RU2744688C1 - Method for modifying and alloying castings during molding by casting according to gasified models - Google Patents

Method for modifying and alloying castings during molding by casting according to gasified models Download PDF

Info

Publication number
RU2744688C1
RU2744688C1 RU2020101204A RU2020101204A RU2744688C1 RU 2744688 C1 RU2744688 C1 RU 2744688C1 RU 2020101204 A RU2020101204 A RU 2020101204A RU 2020101204 A RU2020101204 A RU 2020101204A RU 2744688 C1 RU2744688 C1 RU 2744688C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
modifying
alloying
gating
models
feeding system
Prior art date
Application number
RU2020101204A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Георгиевич Овчаренко
Андрей Юрьевич Лещев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук
Priority to RU2020101204A priority Critical patent/RU2744688C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2744688C1 publication Critical patent/RU2744688C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
    • B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
    • B22C9/04—Use of lost patterns

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: foundry.SUBSTANCE: invention relates in particular to the technology of manufacturing castings by casting according to gasified models, and can be used to obtain modified or alloyed castings from metal alloys. Models and elements of the gating-feeding system are manufactured from expanded polystyrene, modifying or alloying additives are introduced, assembled into model blocks by means of fastening the elements of the gating-feeding system, followed by painting the assembled model blocks with a non-stick coating, drying them and pouring the obtained model blocks with a metal melt. In the elements of the gating-feeding system adjacent to the model, technological recesses are preliminarily made, into which modifying or alloying additives are introduced.EFFECT: invention improves the versatility of obtaining castings of various configurations without complicating the technological process of making models.7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к технологии изготовления отливок методом литья по газифицируемым моделям и может быть использовано для получения модифицированных или легированных отливок из металлических сплавов.The invention relates to the field of foundry production, namely to the technology of manufacturing castings by casting according to gasified models and can be used to obtain modified or alloyed castings from metal alloys.

Из уровня техники известен способ модифицирования поверхности металлических изделий посредствам нанесения легирующих покрытий в виде пасты или пудры на поверхность моделей из пенополистирола (RU 2391177 С2, МПК В22С 3/00). Известен способ глубинного легирования отливок, заключающийся в установке в поверхность моделей из пенополистирола химико-термически обработанных пластин или игл (RU 2455103 С2, МПК В22С 9/04, B22D 19/04, 10.07.2012). Недостатками данных способов является получение отливок, содержащих только легированные поверхности, без воздействия модификаторов и лигатур на весь объем слитка.From the prior art, a method is known for modifying the surface of metal products by applying alloying coatings in the form of a paste or powder on the surface of models made of expanded polystyrene (RU 2391177 C2, IPC В22С 3/00). There is a known method of deep alloying of castings, which consists in installing chemically thermally treated plates or needles into the surface of models made of expanded polystyrene (RU 2455103 C2, IPC В22С 9/04, B22D 19/04, 10.07.2012). The disadvantages of these methods is the production of castings containing only alloyed surfaces, without the influence of modifiers and master alloys on the entire volume of the ingot.

Из уровня техники известен способ введения модификаторов и легирующих добавок в модели из пенополистирола на стадии их изготовления посредствам окрашивания предварительно вспененных гранул пенополистирола легирующими покрытиями с последующим получением моделей (RU 2427442 С1, МПК В22С 7/02, В22С 9/04, 27.08.2011). Недостатком данного способа является сложность получения моделей автоклавным вспениванием гранул пенополистирола, содержащих легирующее покрытие в пресс-формах и усложнение технологического процесса изготовления моделей.From the prior art, there is a method of introducing modifiers and alloying additives into models of expanded polystyrene at the stage of their manufacture by means of coloring pre-expanded polystyrene granules with alloying coatings, followed by obtaining models (RU 2427442 C1, IPC В22С 7/02, В22С 9/04, 27.08.2011) ... The disadvantage of this method is the complexity of obtaining models by autoclaving foaming of expanded polystyrene granules containing an alloying coating in molds and the complication of the technological process of making models.

Наиболее близким по технической сущности является способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям, включающий послойное заполнение пресс-формы предварительно вспененными гранулами пенополистирола с добавлением поверх каждого слоя порошкообразных модификаторов и легирующих добавок с последующим вспениванием гранул и получением модели (RU 2675675 С1, МПК В22С 3/00, В22С 9/04, 21.12.2018). Недостатком данного способа является усложнение технологического процесса изготовления моделей и трудность получения моделей сложной конфигурации с незначительной толщиной стенок, и, как следствие, ограничение применимости способа при изготовлении модифицированных и легированных отливок сложной формы.The closest in technical essence is a method for modifying and alloying castings when casting according to gasified models, including layer-by-layer filling of a mold with pre-foamed polystyrene granules with the addition of powdered modifiers and alloying additives over each layer, followed by foaming of the granules and obtaining a model (RU 2675675 C1, IPC В22С 3/00, В22С 9/04, 21.12.2018). The disadvantage of this method is the complication of the technological process of making models and the difficulty of obtaining models of complex configuration with insignificant wall thickness, and, as a consequence, the limitation of the applicability of the method in the manufacture of modified and alloyed castings of complex shape.

Все это снижает универсальность способа.All this reduces the versatility of the method.

Предлагаемый способ является более универсальным по отношению к прототипу.The proposed method is more versatile in relation to the prototype.

Повышение универсальности предлагаемого способа выражается в возможности получения модифицированных или легированных отливок различной конфигурации без усложнения технологического процесса изготовления моделей.Increasing the versatility of the proposed method is expressed in the possibility of obtaining modified or alloyed castings of various configurations without complicating the technological process of making models.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

Изготовленные любым доступным способом модели из пенополистирола (вспенивание гранул в пресс-форме, вырезание из кускового материала) собирают в модельные блоки посредствам крепления элементов литниково-питающей системы. Сборка может быть проведена приклеиванием, механическим креплением, пайкой. В элементах литниково-питающей системы, непосредственно контактирующих с моделью (питатели) дополнительно изготавливают технологические углубления и вводят в них модифицирующие или легирующие добавки, после чего производят сборку модельных блоков. Расположение технологических углублений выбирается исходя из геометрии модели: параллельно потоку расплава в случае изготовления отливок простой формы или под углом при изготовлении тонкостенных отливок сложной конфигурации. Габариты технологического углубления зависят от размеров отливки и количества вводимых добавок, которое, в общем случае, не превышает 30% от массы отливки. Большее количество добавок вызывает образование дефектов в отливке. Для оптимизации процесса модифицирования или легирования способ допускает изготавливать элементы литниково-питающей системы контактирующих с моделью в введенными добавками, переменного сечения. Увеличение площади контакта элемента литниково-питающей системы у поверхности модели позволит снизить скорость заполнения литейных форм расплавом и обеспечить равномерное распределение добавок при изготовлении толстостенных отливок. Уменьшение площади контакта элемента литниково-питающей системы у поверхности модели применимо для увеличения скорости заполнения литейной формы расплавом с добавками в случае изготовления тонкостенных отливок. В зависимости от требуемого технического результата способ допускает вводить в технологические углубления модифицирующие или легирующие добавки в виде порошкообразных составов, кусков и скомпактированных материалов. Порошкообразные добавки равномерно распределяются в потоке расплава, что обеспечивает более качественное модифицирование или легирование объема отливки. Для модифицирования или легирования отливок значительных габаритов целесообразно вводить добавки в виде кусков, размером, не превышающим 7 мм. Более крупные куски могут не раствориться в расплаве и остаться в отливке в виде включений. В случае, когда необходимо произвести добавку модификаторов или легирующих компонентов в значительном количестве способ предусматривает введение добавок в виде скомпактированных материалов. Компактирование может быть проведено любым доступным способом: прессование порошкообразных компонентов, смешивание порошков с клеевым связующим и др. С целью предотвращения резкого охлаждения расплава и его кристаллизации в литниковой системе в момент заливки моделей, способ допускает введение добавок в технологические углубления изготовленные в элементах литниково-питающей системы совместно с предварительно вспененными гранулами пенополистирола.Models made of expanded polystyrene made by any available method (foaming of granules in a mold, cutting out of lumpy material) are assembled into model blocks by means of fastening the elements of the gating-feeding system. Assembly can be done by gluing, mechanical fastening, soldering. In the elements of the gating-feeding system that are in direct contact with the model (feeders), technological recesses are additionally made and modifying or alloying additives are introduced into them, after which the model blocks are assembled. The location of the technological depressions is selected based on the geometry of the model: parallel to the melt flow in the case of making castings of a simple shape or at an angle when manufacturing thin-walled castings of a complex configuration. The dimensions of the technological recess depend on the dimensions of the casting and the amount of added additives, which, in the general case, does not exceed 30% of the casting weight. More additives cause defects in the casting. To optimize the process of modification or alloying, the method allows the production of elements of the gating-feeding system in contact with the model in the introduced additives, of variable cross-section. An increase in the contact area of the element of the gating-feeding system at the surface of the model will reduce the rate of filling the casting molds with the melt and ensure a uniform distribution of additives in the manufacture of thick-walled castings. A decrease in the contact area of an element of the gating-feeding system at the surface of the model is applicable to increase the rate of filling a casting mold with a melt with additives in the case of manufacturing thin-walled castings. Depending on the required technical result, the method allows modifying or alloying additives in the form of powdery compositions, lumps and compacted materials to be introduced into the technological depressions. Powdered additives are evenly distributed in the melt flow, which ensures better modification or alloying of the casting volume. For the modification or alloying of castings of significant dimensions, it is advisable to introduce additives in the form of pieces with a size not exceeding 7 mm. Larger pieces may not dissolve in the melt and remain in the casting in the form of inclusions. In the case when it is necessary to add modifiers or alloying components in a significant amount, the method provides for the introduction of additives in the form of compacted materials. Compaction can be carried out in any available way: pressing powdery components, mixing powders with an adhesive binder, etc. In order to prevent sudden cooling of the melt and its crystallization in the gating system at the time of pouring the models, the method allows the introduction of additives into the technological recesses made in the elements of the gating-feeding systems together with pre-foamed polystyrene beads.

На фиг. 1 представлена схема реализации способа: при заливке моделей из пенополистирола - 1 металлическим расплавом, модифицирующие или легирующие добавки - 2, предварительно введенные в технологические углубления элементов литниково-питающей системы, контактирующих с моделью - 3, увлекаются потоком расплава и поступают совместно с ним в объем литейной формы (модели из пенополистирола), благодаря чему обеспечивается модифицирование или легирование отливок.FIG. 1 shows a diagram of the implementation of the method: when filling models from expanded polystyrene - 1 with a metal melt, modifying or alloying additives - 2, preliminarily introduced into the technological depressions of the elements of the gating-feeding system in contact with the model - 3, are carried away by the melt flow and enter together with it into the volume a casting mold (models made of expanded polystyrene), due to which the modification or alloying of castings is ensured.

После введения добавок в элементы литниково-питающей системы производят сборку моделей в модельные блоки с последующим их окрашиванием противопригарным покрытием и сушкой, после чего их используют при изготовлении отливок. Способ может быть реализован для модифицирования или легирования отливок из цветных и черных металлов и сплавов.After the introduction of additives into the elements of the gating-feeding system, the models are assembled into model blocks, followed by their painting with a non-stick coating and drying, after which they are used in the manufacture of castings. The method can be implemented for modifying or alloying castings from non-ferrous and ferrous metals and alloys.

Примеры конкретного исполнения:Examples of specific execution:

Пример 1. В качестве легирующей добавки применяли порошок титана, который в количестве ~ 7% от массы отливки вводили в паз, изготовленный в элементе литниково-питающей системы. Модели заливали расплавом серого чугуна СЧ 15. Полученные отливки в объеме содержали карбид титана.Example 1. As an alloying addition, titanium powder was used, which in an amount of ~ 7% of the casting weight was introduced into the groove made in the element of the gating-feeding system. The models were filled with a melt of gray cast iron SCh 15. The resulting castings contained titanium carbide in volume.

Пример 2. В технологическое углубление элемента литниково-питающей системы в качестве добавки вводили порошок элементарного углерода, модели заливали расплавом бронзы ОЦС 5-5-5. Полученные отливки в объеме содержали включения углерода.Example 2. Elemental carbon powder was introduced into the technological deepening of the element of the gating-feeding system as an additive, the models were poured with molten bronze OTsS 5-5-5. The resulting castings contained carbon inclusions in bulk.

Пример 3. То же, что в примере 1, только в качестве легирующей добавки применяли порошок хрома. Полученные отливки содержали в объеме карбиды хрома.Example 3. Same as in example 1, only chromium powder was used as an alloying addition. The resulting castings contained chromium carbides in the bulk.

Claims (7)

1. Способ модифицирования и легирования отливок в процессе формообразования литьем по газифицируемым моделям, включающий изготовление моделей и элементов литниково-питающей системы из пенополистирола, введение модифицирующих или легирующих добавок, сборку в модельные блоки посредством крепления элементов литниково-питающей системы с последующим окрашиванием собранных модельных блоков противопригарным покрытием, сушку и заливку полученных модельных блоков металлическим расплавом, отличающийся тем, что в элементах литниково-питающей системы, прилегающих к модели, предварительно изготавливают технологические углубления, в которые вводят упомянутые модифицирующие или легирующие добавки.1. A method of modifying and alloying castings in the process of molding by casting according to gasified models, including making models and elements of the gating-feeding system from expanded polystyrene, introducing modifying or alloying additives, assembling them into model blocks by attaching elements of the gating-feeding system, followed by painting the assembled model blocks non-stick coating, drying and pouring of the obtained model blocks with a metal melt, characterized in that technological recesses are pre-made in the elements of the gating-feeding system adjacent to the model, into which the mentioned modifying or alloying additives are introduced. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что упомянутые элементы литниково-питающей системы выполняют с переменным сечением.2. The method according to claim 1, characterized in that said elements of the gating-feeding system are made with a variable cross-section. 3. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что модифицирующие или легирующие добавки вводят в виде порошкообразных составов.3. A method according to any one of claims. 1, 2, characterized in that the modifying or alloying additives are introduced in the form of powder compositions. 4. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что модифицирующие или легирующие добавки вводят в виде кусков размером, не превышающим 7 мм.4. A method according to any one of claims. 1, 2, characterized in that the modifying or alloying additives are introduced in the form of pieces with a size not exceeding 7 mm. 5. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что модифицирующие или легирующие добавки вводят в виде скомпактированных материалов.5. A method according to any one of claims. 1, 2, characterized in that the modifying or alloying additives are introduced in the form of compacted materials. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что модифицирующие или легирующие добавки вводят совместно с предварительно вспененными гранулами пенополистирола.6. The method according to any one of claims. 1-5, characterized in that modifying or alloying additives are introduced together with pre-foamed polystyrene foam beads. 7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что количество модифицирующих или легирующих добавок не превышает 30% от массы отливки.7. A method according to any one of claims. 1-6, characterized in that the amount of modifying or alloying additions does not exceed 30% by weight of the casting.
RU2020101204A 2020-01-10 2020-01-10 Method for modifying and alloying castings during molding by casting according to gasified models RU2744688C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020101204A RU2744688C1 (en) 2020-01-10 2020-01-10 Method for modifying and alloying castings during molding by casting according to gasified models

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020101204A RU2744688C1 (en) 2020-01-10 2020-01-10 Method for modifying and alloying castings during molding by casting according to gasified models

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744688C1 true RU2744688C1 (en) 2021-03-15

Family

ID=74874532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020101204A RU2744688C1 (en) 2020-01-10 2020-01-10 Method for modifying and alloying castings during molding by casting according to gasified models

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744688C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115365774A (en) * 2022-08-17 2022-11-22 陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司 Preparation process of high-strength wear-resistant copper alloy transmission worm gear for rock drill

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1434344A (en) * 1972-04-26 1976-05-05 Quraishi A H Casting processes utilising expendable or lost patterns
SU1069944A1 (en) * 1982-03-12 1984-01-30 Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения Apparatus for modifying liquid metal
SU1305195A1 (en) * 1985-07-01 1987-04-23 Институт проблем литья АН УССР Method for inoculating in casting mould
SU1435373A1 (en) * 1986-07-18 1988-11-07 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Gating system for intramould inoculation of cast iron
EP0899038B1 (en) * 1997-08-28 2003-09-24 General Motors Corporation Process for lost foam casting of aluminium with coated pattern
RU2619548C2 (en) * 2015-10-19 2017-05-16 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" Manufacturing method of casts by gasified models
RU2675675C1 (en) * 2017-10-25 2018-12-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук Method of modification and alloying castings at lost pattern casting

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1434344A (en) * 1972-04-26 1976-05-05 Quraishi A H Casting processes utilising expendable or lost patterns
SU1069944A1 (en) * 1982-03-12 1984-01-30 Центральный научно-исследовательский институт материалов и технологии тяжелого и транспортного машиностроения Apparatus for modifying liquid metal
SU1305195A1 (en) * 1985-07-01 1987-04-23 Институт проблем литья АН УССР Method for inoculating in casting mould
SU1435373A1 (en) * 1986-07-18 1988-11-07 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Gating system for intramould inoculation of cast iron
EP0899038B1 (en) * 1997-08-28 2003-09-24 General Motors Corporation Process for lost foam casting of aluminium with coated pattern
RU2619548C2 (en) * 2015-10-19 2017-05-16 Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" Manufacturing method of casts by gasified models
RU2675675C1 (en) * 2017-10-25 2018-12-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук Method of modification and alloying castings at lost pattern casting

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115365774A (en) * 2022-08-17 2022-11-22 陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司 Preparation process of high-strength wear-resistant copper alloy transmission worm gear for rock drill
CN115365774B (en) * 2022-08-17 2024-03-08 陕西斯瑞扶风先进铜合金有限公司 Preparation process of high-strength wear-resistant copper alloy transmission worm gear for rock drill

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2443828C (en) Method for the production of moulded metal pieces
AU594734B2 (en) Manufacture of light metal castings
RU2427442C1 (en) Method of adding modifier and alloying agents in cavityless casting
RU2744688C1 (en) Method for modifying and alloying castings during molding by casting according to gasified models
Khan et al. Evolution of metal casting technologies—a historical perspective
CN105964919B (en) A kind of method of the compound magnalium composite casting of lost foam casting liquid liquid
US4340109A (en) Process of die casting with a particulate inert filler uniformly dispersed through the casting
CA1264918A (en) Method and mold for sand casting varying thickness articles
RU2619548C2 (en) Manufacturing method of casts by gasified models
RU2675675C1 (en) Method of modification and alloying castings at lost pattern casting
US6766850B2 (en) Pressure casting using a supported shell mold
RU2620422C2 (en) Method of manufacturing models of foam polystyrene for producing composite castings according to gasificable models
RU2453742C1 (en) Method for production of aluminium-lead friction bearings
GB1298085A (en) Improvements in the production of foundry moulds
Wu et al. Mold-filling characteristics of AZ91 magnesium alloy in the low-pressure expendable pattern casting process
Kumar et al. Casting
GB1559585A (en) Nodularizing agent for cast iron and method of making same
US7174946B2 (en) Chill casting process and foam casting process as well as a pressure tight closable casting mold for manufacture of form parts
RU2663445C1 (en) Method of obtaining composite products by lost foam casting
Vignesh A review of advanced casting techniques
RU2735384C1 (en) Method of alloying surface of castings from iron-carbon alloys with chromium borides
RU2633806C1 (en) Method for modifying castings in lost foam casting
RU2203763C2 (en) Method for making investment patterns
JPS59185544A (en) Precision casting method
JPS626734A (en) Casting method