RU2729229C9 - 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
- RU2729229C9 RU2729229C9 RU2020104435A RU2020104435A RU2729229C9 RU 2729229 C9 RU2729229 C9 RU 2729229C9 RU 2020104435 A RU2020104435 A RU 2020104435A RU 2020104435 A RU2020104435 A RU 2020104435A RU 2729229 C9 RU2729229 C9 RU 2729229C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- refractory
- suspension
- binder
- ceramic
- Prior art date
Links
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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
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 production 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 long from heat-resistant nickel-based alloys that experience 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 burnable fibers (Patent US 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 suspension of the front layer from a dry mixture of the following composition, wt. %:
сухая 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 slurry, which is used in the formation of the front layer of 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. %:
сухая 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 mold layers. At the same time, as a refractory filler, the following are offered: fused silica, aluminum oxide and aluminosilicates, such as mullite, kyanite and molochite, zircon, chromite, rice husk ash, calcined coke and mixtures thereof. Considered as fiberglass chopped and ground glass fibers ~3-6 mm long and ~10 µm in diameter. As refractory fibers, fibers with a length to width ratio of about 20:1 from the following materials are used: metal fibers, aramid fibers, carbon fibers, as well as crushed or milled aluminosilicates such as mullite, oxides such as alumina and zirconium dioxide, 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 slurries reinforced with organic fibers are applied to all subsequent layers of the mold and are intended: to increase the productivity of the mold making department, by obtaining a thicker layer for each dip; to obtain a more even layer on sharp corners and edges; to prevent cracks in molds; voids obtained by burning out organic fibers significantly increase the gas permeability and knockout of molds, the rigidity of molds decreases, which improves the quality of cast blanks.
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. %: A known method of manufacturing a modified ceramic shell mold intended for artistic investment casting of copper alloys (Patent CN No. 105921679, IPC: V22S 1/00, V22S 1/16, V22S 9/02, publ. 09/07/2016). Proposed ceramic shell form of the following composition, wt. %:
при этом огнеупорный наполнитель следующего состава, мас. %:while the refractory filler of the following composition, wt. %:
при этом связующий раствор следующего состава, мас. %:while 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 onto a model block, carried out by spraying at a spray pressure of 0.6-0.8 MPa. Sprinkling of ceramic suspensions on the block is carried out with granular zircon for the front layers and granular mullite for subsequent layers. The disadvantages of this technical solution are: firstly, 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 outflowing hole of the traditional VZ-246 viscometer, which makes it difficult to control the viscosity parameters of suspensions and, as a result, forces one to resort to the manufacture of a special viscometer with an increased volume and a larger nozzle diameter; thirdly, in this technical solution, a non-traditional one is used, i.e. non-technological method of applying a ceramic suspension to a model block, namely, the suspension spraying method; fourthly, the considered method of manufacturing casting molds is not intended for casting nickel-based heat-resistant 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 for the manufacture of ceramic molds, for which two ceramic suspensions are used (Patent RU No. 2532583, IPC V22S 9/04, publ. 10.11.2014). To form the first or two first layers of the shell, a suspension is used, including acid silica and fused quartz in 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 containing silica sol, basic and fused quartz is used in 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.When preparing a suspension for the first or two first layers of the shell, first, acidic silica sol "Armosil K" (TU 2145-008-61801487-2010) is poured into the mixing tank, then, with the mixer 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 to form the subsequent layers, the basic silica sol "Armosil A" (TU 2145-005-95412478-2006) is poured into the mixing tank, then, with the mixer turned 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 a model block into a ceramic suspension, followed by sprinkling it with a granular material. Fused quartz is used as a bulking material: for the first layer - fused quartz "Ekosil-Melur-2" with a grain size of 0.063-0.125 mm, for the second layer - fused quartz "Ekosil-Melur-3" with a grain size of 0.125-0.315 mm, for the third and subsequent layers - fused quartz "Ekosil-melur-5" with a grain size of 0.4-0.63 mm. Sprinkling is carried out in sandboxes with a pseudo-boiling bed. Each layer is subjected to curing - drying 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. 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 the 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 hot cracks.
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 - increasing compliance and reducing the rigidity of molds - is a method for manufacturing ceramic molds for investment casting (Patent RU No. 2697678, IPC V22S 1/00, publ. 08/16/2019), which is taken as the closest analogue (prototype) . The method includes manufacturing an investment model block containing at least one wax model, applying a refractory coating on the model block by dipping in the form of front and subsequent layers of refractory suspensions to form a ceramic mold, sanding each layer with granular electrocorundum, layer-by-layer drying of the refractory coating, removing wax model from a ceramic mold, annealing a ceramic mold.
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 of at least one layer of a refractory coating on a model block 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 coating layers using a suspension based on a silicon-containing binder and a combined refractory filler, sprinkling the block after applying each layer with electrocorundum, while a water-based silica binder is used as a silicon-containing binder in suspensions, and a suspension of the following composition is used to form subsequent layers, starting at least from the second layer, wt. %: electrocorundum 37-50; powdered quartz 20-25; fused quartz 3-5; water-based silica binder 20-40. This method provides for an increase in the survivability of suspensions, a decrease in the thermal conductivity of the mold, an increase in its compliance, an increase in the yield of suitable equiaxed 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, in the following ratio of components, wt. %: electrocorundum fraction F1200 - 17.0, electrocorundum fraction F320 - 28.0, electrocorundum fraction F240 - 25.0, modifier - cobalt aluminate - 10.0, silica water binder "Keycote" - 20.0, and for the formation of subsequent shell layers use a suspension, in the following ratio, wt. %: electrocorundum fraction F1200 - 9.0, electrocorundum fraction F320 - 15.0, electrocorundum fraction F240 - 13.0, powdered quartz - 25.0, fused quartz - 3.0, silica-sol 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 a granular material. Sprinkling is carried out in the following sequence: for the first layer - electrocorundum fraction F80, for the second layer - electrocorundum fraction F40, for the third and subsequent layers - electrocorundum fraction F30. Sprinkling is carried out in sandboxes with a pseudo-boiling 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 applying 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 ceramic casting mold on the model block, the model mass is removed in the boilerclave with the ceramic casting molds placed vertically 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 foundry ceramic molds is carried out in a chamber electric furnace at a temperature of 1000°C. Casting ceramic molds are poured with ZhS-6U alloy at an UPPF type installation at a melt temperature of 1550°C. Long blanks of hollow GTE blades with shroud shelves with wall thickness up to 0.7 mm with 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 components in the suspension for the formation of subsequent layers makes it possible to achieve the best structure of the ceramic casting mold due to the formation of microcracks at the boundaries of electrocorundum grains that are part of the suspension and particles of crystalline and fused quartz, as well as at the boundaries of electrocorundum grains of the coating and particles of crystalline and fused quartz of the suspension in the process of its calcination 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 ceramic casting mold reduces its rigidity, which leads to compensation of thermal stresses during cooling of the blade blank, especially with a shroud and virtually eliminates the occurrence of cracks in the blade blank, thereby improving the casting quality.
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 mold formation is its base in the form of electrocorundum powders, which have a significantly higher CTE (8.6×10 -6 1/°C) than the same disthene-sillimanite powder concentrate (5.0×10 -6 1 /°С). The compliance of casting molds (reduction of rigidity) on electrocorundum is significantly lower than on CDSP, which is expressed in the strength values of these molds, although this fact is partially offset by the loosening effect of quartz, both powdered and fused, which undoubtedly leads to a decrease in strength and, accordingly, form rigidity. In addition, electrocorundum powders are an order of magnitude more expensive than CDSP 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 by the implementation of the present invention, and cannot be provided by using the closest analogue (prototype), is the insufficient compliance of ceramic casting molds, the reduction in the yield of suitable long-length thin-walled castings of the "leaf" type, as well as the high cost of electrocorundum 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 objective of the invention is to increase the compliance of the ceramic mold for investment casting, adapt to the automated process of manufacturing ceramic molds, 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, отличающемся 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 a method for manufacturing a ceramic mold with increased compliance for investment casting, including the manufacture of an investment model block containing at least one wax model, dipping a refractory coating on the model block in the form of front and subsequent layers refractory suspensions for the formation of a ceramic mold, sanding each layer with granular electrocorundum, 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 electrocorundum in the sprinkler-type sand sprinkler, applied to the model block , at least one front layer in the form of a refractory suspension based on disthene-sillimanite powder concentrate (KDSP) 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 slurry based on disthene-sillimanite powder concentrate (KDSP) 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. %:at the same time, at least one intermediate graphite layer is formed 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: at the same time, the intermediate graphite layer is sprinkled 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 velocity of 0.5-1.0 m /s for 2-3 hours, while drying 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 ceramic mold is calcined according to a regime that excludes the formation of α-cristobalite:
- загрузка керамической формы в холодную печь;- loading a ceramic mold into a cold furnace;
- нагрев до 740-750°С со скоростью ≤ 200°С/ч;- heating up to 740-750°C at a rate of ≤ 200°C/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 water-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 water-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 , sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular electrocorundum 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.SUBSTANCE: method for manufacturing a ceramic mold with increased compliance for investment casting involves manufacturing an investment model block containing at least one wax model, applying a refractory coating on the model block in the form of a front and subsequent layers of refractory suspensions by dipping to form a ceramic mold, sprinkling in sand each layer with granular electrocorundum, layer-by-layer drying of the refractory coating, removal of the wax model from the ceramic mold, calcination of the ceramic mold.
Выплавляемый модельный блок может содержать, как минимум, одну восковую модель, а максимальное количество восковых моделей в модельном блоке не ограничивается.An investment block can contain at least one wax model, and there is no limit to the maximum number of wax models in a model block.
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 front layer is applied to the model block in the form of a refractory suspension based on disthene-sillimanite powder concentrate (KDSP) 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 subsequent layers (in total can be from 9 to 12) are formed using a refractory suspension based on disthene-sillimanite powder concentrate (KDSP) 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. %:at the same time, at least one intermediate graphite layer is formed 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.at the same time, the intermediate graphite layer is sprinkled 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 velocity of 0.5-1.0 m / s for 2-3 hours, which provides a "soft", not creating internal stress, removal of water from the front 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 silver graphite (GL-1) in the method ensures the formation of a cavity in the thickness of the mold, which dampens (extinguishes) 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 velocity of 4.0-5.0 m/s for 3-4 hours, which ensures intensive removal of water from the layers. The climate 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.The 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 a boiler clave according to the standard mode. The standard heating mode in the boilerclave is the mode prescribed by the technological process.
Прокалка керамической формы проводится по режиму, исключающему образование α-кристобалита: загрузка керамической формы в холодную печь;The calcination of the ceramic mold is carried out according to a regime that excludes 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°C, at a rate of ≤ 200°C/h; exposure at a temperature of 750-740 ° C (exposure time) 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.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 Termodat type control device. Cooling 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 present invention increases the ductility of the ceramic form, reduces its rigidity, while having no restrictions on the survivability of suspensions (subject to constant flow), 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% SiO 2 micelles with a size of 13-15 nm and a specific surface of 181-210 m 2 /g, which provides cost-effectiveness, 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 water-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, 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, sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular electrocorundum fraction F30(F36). The use of KDSP also ensures the cost-effectiveness of the process of manufacturing refractory ceramic molds. The presence of an intermediate graphite layer with the use of silver graphite (GL-1) ensures the formation of a cavity in the thickness of the ceramic mold, which dampens (extinguishes) stresses and increases the compliance of the mold.
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 well known that the mold is the main cause of the formation of "hot" cracks in castings. Cracks in castings are formed during the crystallization of the melt in a rigid (slightly pliable) ceramic casting mold as a result of the stresses arising during crystallization, which inevitably arise in castings due to the difficult shrinkage of the alloy. The essence of the present invention is to increase the compliance of ceramic molds and is solved by the presence of at least one cavity in the mold composition, which is 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 sprinkling, forming an unrelated “skeleton”, is deformed under the influence of the pressure of the alloy during its shrinkage, without providing critical resistance, which is the key to obtaining a suitable 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 production of ceramic molds with increased pliability for investment casting includes the production of an investment model block containing at least one wax model, the application by dipping on the model block of the front and subsequent, for example, from 9 layers to 12 layers of refractory coating based on disten- sillimanite powder (KDSP), sprinkling of each layer in the sprinkling type grit with granular electrocorundum, for example, fractions (F100 / F54 / F30) according to the scheme adopted in the industry. Sprinkling of each layer of a ceramic mold with granular electrocorundum is possible in the sand-filler present in the composition of the robotic complex by dipping into a fluidized bed (pseudo-boiling bed) or by irrigation from above (sprinkling type). Next, 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 slurry based on KDSP 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, 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 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 (or colloidal graphite), 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 specific surface 272-340 m 2 /g, while the first layer is dried on a conveyor at a humidity of air 50-55%, temperature 20-22°C and air flow speed 0.5-1.0 m/s for 2-3 hours 32%, temperature 20-22°C and air flow speed 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 a boiler clave according to the standard mode. The standard heating mode in the boilerclave is the mode prescribed by the technological process. Calcination of melted ceramic molds is carried out in chamber electric furnaces with shop air supply according to a regime that excludes the formation of α-cristobalite from water-colloidal binder solutions in the composition of the mold: loading the ceramic mold into a cold furnace; heating up to 740-750°C, at a rate of ≤ 200°C/h; exposure at a temperature of 750-740 ° C (exposure time) 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 of manufacturing ceramic molds with increased compliance for investment casting, experimental work has been successfully carried out, positive results have been obtained to increase the compliance 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 образования горячих трещин на длинномерных отливках.Table 1 presents the comparative characteristics of casting ceramics with and without one or two intermediate graphite (damping) layers, depending on the method of sprinkling. Thus, the sprinkling of all layers of the mold in sand pouring with a fluidized bed, in comparison with the molds made by sprinkling technology, leads to a decrease in the strength of the foundry 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 sand bed with a fluidized bed, occupies an intermediate position in terms of the main characteristics of foundry ceramics and contributes to an increase in form compliance, making it possible to avoid 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 claimed method of manufacturing ceramic molds is implemented at the robotic foundry complex of JSC "ODK-Aviadvigatel" and is successfully used in the manufacture of equiaxed long thin-walled castings 300-500 mm long from nickel-based heat-resistant alloys, increases the compliance of ceramic molds, reduces their rigidity, being economical, waste-free and environmentally friendly, improves the quality of castings by eliminating hot cracks on long-length thin-walled castings, while it has no restrictions on the survivability of suspensions (subject to a constant flow rate).
Приведены примеры осуществления способа изготовления керамической формы с повышенной податливостью для литья по выплавляемым моделям.Examples of the implementation of a method for manufacturing a ceramic mold with increased compliance 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. %: высокощелочное 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. %: высокощелочное 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 front layer is applied to the model block in the form of a refractory suspension based on disthene-sillimanite powder concentrate (KDSP) of the following composition, wt. %: acidic water-colloidal binder 43.0, KDSP 57.0. Subsequent layers, from 2 to 9, are formed using a refractory suspension based on KDSP of the following composition, wt. %: high-alkaline water-colloidal binder 51.0, KDSP 49.0. Each layer is sprinkled with granular electrocorundum in a sprinkling-type sand bed. One intermediate graphite layer is applied using a refractory suspension based on silver graphite of the following composition, wt. %: high-alkaline water-colloidal binder 73.0, silver graphite (GL-1) 27.0. Sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular electrocorundum in a sand bed with a pseudo-boiling layer. graphite, produced on a conveyor located in a climatic chamber, at an air humidity of 30%, a temperature of 22 ° C and an air flow speed 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 the calcination of the ceramic mold is carried out according to the mode that excludes the formation of α-cristobalite: loading the mold into a cold furnace; heating up to 750°C at a rate of ≤ 200°C/h; exposure at a temperature of 750°C for 3 hours; cooling with an oven 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. %: высокощелочное 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 front layer is applied to the model block in the form of a refractory suspension based on disthene-sillimanite powder concentrate (KDSP) of the following composition, wt. %: acidic water-colloidal binder 45.0, KDSP 55.0. Subsequent layers from 2 to 9 are formed using a refractory suspension based on KDSP of the following composition, wt. %: high-alkaline water-colloidal binder 53.0, KDSP 47.0. Each layer is sprinkled with granular electrocorundum in a sprinkling-type sand bed. One intermediate graphite layer is applied using a refractory suspension based on silver graphite of the following composition, wt. %: high-alkaline water-colloidal binder 75.0, silver graphite (GL-1) 25.0. Sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular electrocorundum in a sand bed with a pseudo-boiling bed. The front layer is dried on a conveyor at an air humidity of 52%, a temperature of 22°C and an air flow velocity of 0.7 m/s for 2 hours, while the subsequent layers, including graphite, are dried on a conveyor located in a climatic chamber, at air humidity 31%, temperature 20°C and air flow velocity 5.0 m/s for 3 hours, final drying is carried out in a climatic chamber for at least 12 hours, and the ceramic mold is calcined according to a regime that excludes the formation of α-cristobalite: loading molds in a cold oven; heating up to 742°С at a rate ≤ 200°С/h; exposure at a temperature of 742°C for 3 hours; cooling with an oven 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. %: высокощелочное 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. %: высокощелочное 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 front layer is applied to the model block in the form of a refractory suspension based on disthene-sillimanite powder concentrate (KDSP) of the following composition, wt. %: acidic water-colloidal binder - 47.0, KDSP - 53.0. Subsequent layers from 2 to 9 are formed using a refractory suspension based on KDSP of the following composition, wt. %: high-alkaline water-colloidal binder 55.0, KDSP 45.0. Each layer is sprinkled with granular electrocorundum in a sprinkling-type sand bed. One intermediate graphite layer is applied using a refractory suspension based on silver graphite of the following composition, wt. %: high-alkaline water-colloidal binder 77.0, silver graphite (GL-1) 23.0. Sprinkling of the intermediate graphite layer is carried out with granular electrocorundum in a sand bed with a pseudo-boiling bed. The front layer is dried on a conveyor at an air humidity of 53%, a temperature of 20°C and an air flow velocity of 0.8 m/s for 2 hours, while the subsequent layers, including graphite, are dried on a conveyor located in a climatic chamber, at air humidity 32%, temperature 21°C and air flow velocity 4.0 m/s for 4 hours, final drying is carried out in a climatic chamber for at least 12 hours, and the ceramic mold is calcined according to a regime that excludes the formation of α-cristobalite: loading molds in a cold oven; heating up to 747°С at a rate ≤ 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 above examples of implementation. Therefore, the use of the proposed invention is also aimed at increasing the yield of suitable long-length thin-walled castings 300-500 mm long from nickel-based heat-resistant alloys such as "leaf", "spacer", etc., which experience difficult shrinkage during crystallization from the mold side 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 known features, provides an increase in the compliance of a ceramic mold for investment casting, the use of a damping intermediate graphite layer, as well as the use of disthene-sillimanite powder concentrate (CDSP) in refractory suspensions, in combination with the use of acidic and high-alkaline water-colloid binders allows you to adapt and integrate the manufacture of ceramic molds into an automated process, contributes to a more economical, waste-free and environmentally friendly production.
на все слои"Sprinkler"
for all layers
на все слои"Pseudo-boiling"
for all layers
на все слои, включая один графитовый слой"Sprinkler"
on all layers, including one graphite layer
на 1 графитовый слой;
«Дождевальный»
на все остальные слои"Pseudo-boiling"
on 1 graphite layer;
"Sprinkler"
to all other layers
на 2 графитовых слоя;
«Дождевальный»
на все остальные слои"Pseudo-boiling"
on 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 RU2729229C1 (en) | 2020-08-05 |
| RU2729229C9 true 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 |
|---|---|---|---|---|
| RU2791680C1 (en) * | 2022-04-22 | 2023-03-13 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method for manufacturing castings from intermetallic alloys by investment casting |
Families Citing this family (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 (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791680C1 (en) * | 2022-04-22 | 2023-03-13 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method for manufacturing castings from intermetallic alloys by investment casting |
| RU2794491C1 (en) * | 2022-12-19 | 2023-04-19 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Suspension for the facing layer of a ceramic mold for investment casting (options) |
| RU2803907C1 (en) * | 2022-12-19 | 2023-09-21 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Suspension for damping layer of ceramic moulds in investment casting (options) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2729229C1 (en) | 2020-08-05 |
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 | |
| US4352390A (en) | Precision silica cones for sand casting of steel and iron alloys | |
| KR102249919B1 (en) | Method for producing silica-base ceramic core capable of adjusting a thermal expansion coefficient | |
| JP4663782B2 (en) | Investment casting mold and manufacturing method | |
| US8033320B2 (en) | High emittance shell molds for directional casting | |
| US4236568A (en) | Method of casting steel and iron alloys with precision cristobalite cores | |
| US20050155741A1 (en) | Casting sand cores and expansion control methods therefor | |
| PL202025B1 (en) | Investment casting mold and method of manufacture | |
| RU2697678C1 (en) | Method of making ceramic molds for casting on molten patterns | |
| WO2017114078A1 (en) | Method for preparing engine component | |
| US8834622B2 (en) | Investment casting | |
| RU2729229C9 (en) | Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns | |
| US6257316B1 (en) | Investment casting mold and method of manufacture | |
| US6000457A (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 | |
| RU2725921C1 (en) | Method of making ceramic shell mold | |
| US4605057A (en) | Process for producing core for casting | |
| RU2803907C1 (en) | Suspension for damping layer of ceramic moulds in investment casting (options) | |
| US20220048097A1 (en) | Casting slurry for the production of shell molds | |
| RU2794474C1 (en) | Suspension for shell ceramic mold | |
| RU2332278C1 (en) | Suspension for making ceramic moulds on consumable patterns | |
| CN108115092A (en) | One kind is based on V methods casting man electric switch hair type plates technique | |
| RU2754333C1 (en) | Method for manufacturing ceramic shell molds for casting according to smelted models of turbine blades with a directional and single-crystal structure | |
| RU2723878C1 (en) | Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification |