсивное удаление воды из слоев, при этом окончательная сушка производится в климатической камере при всех вышеуказанных параметрах воздуха в течение, не менее 12 часов. At least one face layer is applied using a refractory suspension based on CDSP diluted in an acidic water-colloidal binder (pH 3.5 ... 4.5) containing 27.5-30.0% SiO 2 micelles with a size of 13 15 nm and a specific surface area of 181-210 m 2 / g, subsequent layers, at least starting from the second one, are applied using a refractory suspension based on KDSP, diluted in a highly alkaline water-colloidal binder (pH 9.5 ... 10.5 ) containing 25.0-31.0% SiO 2 micelles with a size of 8-10 nm and a specific surface area of 272-340 m 2 / g, at least one intermediate graphite layer is applied using a refractory suspension based on a burnable carbonaceous powder material For example, silver graphite (graphite or colloidal) dissolved in a highly alkaline aqueous colloidal binder (pH 9,5 ... 10,5), containing 25,0-31,0% SiO 2 micelles with a size of 8-10 nm and with a specific surface of 272-340 m 2 / g, while the drying of the first layer is carried out on a conveyor at a moisture content of air 50-55%, temperature 20-22 ° C and air flow speed 0.5-1.0 m / s for 2-3 hours, drying of subsequent layers is carried out on a conveyor located in a climatic chamber, with an air humidity of 30- 32%, a temperature of 20-22 ° C and an air flow velocity of 4.0-5.0 m / s for 3-4 hours, which ensures intensive removal of water from the layers, while the final drying is carried out in a climatic chamber with all the above parameters air for at least 12 hours.
Удаление (выплавление) восковой модели (модельного блока) из керамической формы производят в бойлерклаве по штатному режиму. Штатный режим вытапливания в бойлерклаве - это режим, предписанный технологическим процессом. Прокалка вытопленных керамических форм производится в камерных электрических печах с подачей цехового воздуха по режиму, исключающему образование в составе формы α-кристобалита из водно-коллоидных связующих растворов: загрузка керамической формы в холодную печь; нагрев до 740-750°С, со скоростью ≤ 200°С/ч; выдержка при температуре 750-740°С (выдержка по времени) в течение 3 часов; охлаждение с печью до температуры 100-20°С.Removal (melting) of the wax model (model block) from the ceramic mold is carried out in the boilerclave according to the standard mode. The normal mode of heating in a boiler is the mode prescribed by the technological process. Calcining of the heated ceramic molds is carried out in chamber electric furnaces with the supply of shop air according to a regime that excludes the formation of α-cristobalite in the mold from aqueous colloidal binding solutions: loading the ceramic mold into a cold furnace; heating up to 740-750 ° С, at a rate of ≤ 200 ° С / h; exposure at a temperature of 750-740 ° C (time delay) for 3 hours; cooling with a furnace to a temperature of 100-20 ° C.
По заявляемому способу изготовления керамических форм с повышенной податливостью для литья по выплавляемым моделям успешно проведены экспериментальные работы, получены положительные результаты по повышению податливости керамических форм, разработаны технологические режимы и процентные соотношения составляющих компонентов вещества. According to the claimed method for the manufacture of ceramic molds with increased compliance for investment casting, experimental work has been successfully carried out, positive results have been obtained to increase the flexibility of ceramic molds, technological modes and percentages of the constituent components of the substance have been developed.
В таблице 1 представлены сравнительные характеристики литейной керамики с наличием одного или двух промежуточных графитовых (демпфирующих) слоев и без них в зависимости от способа обсыпки. Так обсыпка всех слоев формы в пескосыпе с псевдокипящим слоем, по сравнению с формами, изготовленными по дождевальной технологии, приводит к снижению прочности литейной керамики на 14%, при этом пористость возрастает на 32,8%, а плотность снижается на 12,6%. Наличие одного, по меньшей мере, промежуточного графитового (демпфирующего) слоя, выполненного с применением пескосыпа с псевдокипящим слоем, занимает промежуточное положение по основным характеристикам литейной керамики и способствует повышению податливости формы, позволяя избежать образование горячих трещин на длинномерных отливках.Table 1 shows the comparative characteristics of casting ceramics with the presence of one or two intermediate graphite (damping) layers and without them, depending on the sprinkling method. So the sprinkling of all layers of a mold in a sand bed with a pseudo-boiling layer, in comparison with molds made using sprinkler technology, leads to a decrease in the strength of the casting ceramics by 14%, while the porosity increases by 32.8%, and the density decreases by 12.6%. The presence of at least one intermediate graphite (damping) layer, made with the use of a fluidized bed sand bed, occupies an intermediate position in the main characteristics of casting ceramics and contributes to an increase in shape compliance, thus avoiding the formation of hot cracks on long castings.
Заявляемый способ изготовления керамических форм внедрен на роботизированном комплексе литейного производства АО «ОДК-Авиадвигатель» и успешно применяется при изготовлении равноосных длинномерных тонкостенных отливок длиной 300-500 мм из жаропрочных сплавов на никелевой основе, повышает податливость керамических форм, снижает их жесткость, являясь экономичным, безотходным и экологически безопасным, способствует улучшению качества отливок за счет устранения горячих трещин на длинномерных тонкостенных отливках, при этом не имеет ограничений по срокам живучести суспензий (при условии постоянного расхода).The inventive method for the manufacture of ceramic molds is implemented on the robotic complex of the foundry of JSC "UEC-Aviadvigatel" and is successfully used in the manufacture of equiaxial long thin-walled castings with a length of 300-500 mm from heat-resistant nickel-based alloys, increases the flexibility of ceramic molds, reduces their rigidity, being economical, waste-free and environmentally friendly, improves the quality of castings by eliminating hot cracks on long thin-walled castings, while it has no restrictions on the life of suspensions (subject to constant consumption).
Приведены примеры осуществления способа изготовления керамической формы с повышенной податливостью для литья по выплавляемым моделям.Examples of the implementation of the method for manufacturing a ceramic mold with increased flexibility for investment casting are given.
Пример 1. На модельный блок наносят один лицевой слой в виде огнеупорной суспензии на основе концентрата дистен-силлиманитового порошкообразного (КДСП) следующего состава, мас. %: кислое водно-коллоидное связующее 43,0, КДСП 57,0. Последующие слои, со 2 по 9 формируют с использованием огнеупорной суспензии на основе КДСП следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее 51,0, КДСП 49,0. Производят обсыпку каждого слоя зернистым электрокорундом в пескосыпе дождевального типа. Один промежуточный графитовый слой наносят с использованием огнеупорной суспензии на основе графита серебристого следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее 73,0, графит серебристый (ГЛ-1) 27,0. Обсыпку промежуточного графитового слоя проводят зернистым электрокорундом в пескосыпе с псевдокипящим слоем Сушку лицевого слоя производят на конвейере при влажности воздуха 50%, температуре 21°С и скорости воздушных потоков 1,0 м/с в течение 2 часов, при этом сушку последующих слоев, включая графитовый, производят на конвейере, расположенном в климатической камере, при влажности воздуха 30%, температуре 22°С и скорости воздушных потоков 4,5 м/с в течение 3,5 часов, окончательную сушку производят в климатической камере не менее 12 часов, а прокалку керамической формы проводят по режиму, исключающему образование α-кристобалита: загрузка формы в холодную печь; нагрев до 750°С со скоростью ≤ 200°С/ч; выдержка при температуре 750°С в течение 3 часов; охлаждение с печью до температуры 80°С.Example 1. One face layer is applied to the model block in the form of a refractory suspension based on a distene-sillimanite powder concentrate (KDSP) of the following composition, wt. %: acidic water-colloidal binder 43.0, KDSP 57.0. Subsequent layers 2 to 9 are formed using a refractory slurry based on CDSP of the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder 51.0, KDSP 49.0. Each layer is sprinkled with granular fused alumina in sprinkler-type sand loom. One intermediate graphite layer is applied using a refractory suspension based on silver graphite of the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder 73.0, silver graphite (GL-1) 27.0. The sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular electrocorundum in a sand bed with a pseudo-boiling layer. Drying of the face layer is carried out on a conveyor at an air humidity of 50%, a temperature of 21 ° C and an air flow rate of 1.0 m / s for 2 hours, while drying the subsequent layers, including graphite, produced on a conveyor located in a climatic chamber, with an air humidity of 30%, a temperature of 22 ° C and an air flow rate of 4.5 m / s for 3.5 hours, the final drying is carried out in a climatic chamber for at least 12 hours, and calcination of the ceramic mold is carried out according to a regime that excludes the formation of α-cristobalite: loading the mold into a cold furnace; heating up to 750 ° С at a rate of ≤ 200 ° С / h; exposure at a temperature of 750 ° C for 3 hours; cooling with a furnace to a temperature of 80 ° C.
Пример 2. На модельный блок наносят один лицевой слой в виде огнеупорной суспензии на основе концентрата дистен-силлиманитового порошкообразного (КДСП) следующего состава, мас. %: кислое водно-коллоидное связующее 45,0, КДСП 55,0. Последующие слои со 2 по 9 формируют с использованием огнеупорной суспензии на основе КДСП следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее 53,0, КДСП 47,0. Производят обсыпку каждого слоя зернистым электрокорундом в пескосыпе дождевального типа Один промежуточный графитовый слой наносят с использованием огнеупорной суспензии на основе графита серебристого следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее 75,0, графит серебристый (ГЛ-1) 25,0. Обсыпку промежуточного графитового слоя проводят зернистым электрокорундом в пескосыпе с псевдокипящим слоем. Сушку лицевого слоя производят на конвейере при влажности воздуха 52%, температуре 22°С и скорости воздушных потоков 0,7 м/с в течение 2 часов, при этом сушку последующих слоев, включая графитовый, производят на конвейере, расположенном в климатической камере, при влажности воздуха 31%, температуре 20°С и скорости воздушных потоков 5,0 м/с в течение 3 часов, окончательную сушку производят в климатической камере не менее 12 часов, а прокалку керамической формы проводят по режиму, исключающему образование α-кристобалита: загрузка формы в холодную печь; нагрев до 742°С со скоростью ≤ 200°С/ч; выдержка при температуре 742°С в течение 3 часов; охлаждение с печью до температуры 70°С.Example 2. One face layer is applied to the model block in the form of a refractory suspension based on a powdered disthene-sillimanite concentrate (CDSP) of the following composition, wt. %: acidic water-colloidal binder 45.0, KDSP 55.0. Subsequent layers 2 to 9 are formed using a refractory slurry based on CDSP of the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder 53.0, KDSP 47.0. Each layer is sprinkled with granular electrocorundum in sprinkler-type sand loom. One intermediate graphite layer is applied using a refractory suspension based on silvery graphite of the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder 75.0, silver graphite (GL-1) 25.0. The sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular fused alumina in a sand bed with a pseudo-boiling layer. Drying of the face layer is carried out on a conveyor at an air humidity of 52%, a temperature of 22 ° C and an air flow rate of 0.7 m / s for 2 hours, while drying of subsequent layers, including graphite, is performed on a conveyor located in a climatic chamber, at air humidity 31%, temperature 20 ° C and air velocity 5.0 m / s for 3 hours, final drying is carried out in a climatic chamber for at least 12 hours, and the calcination of the ceramic mold is carried out according to a regime that excludes the formation of α-cristobalite: loading molds into a cold oven; heating up to 742 ° С at a rate of ≤ 200 ° С / h; exposure at a temperature of 742 ° C for 3 hours; cooling with a furnace to a temperature of 70 ° C.
Пример 3. На модельный блок наносят один лицевой слой в виде огнеупорной суспензии на основе концентрата дистен-силлиманитового порошкообразного (КДСП) следующего состава, мас. %: кислое водно-коллоидное связующее - 47,0, КДСП - 53,0. Последующие слои со 2 по 9 формируют с использованием огнеупорной суспензии на основе КДСП следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее 55,0, КДСП 45,0. Производят обсыпку каждого слоя зернистым электрокорундом в пескосыпе дождевального типа Один промежуточный графитовый слой наносят с использованием огнеупорной суспензии на основе графита серебристого следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее 77,0, графит серебристый (ГЛ-1) 23,0. Обсыпку промежуточного графитового слоя проводят зернистым электрокорундом в пескосыпе с псевдокипящим слоем Сушку лицевого слоя производят на конвейере при влажности воздуха 53%, температуре 20°С и скорости воздушных потоков 0,8 м/с в течение 2 часов, при этом сушку последующих слоев, включая графитовый, производят на конвейере, расположенном в климатической камере, при влажности воздуха 32%, температуре 21°С и скорости воздушных потоков 4,0 м/с в течение 4 часов, окончательную сушку производят в климатической камере не менее 12 часов, а прокалку керамической формы проводят по режиму, исключающему образование α-кристобалита: загрузка формы в холодную печь; нагрев до 747°С со скоростью ≤ 200°С/ч; выдержка при температуре 747°С в течение 3 часов; охлаждение с печью до температуры 50°С.Example 3. One face layer is applied to the model block in the form of a refractory suspension based on a powdered disthene-sillimanite concentrate (CDSP) of the following composition, wt. %: acidic water-colloidal binder - 47.0, KDSP - 53.0. Subsequent layers 2 to 9 are formed using a refractory slurry based on CDSP of the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder 55.0, KDSP 45.0. Each layer is sprinkled with granular electrocorundum in sprinkler-type sand loom. One intermediate graphite layer is applied using a refractory suspension based on silvery graphite of the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder 77.0, silver graphite (GL-1) 23.0. The sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular electrocorundum in a sand bed with a pseudo-boiling layer. Drying of the face layer is carried out on a conveyor at an air humidity of 53%, a temperature of 20 ° C and an air flow rate of 0.8 m / s for 2 hours, while drying the subsequent layers, including graphite, produced on a conveyor located in a climatic chamber, with an air humidity of 32%, a temperature of 21 ° C and an air flow rate of 4.0 m / s for 4 hours, the final drying is carried out in a climatic chamber for at least 12 hours, and annealing with a ceramic the molds are carried out according to a regime that excludes the formation of α-cristobalite: loading the mold into a cold furnace; heating up to 747 ° С at a rate of ≤ 200 ° С / h; exposure at a temperature of 747 ° C for 3 hours; cooling with an oven to a temperature of 50 ° C.
Положительный технический результат получен во всех приведенных примерах осуществления. Следовательно, использование предлагаемого изобретения направлено также на повышение выхода годных длинномерных тонкостенных отливок длиной 300-500 мм из жаропрочных сплавов на никелевой основе типа «створка», «проставка» и др., испытывающих затрудненную усадку при кристаллизации со стороны литейной формы и не требующих регламентированной макроструктуры.A positive technical result was obtained in all the given examples of implementation. Consequently, the use of the present invention is also aimed at increasing the yield of suitable long thin-walled castings 300-500 mm long from heat-resistant nickel-based alloys of the "flap", "spacer" type, etc., which experience difficult shrinkage during crystallization from the side of the mold and do not require regulated macrostructures.
Таким образом, предлагаемое изобретение с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, обеспечивает увеличение податливости керамической формы для литья по выплавляемым моделям, использование демпфирующего промежуточного графитового слоя, а также применение в огнеупорных суспензиях концентрата дистен-силлиманитового порошкообразного (КДСП), в сочетании с использованием кислых и высоко-щелочных водно-коллоидных связующих позволяет адаптировать и встроить изготовление керамических форм в автоматизированный процесс, способствует более экономичному, безотходному и экологически безопасному производству.Thus, the proposed invention with the above distinctive features, in combination with the known features, provides an increase in the flexibility of a ceramic mold for investment casting, the use of a damping intermediate graphite layer, as well as the use of distene-sillimanite powder concentrate (CDSP) in refractory suspensions, in combination with the use of acidic and highly alkaline water-colloidal binders allows to adapt and integrate the manufacture of ceramic molds into an automated process, contributes to more economical, waste-free and environmentally friendly production.
Таблица 1 A method of manufacturing a ceramic mold with increased compliance for investment casting
Table 1
на все слои"Sprinkler"
on all layers
на все слои"Pseudo-boiling"
on all layers
на все слои, включая один графитовый слой"Sprinkler"
for all layers, including one graphite layer
на 1 графитовый слой;
«Дождевальный»
на все остальные слои"Pseudo-boiling"
1 graphite layer;
"Sprinkler"
to all other layers
на 2 графитовых слоя;
«Дождевальный»
на все остальные слои"Pseudo-boiling"
for 2 graphite layers;
"Sprinkler"
to all other layers
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020104435A RU2729229C9 (en) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020104435A RU2729229C9 (en) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2729229C1 true RU2729229C1 (en) | 2020-08-05 |
| RU2729229C9 RU2729229C9 (en) | 2022-02-08 |
Family
ID=72085711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020104435A RU2729229C9 (en) | 2020-01-31 | 2020-01-31 | Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2729229C9 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2743385C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-02-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Casting multilayer shell mold |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU863695A1 (en) * | 1979-08-30 | 1981-09-15 | Предприятие П/Я Р-6564 | Suspension for making intermediate layers of casting ceramic moulds using cast models |
| DE3832370A1 (en) * | 1988-04-29 | 1989-11-09 | Giulini Chemie | New ceramic mixtures suitable for the production of moulds and cores which can be washed out with water |
| RU2314891C1 (en) * | 2006-06-06 | 2008-01-20 | Лариса Владимировна Давыдова | Mold making method for casting with use of investment patterns |
| RU2532583C1 (en) * | 2013-07-29 | 2014-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ "ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Method of making silica-free ceramic mould for lost-wax casting |
| RU2697678C1 (en) * | 2018-12-17 | 2019-08-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of making ceramic molds for casting on molten patterns |
-
2020
- 2020-01-31 RU RU2020104435A patent/RU2729229C9/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU863695A1 (en) * | 1979-08-30 | 1981-09-15 | Предприятие П/Я Р-6564 | Suspension for making intermediate layers of casting ceramic moulds using cast models |
| DE3832370A1 (en) * | 1988-04-29 | 1989-11-09 | Giulini Chemie | New ceramic mixtures suitable for the production of moulds and cores which can be washed out with water |
| RU2314891C1 (en) * | 2006-06-06 | 2008-01-20 | Лариса Владимировна Давыдова | Mold making method for casting with use of investment patterns |
| RU2532583C1 (en) * | 2013-07-29 | 2014-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Производственное объединение "Старт" им. М.В. Проценко" (ФГУП ФНПЦ "ПО "Старт" им. М.В. Проценко") | Method of making silica-free ceramic mould for lost-wax casting |
| RU2697678C1 (en) * | 2018-12-17 | 2019-08-16 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of making ceramic molds for casting on molten patterns |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2743385C1 (en) * | 2020-09-28 | 2021-02-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") | Casting multilayer shell mold |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2729229C9 (en) | 2022-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101285020B1 (en) | A sizing composition, a casting mould, a method for producing a casting mold, and a use of a casting mould | |
| JP4663782B2 (en) | Investment casting mold and manufacturing method | |
| US4352390A (en) | Precision silica cones for sand casting of steel and iron alloys | |
| US4236568A (en) | Method of casting steel and iron alloys with precision cristobalite cores | |
| PL202025B1 (en) | Investment casting mold and method of manufacture | |
| CN100577324C (en) | Casting method for heavy combustion engine II-stage diverter blade | |
| US20050155741A1 (en) | Casting sand cores and expansion control methods therefor | |
| RU2729229C1 (en) | Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns | |
| US6000457A (en) | Investment casting mold and method of manufacture | |
| US6257316B1 (en) | Investment casting mold and method of manufacture | |
| JP5925411B2 (en) | Casting process and yttria-containing facecoat material therefor | |
| RU2572118C1 (en) | Method of producing of combined shell moulds as per consumable patterns to produce castings out of heat-resistant alloys with directed and single-crystal structures | |
| EP0030940B1 (en) | Production of metal castings | |
| JP3983583B2 (en) | Vanishing model casting method | |
| US4605057A (en) | Process for producing core for casting | |
| RU2725921C1 (en) | Method of making ceramic shell mold | |
| RU2803907C1 (en) | Suspension for damping layer of ceramic moulds in investment casting (options) | |
| US4244551A (en) | Composite shell molds for the production of superalloy castings | |
| RU2332278C1 (en) | Suspension for making ceramic moulds on consumable patterns | |
| RU2794474C1 (en) | Suspension for shell ceramic mold | |
| RU2375144C1 (en) | Manufacturing method of shell moulds by casted models forms | |
| RU2754333C1 (en) | Method for manufacturing ceramic shell molds for casting according to smelted models of turbine blades with a directional and single-crystal structure | |
| CN108115092A (en) | One kind is based on V methods casting man electric switch hair type plates technique | |
| RU2754334C1 (en) | Method for manufacturing a ceramic mold for lost-wax casting | |
| CA1075431A (en) | Method for fabrication composite shell molds for the production of superalloy castings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification |