RU2757519C1 - Method for manufacturing of ceramic molds according to melted models for obtaining precise castings from chemically active and heat-resistant alloys - Google Patents
Method for manufacturing of ceramic molds according to melted models for obtaining precise castings from chemically active and heat-resistant alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757519C1 RU2757519C1 RU2021114950A RU2021114950A RU2757519C1 RU 2757519 C1 RU2757519 C1 RU 2757519C1 RU 2021114950 A RU2021114950 A RU 2021114950A RU 2021114950 A RU2021114950 A RU 2021114950A RU 2757519 C1 RU2757519 C1 RU 2757519C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic
- layer
- model
- minutes
- block
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления керамических оболочковых форм при литье по выплавляемым моделям для получения точных отливок из химически активных и жаропрочных сплавов.The invention relates to the field of foundry and can be used for the manufacture of ceramic shell molds for investment casting to obtain precision castings from chemically active and heat-resistant alloys.
Известен способ изготовления керамических оболочковых форм по выплавляемым моделям для точного литья химически активных тугоплавких жаропрочных сплавов (Патент RU №2631568, В22С 9/04; 2017). Способ включает формирование на модельном блоке оболочки с использованием кремнезольного связующего, огнеупорного наполнителя и обсыпочного материала, сушку слоев оболочки, вытопку модельного состава и прокалку оболочки. В качестве связующего используют кремнезоль основной, а в качестве огнеупорного наполнителя и обсыпочного материала - оксид иттрия. После нанесения каждого слоя осуществляют его пропитку водным раствором алюмоборфосфатного концентрата (АБФК) при одновременном воздействии на указанный раствор ультразвуком с интенсивностью 10…15 кВт/м2. Достигается ускорение цикла формообразования и повышение термохимической устойчивости керамических оболочковых форм к заливаемым в вакууме никелевым жаропрочным и титановым сплавам, в том числе интерметаллидным сплавам системы «титан-алюминий». There is a known method of manufacturing ceramic shell molds according to lost-wax patterns for precision casting of chemically active refractory high-temperature alloys (Patent RU No. 2631568, В22С 9/04; 2017). The method includes forming a shell on a model block using a silica ash binder, a refractory filler and a packing material, drying the shell layers, melting the model composition and calcining the shell. The basic silica sol is used as a binder, and yttrium oxide is used as a refractory filler and packing material. After applying each layer, it is impregnated with an aqueous solution of aluminoborophosphate concentrate (ABPC) while simultaneously acting on the said solution with ultrasound with an intensity of 10 ... 15 kW / m 2 . EFFECT: acceleration of the formation cycle and increase of thermochemical stability of ceramic shell molds to high-temperature nickel and titanium alloys poured in vacuum, including intermetallic alloys of the titanium-aluminum system.
Основным недостатком данного способа является наличие в облицовочных слоях формы диоксида кремния, который в условиях заливки форм металлом и на начальном этапе затвердевания отливки в вакууме с остаточным давлением 1,3…0,13 Па при температуре выше 1400°С подвергается термической диссоциации с образованием атомарного кислорода, который интенсивно окисляет химически активные компоненты сплава, а кремний насыщает поверхностный слой металла. В результате на отливках образуются поверхностные дефекты, и видоизмененный слой, для удаления которого требуется трудоемкая и экологически вредная операция химического разрыхления и травления в токсичных растворах. Такие отливки нередко окончательно бракуются. Наличие в основном кремнезольном связующем оксида натрия, а также пропитка алюмоборфосфатным концентратом каждого слоя дополнительно увеличивает химическую активность форм к заливаемому металлу. Используемый в качестве наполнителя и обсыпочного материала оксид иттрия является дорогостоящим, дефицитным, ядовитым и нетехнологичным материалом. Кроме того, пропитка водным раствором АБФК нанесенного неотвержденного слоя на водном кремнезольном связующем приводит к его разрушению.The main disadvantage of this method is the presence of a form of silicon dioxide in the facing layers, which undergoes thermal dissociation with the formation of atomic oxygen, which intensively oxidizes the reactive components of the alloy, and silicon saturates the surface layer of the metal. As a result, surface defects are formed on the castings, and a modified layer, the removal of which requires a laborious and environmentally harmful operation of chemical loosening and etching in toxic solutions. Such castings are often completely rejected. The presence of sodium oxide in the main silica ash binder, as well as the impregnation of each layer with aluminoborophosphate concentrate, additionally increases the chemical activity of the forms to the poured metal. Used as a filler and dusting material, yttrium oxide is an expensive, scarce, poisonous and low-tech material. In addition, impregnation with an aqueous solution of ABPC of the applied uncured layer on an aqueous silica ash binder leads to its destruction.
Известен способ изготовления бескремнеземных керамических оболочковых форм изготовление для литья из жаропрочных сплавов преимущественно на основе никеля, кобальта и ниобия лопаток газотурбинных двигателей и газотурбинных установок (Патент RU №2502578, В22С 9/04; 2013). На модельный блок наносят по крайней мере два слоя огнеупорной суспензии, следующего состава, мас.%: эпоксидная смола 2,0…10,0, отвердитель аминного типа 0,4…3,0, органический растворитель 10,0…30,0, огнеупорный наполнитель, выбранный из группы оксидов редкоземельных металлов, гафния, циркония или их смесь - остальное. Затем наносят слои суспензии на основе алюмоорганического связующего и электрокорунда. После нанесения каждого слоя суспензии проводят сушку при температуре 40…100°С. Прокалку керамической формы осуществляют при температуре 1400…1900°С. Обеспечивается повышение качества отливок вследствие измельчения структуры сплавов, а также сокращение времени сушки керамического покрытия.A known method of manufacturing silica-free ceramic shell molds for casting from heat-resistant alloys mainly based on nickel, cobalt and niobium of blades of gas turbine engines and gas turbine plants (Patent RU No. 2502578, В22С 9/04; 2013). At least two layers of refractory suspension are applied to the model block of the following composition, wt%: epoxy resin 2.0 ... 10.0, amine-type hardener 0.4 ... 3.0, organic solvent 10.0 ... 30.0, refractory filler selected from the group of oxides of rare earth metals, hafnium, zirconium, or a mixture thereof - the rest. Then, layers of a suspension based on an organoaluminum binder and electrocorundum are applied. After applying each layer of the suspension, drying is carried out at a temperature of 40 ... 100 ° C. Calcination of the ceramic mold is carried out at a temperature of 1400 ... 1900 ° C. Improvement of the quality of castings due to the refinement of the alloy structure, as well as a reduction in the drying time of the ceramic coating is ensured.
В данном техническом решении в качестве материала моделей возможно применение только водорастворимых моделей на основе мочевины., т.к. воскообразные модельные составы в процессе сушки при температуре 40…100°С расплавятся. При этом нельзя использовать водные связующие типа алюмозоля, кремнезоля, т.к. мочевина растворяется в воде в большом количестве. Для облицовочных слоев формы применялся дорогостоящий и дефицитный оксид гадолиния. Существенным недостатком способа является длительный цикл формирования формооболочки: сушка каждого слоя огнеупорного покрытия длится не менее часа. Высокотемпературная прокалка формооболочек при температурах 1400…1900°С энергозатратна и требует специального оборудования.In this technical solution, only water-soluble urea-based models can be used as the model material. waxy model compositions will melt during drying at a temperature of 40 ... 100 ° C. In this case, it is impossible to use aqueous binders such as alumina ash, silica ash, because urea dissolves in water in large quantities. For the facing layers of the mold, an expensive and scarce gadolinium oxide was used. A significant disadvantage of this method is a long cycle of forming the mold: drying of each layer of the refractory coating lasts at least an hour. High-temperature calcination of molds at temperatures of 1400 ... 1900 ° C is energy-consuming and requires special equipment.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому изобретению является способ изготовления бескремнеземных керамических форм для точного литья особо ответственных жаропрочных и тугоплавких металлов по выплавляемым моделям, описанный в изобретении по патенту РФ №2411104, В22С 9/04; (2011). Данный способ выбран за прототип. Согласно нему, литейные керамические формы изготавливают следующим образом. Способ включает изготовление модели, послойное нанесение на воскообразную модель огнеупорной суспензии на основе пылевидного электрокорунда в качестве наполнителя и алюмоорганического связующего, последующую обсыпку каждого слоя зернистым материалом на основе электрокорунда. Сушку слоев керамической формы проводят с выдержкой в камере с влажностью не менее 95% первого слоя в течение 1 часа, второго слоя - 3-х часов, остальных - 4…6 часов и последующей конвективной сушкой каждого слоя. Прокалку керамической формы проводят при температуре 1000…1350°С в течение 4…6 часов. В качестве связующего используют алкоксиалюмоксановые олигомеры с органической составляющей общей формулы: RO{[-Al(OR)-O-]x[-Al(OR*)-O-]y}zH, где z=3÷100; x+y=1; R*/Al=0,05÷0,95; R=CnH2n+1; n=1÷4; R*=С(СН3)=СНС(O)CnH2n+1. Обеспечивается повышение термостойкости и прочности керамической оболочки. The closest in technical essence to the claimed invention is a method of manufacturing silica-free ceramic molds for precision casting of particularly critical heat-resistant and refractory metals according to investment patterns, described in the invention by RF patent No. 2411104, В22С 9/04; (2011). This method was chosen as a prototype. According to him, casting ceramic molds are made as follows. The method includes making a model, layer-by-layer deposition on a wax-like model of a refractory suspension based on pulverized electrocorundum as a filler and an organoaluminum binder, followed by sprinkling each layer with a granular material based on electrocorundum. Drying of layers of a ceramic mold is carried out with exposure in a chamber with a humidity of at least 95% of the first layer for 1 hour, the second layer - 3 hours, the rest - 4 ... 6 hours and subsequent convective drying of each layer. Calcination of the ceramic mold is carried out at a temperature of 1000 ... 1350 ° C for 4 ... 6 hours. The binder used is alkoxyalumoxane oligomers with an organic component of the general formula: RO {[- Al (OR) -O-]x[-Al (OR *) - O-]y}zH, where z = 3 ÷ 100; x + y = 1; R * / Al = 0.05 ÷ 0.95; R = CnH2n + 1; n = 1 ÷ 4; R * = C (CH3) = SNS (O) CnH2n + 1... EFFECT: increased heat resistance and strength of the ceramic shell.
Недостатком данного способа является длительный цикл формирования формооболочки, связанному с выдержкой и конвективной сушкой алюмоорганического связующего.The disadvantage of this method is a long cycle of forming a mold shell associated with exposure and convective drying of the organoaluminum binder.
Технической задачей предлагаемого изобретения является ускорение формирования огнеупорной формооболочки на модельном блоке. Technical challenge The proposed invention is to accelerate the formation of a refractory mold on the model block.
Поставленная задача достигается тем, что согласно предлагаемому способу, на модельный блок наносят огнеупорное покрытие в виде керамической суспензии на основе алюмозоля, не имеющего органической составляющей, и корундового наполнителя со спекающими добавками, делают обсыпку корундовым зернистым материалом, отличающийся тем, что после нанесения каждого слоя модельно-керамический блок подвергают вакуумированию до остаточного 0,506⋅104 Па…5,065⋅104 Па и выдерживают при этом давлении в течение 10…20 минут.The task is achieved by the fact that according to the proposed method, a refractory coating is applied to the model block in the form of a ceramic suspension based on an alumina ash that does not have an organic component and a corundum filler with sintering additives, sprinkling with corundum granular material is made, characterized in that after applying each layer the model-ceramic block is subjected to evacuation to a residual 0.506⋅10 4 Pa… 5.065⋅10 4 Pa and is kept at this pressure for 10… 20 minutes.
Вакуумирование нанесенного слоя суспензии способствует ускоренному и равномерному удалению воды (дисперсионной среды) из алюмозольного связующего со всех поверхностей по всем направлениям пространства, что ускоряет переход золя связующего в студень и гель, и, тем самым, обеспечивает высокую производительность процесса изготовления формооболочек.Vacuuming the applied layer of the suspension promotes the accelerated and uniform removal of water (dispersion medium) from the alumina-ash binder from all surfaces in all directions of space, which accelerates the transition of the binder sol into jelly and gel, and, thereby, ensures high productivity of the molding process.
Следует отметить, что в вакууме все поверхности нанесенного на модель слоя суспензии находятся в одинаковых условиях (Poct = const) и процесс удаления воды из связующего на всех поверхностях формы протекает с одинаковой скоростью. Следовательно, и скорость перехода золя в гель на всех поверхностях протекает с одинаковой скоростью. Это исключает напряжение в слое и его растрескивание.It should be noted that in vacuum all surfaces of the suspension layer applied to the model are under the same conditions (P oct = const) and the process of removing water from the binder on all surfaces of the mold proceeds at the same rate. Consequently, the rate of sol-to-gel transition on all surfaces proceeds at the same rate. This eliminates stress in the layer and its cracking.
Дополнительное воздействие парами аммиака способствует химической коагуляции алюмозольного связующего и делает его необратимым, что предотвращает возможное разупрочнение формы при удалении модельного состава в водной среде. Additional exposure to ammonia vapors promotes chemical coagulation of the alumina-ash binder and makes it irreversible, which prevents possible form softening when removing the model composition in an aqueous medium.
В заявленном способе дополнительное химическое отверждение алюмозольного связующего в литейной форме парами аммиака ускоряет отверждение алюмозоля, что делает процесс его отверждения связующего необратимым. Алюмозоль твердеет в процессе удаления из него воды, а воздействие аммиака после вакуумирования формы усиливает эффект отверждения. Дополнительное химическое отверждение аммиаком снижает негативное влияние влажной среды при удалении воскообразного модельного состава из формооболочки, что положительно сказывается на прочности форм до прокалки (так называемой «сырой прочности» форм).In the claimed method, additional chemical curing of the alumina ash binder in the casting mold with ammonia vapor accelerates the curing of the alumina ash, which makes the process of its curing of the binder irreversible. Aluminosol hardens in the process of removing water from it, and the effect of ammonia after the evacuation of the mold enhances the curing effect. Additional chemical curing with ammonia reduces the negative effect of a humid environment when the waxy model composition is removed from the mold shell, which has a positive effect on the strength of the molds before calcining (the so-called "wet strength" of the molds).
Дополнительная пропитка огнеупорного покрытия после нанесения последнего слоя водным раствором поливинилацеталя повышает прочность керамической формы до прокалки. Пропитка формооболочки водным раствором поливинилацеталя после нанесения и сушки последнего слоя огнеупорного керамического покрытия также снижает негативное влияние влажной среды при удалении воскообразного модельного состава из формооболочки и положительно сказывается на «сырой прочности» форм.Additional impregnation of the refractory coating after the application of the last layer with an aqueous solution of polyvinyl acetal increases the strength of the ceramic mold before calcination. Impregnation of the mold with an aqueous solution of polyvinyl acetal after the application and drying of the last layer of the refractory ceramic coating also reduces the negative effect of a humid environment when removing the wax-like model composition from the mold and has a positive effect on the "wet strength" of the molds.
Способ осуществляется следующим образом. Суспензия готовится на алюмозольном связующем, например, «Алюмозоль А» (ТУ 2163-007-61801487-2009°) и огнеупорном наполнителе, смеси порошков электрокорунда. В суспензию вводится также смачиватель и пеногаситель в количестве 0,01 % мас. от количества алюмозоля. Для повышения прочности форм после прокалки вводятся спекающие добавки - алюминиевый порошок АСД-4 ТУ 1791-99-019-98 в количестве 1…3 % мас. от массы корундового наполнителя и диоксид титана ГОСТ 9808-84 в количестве 1…3 % мас. от массы корундового наполнителя. Условная вязкость суспензии по вискозиметру ВЗ-4 составляет для облицовочных слоев 35…50 с, для последующих слоев 25…35 с. Суспензию наносят окунанием, затем производят обсыпку зерном электрокорунда. После нанесения очередного слоя модельно-керамический блок помещают в вакуумную камеру, производят вакуумирование до остаточного давления 0,506⋅104…5,065⋅104 Па и выдерживают при этом остаточном давлении в течение 10…20 минут В процессе вакуумирования происходит быстрое удаление свободной воды из алюмозоля и его переход в студень, а затем в гель. Вакуумирование менее 10 минут не приводит к достаточному обезвоживанию алюмозоля. Вакуумирование более 20 минут не повышает эффективности процесса, а приводит к снижению производительности и лишним энергозатратам. Вакуумирование рабочего пространства вакуумной камеры в пределах остаточного давления 0,506⋅104…5,065⋅104 Па является оптимальным. Более глубокое вакуумирование (до остаточного давления менее 0,506⋅104 Па) может привести к появлению трещин на огнеупорном слое формооболочки вследствие быстрого испарения влаги из алюмозоля. Менее глубокий вакуум (остаточное давление более 5,065⋅104 Па) не удаляет эффективно влагу из алюмозоля. The method is carried out as follows. The suspension is prepared on an alumosol binder, for example, "Alumosol A" (TU 2163-007-61801487-2009 ° ) and a refractory filler, a mixture of electrocorundum powders. A wetting agent and an antifoam agent are also added to the suspension in an amount of 0.01% wt. from the amount of alumosol. To increase the strength of the forms after calcination, sintering additives are introduced - aluminum powder ASD-4 TU 1791-99-019-98 in an amount of 1 ... 3% wt. from the mass of corundum filler and titanium dioxide GOST 9808-84 in the amount of 1 ... 3% wt. from the mass of corundum filler. The relative viscosity of the suspension according to the VZ-4 viscometer is 35 ... 50 s for the facing layers, 25 ... 35 s for the subsequent layers. The suspension is applied by dipping, then sprinkle with a grain of electrocorundum. After applying the next layer, the model-ceramic block is placed in a vacuum chamber, evacuated to a residual pressure of 0.506⋅10 4 ... 5.065⋅10 4 Pa and held at this residual pressure for 10 ... 20 minutes During the evacuation process, free water is rapidly removed from the alumina ash and its transition to jelly and then to gel. Evacuation for less than 10 minutes does not lead to sufficient dehydration of the alumina ash. Vacuuming for more than 20 minutes does not increase the efficiency of the process, but leads to a decrease in productivity and unnecessary energy consumption. The evacuation of the working space of the vacuum chamber within the residual pressure of 0.506⋅10 4 … 5.065⋅10 4 Pa is optimal. Deeper vacuum (up to a residual pressure of less 0,506⋅10 4 Pa) can cause cracks in the refractory layer formoobolochki due to the rapid evaporation of moisture from alyumozolya. A less deep vacuum (a residual pressure of more than 5.065 - 10 4 Pa) does not effectively remove moisture from the alumina ash.
Обработка огнеупорного слоя на модельно-керамическом блоке с алюмозольным связующим, имеющим кислую среду, щелочными парами аммиака после вакуумирования усиливает процессы гелеобразования и гарантированно предотвращает обратный перехода в золь при нанесении следующего слоя суспензии. Для этого после проведения вакуумирования отключают вакуумный насос и в рабочее пространство вакуумной камеры подают пары аммиака с целью обеспечения необратимости процесса гелеобразования алюмозольного связующего. Аммиак испаряют из емкости с водным раствором аммиака, подключая её к вакуумной камере, или подают из баллона через редуктор. Обработка менее 5 минут не дает положительного эффекта химического отверждения, а обработка более 10 минут не повышает эффективность, а снижает производительность процесса. Остаточное давление газообразного отвердителя менее 2,026⋅104 Па не дает нужного эффекта вследствие недостаточной концентрации отвердителя, а давление более 6,078⋅104 Па не повышает эффективности процесса.Treatment of a refractory layer on a model-ceramic block with an alumina-ash binder having an acidic medium with alkaline ammonia vapors after evacuation enhances the gelation processes and guaranteedly prevents the reverse transition to the sol when the next layer of suspension is applied. For this, after the evacuation, the vacuum pump is turned off and ammonia vapors are fed into the working space of the vacuum chamber in order to ensure the irreversibility of the gelation process of the alumina-ash binder. Ammonia is evaporated from a container with an aqueous ammonia solution by connecting it to a vacuum chamber, or supplied from a cylinder through a reducer. Treatment for less than 5 minutes does not give a positive effect of chemical curing, and treatment for more than 10 minutes does not increase the efficiency, but reduces the productivity of the process. Residual gas pressure hardener 2,026⋅10 least 4 Pa gives the desired effect due to insufficient concentrations of hardener, and a pressure of 4 Pa 6,078⋅10 not increase process efficiency.
Пропитка керамической формооболочки раствором поливинилацеталя позволяет снизить негативное влияние на неё перегретого пара с разупрочняющим эффектом в процессе удаления модельной массы из формооболочки в бойлерклаве. Для этого после нанесения и отверждения последнего слоя огнеупорной суспензии модельно керамический блок погружают в емкость с водным раствором поливинилацеталя плотностью 1100…1200 кг/м3 и выдерживают в нем в течение 0,5…1,5 минут. Раствор поливинилацеталя пропитывает керамическую оболочку, заполняет поры керамики и, таким образом, предотвращает разупрочнение её нагретым паром в процессе удаления модельной массы в бойлерклаве. Плотность раствора поливинилацеталя менее 1100 кг/м3 не создает достаточно эффективной защиты от разупрочнения при воздействии перегретого пара в бойлерклаве, раствор плотностью более 1200 кг/м3 обладает повышенной вязкостью и недостаточно проникает в поры керамики. Выдержка в растворе менее 0,5 мин не позволяет полностью пропитать керамическое покрытие, выдержка более 1,5 мин не повышает эффективности пропитки, а снижает производительность процесса.Impregnation of the ceramic mold shell with a polyvinyl acetal solution reduces the negative effect of superheated steam on it with a softening effect during the removal of the model mass from the mold shell in the boilerclave. For this, after the application and curing of the last layer of the refractory suspension, the model ceramic block is immersed in a container with an aqueous solution of polyvinyl acetal with a density of 1100 ... 1200 kg / m 3 and kept in it for 0.5 ... 1.5 minutes. The solution of polyvinyl acetal impregnates the ceramic shell, fills the pores of the ceramic and, thus, prevents its softening by heated steam during the removal of the model mass in the boilerclave. The density of a solution of polyvinyl acetal less than 1100 kg / m 3 does not create a sufficiently effective protection against softening when exposed to superheated steam in a boilerclave, a solution with a density of more than 1200 kg / m 3 has a high viscosity and does not sufficiently penetrate into the pores of the ceramic. Holding in the solution for less than 0.5 min does not allow the ceramic coating to be completely impregnated; holding for more than 1.5 minutes does not increase the efficiency of impregnation, but reduces the productivity of the process.
Приведены примеры практической реализации осуществления заявляемого способа изготовления керамических форм по выплавляемым для получения точных отливок из химически активных и жаропрочных сплавов.Examples of practical implementation of the proposed method for the manufacture of ceramic molds by investment in order to obtain precise castings from chemically active and heat-resistant alloys are given.
Пример 1. Изготавливают отливку «Турбоколесо» из сплава ВЖЛ 12У-ВИ. Модель отливки получают запрессовкой модельного состава МВС-15 в металлическую пресс-форму. На модельные блоки (в количестве 10 штук, в каждом блоке одна отливка) наносят слои огнеупорной суспензии следующего состава, мас. %: алюмозольное связующее «Алюмозоль А» ТУ 2163-007-61801487-2009 25,0, смачиватель ОП-10 ТУ2483-001-44941761-2014 в количестве 0,01 % от массы алюмозоля, пеногаситель Мента-462 марки А ТУ 2257-058402450-42-2003 в количестве 0,01 % от массы алюмозоля, огнеупорный наполнитель - смесь микропорошков электрокорунда 75,0 % мас. Спекающие добавки: порошок АСД-4 ТУ 1791-99-019-98 в количестве 2 % мас. от массы корундового наполнителя и диоксид титана ГОСТ 9808-84 в количестве 2 % мас. от массы корундового наполнителя. Условная вязкость суспензии по вискозиметру ВЗ-4 составляет для первых двух слоев 40 с, для последующих слоев 30 с. Суспензию наносят окунанием, затем производят обсыпку в «кипящем слое» зернистым электрокорундом.Example 1. Casting "Turbokoleso" is made from VZhL 12U-VI alloy. The casting model is obtained by pressing the model composition MBS-15 into a metal mold. Layers of refractory suspension of the following composition, wt. %: alumosol binder "Alumosol A" TU 2163-007-61801487-2009 25.0, wetting agent OP-10 TU2483-001-44941761-2014 in the amount of 0.01% of the mass of alumina ash, defoamer Menta-462 grade A TU 2257- 058402450-42-2003 in the amount of 0.01% by weight of alumina ash, refractory filler - a mixture of electrocorundum micropowders 75.0% wt. Sintering additives: powder ASD-4 TU 1791-99-019-98 in an amount of 2% wt. from the mass of corundum filler and titanium dioxide GOST 9808-84 in the amount of 2% wt. from the mass of corundum filler. The relative viscosity of the suspension according to the VZ-4 viscometer is 40 s for the first two layers, 30 s for the subsequent layers. The suspension is applied by dipping, then sprinkle in a "fluidized bed" with granular fused alumina.
Сушку (обезвоживание) слоев производят в вакуумной камере в течение 10 мин с остаточным давлением 5,065⋅104 Па. За счет снижения остаточного давления значительно ускоряется процесс испарения свободной воды из интермицеллярного пространства алюмозольного связующего. Вакуумную камеру открывают, извлекают модельно-керамические блоки и производят нанесение следующего слоя. Всего наносят десять слоев покрытия, десятый слой «стек» окунанием в суспензию без обсыпки зернистым электрокорундом. Модельный состав вытапливают в бойлерклаве. Прокалку керамических форм проводят при температуре 1300…1350°С без опорного наполнителя в течение трех часов. Плавку металла и заливку форм производят в вакуумной индукционной плавильно-заливочной установке УППФ-3. Формы заливают при температуре металла 1590°С в вакууме с остаточным давлением 0,13 Па. После охлаждения отливки очищают от остатков керамики, затем проводят пескоструйную очистку. Изготовлено 10 отливок. 9 отливок признаны полностью годными, на одной отливке отмечена повышенная шероховатость поверхности, вероятно, вследствие нарушения сплошности рабочего слоя формооболочки. Весь цикл формирования огнеупорных слоев керамической оболочки на модельном блоке составляет 220 минут.Drying (dehydration) of layers is carried out in a vacuum chamber for 10 min with a residual pressure of 5.065 - 10 4 Pa. By reducing the residual pressure, the process of evaporation of free water from the intermicellar space of the alumina-ash binder is significantly accelerated. The vacuum chamber is opened, the model ceramic blocks are removed and the next layer is applied. In total, ten layers of coating are applied, the tenth layer is "stack" by dipping into a suspension without sprinkling with granular fused alumina. The model composition is heated in a boilerclave. Calcination of ceramic molds is carried out at a temperature of 1300 ... 1350 ° C without a reference filler for three hours. Smelting of metal and casting of molds is carried out in a vacuum induction melting and casting unit UPPF-3. The molds are poured at a metal temperature of 1590 ° C in a vacuum with a residual pressure of 0.13 Pa. After cooling, the castings are cleaned of ceramic residues, then sandblasting is carried out. 10 castings were made. Nine castings were found to be completely suitable, on one casting an increased surface roughness was noted, probably due to a violation of the continuity of the working layer of the mold shell. The entire cycle of formation of refractory layers of a ceramic shell on a model block is 220 minutes.
Пример 2. Операции повторяют согласно примеру 1. Изменяют параметры отверждения огнеупорного покрытия. Сушку (обезвоживание) слоев производят в вакуумной камере в течение 15 мин с остаточным давлением 3,033⋅104 Па. Девять отливок признаны годными. На одной отливке наблюдался дефект «нарост», вероятно, по причине нарушения сплошности рабочего слоя формооболочки. Весь цикл формирования огнеупорных слоев керамической оболочки на модельном блоке составляет 290 минут.Example 2. The operations are repeated according to example 1. The curing parameters of the refractory coating are changed. Drying (dehydration) of layers is carried out in a vacuum chamber for 15 min with a residual pressure of 3.033 - 10 4 Pa. Nine castings were found to be valid. On one casting, a build-up defect was observed, probably due to the discontinuity of the working layer of the mold shell. The entire cycle of formation of refractory layers of a ceramic shell on a model block is 290 minutes.
Пример 3. Повторяют операции согласно примеру 1. Изменяют только параметры отверждения огнеупорного покрытия. Сушку слоев производят в вакуумной камере в течение 20 мин с остаточным давлением 0,506⋅104 Па. Все отливки признаны годными, дефектов по вине литейной формы не обнаружено. Весь цикл формирования десяти огнеупорных слоев керамической оболочки на модельном блоке составляет 370 минут.Example 3. The operations are repeated according to example 1. Only the parameters of the curing of the refractory coating are changed. Drying produce layers in a vacuum chamber for 20 minutes with a residual pressure of 4 Pa 0,506⋅10. All castings were found to be good, no defects due to the fault of the casting mold were found. The entire cycle of forming ten refractory layers of a ceramic shell on a model block is 370 minutes.
Примеры 4,5,6. Повторяют операции соответственно по примерам 1, 2, 3. Дополнительно после вакуумирования в рабочее пространство вакуумной камеры подают аммиак. Напуск паров аммиака ведут до достижения остаточного давления в рабочем пространстве вакуумной камеры соответственно 2,026⋅104 Па (Пример 4); 4,052⋅104 Па (Пример 5) и 6,078⋅104 Па (Пример 6). Молекулы аммиака создают щелочную среду на поверхности и в порах огнеупорного покрытия, нейтрализуют стабилизирующие нитрат-ионы, взаимодействуют с мицеллами алюмозольного связующего, усиливая его коагуляцию и переход в состояние необратимого геля. Обработку парами аммиака производят соответственно в течение 5 минут (Пример 4); 7 минут (Пример 5) и 10 минут (Пример 6). Затем аммиак откачивают в нейтрализатор, вакуумную камеру продувают и соединяют с атмосферой.Examples 4,5,6. The operations are repeated, respectively, according to examples 1, 2, 3. Additionally, after evacuation, ammonia is fed into the working space of the vacuum chamber. Ammonia vapor is injected until a residual pressure in the working space of the vacuum chamber is reached, respectively 2.026⋅10 4 Pa (Example 4); 4.052⋅10 4 Pa (Example 5) and 6.078⋅10 4 Pa (Example 6). Ammonia molecules create an alkaline medium on the surface and in the pores of the refractory coating, neutralize stabilizing nitrate ions, interact with micelles of the alumina ash binder, enhancing its coagulation and transition to the state of an irreversible gel. The treatment with ammonia vapors is carried out, respectively, for 5 minutes (Example 4); 7 minutes (Example 5) and 10 minutes (Example 6). Then ammonia is pumped out into a neutralizer, the vacuum chamber is purged and connected to the atmosphere.
Весь цикл формирования десяти огнеупорных слоев керамической оболочки на модельном блоке составляет соответственно 320 минут (Пример 4); 400 минут (Пример 5) и 510 (Пример 6).The entire cycle of forming ten refractory layers of a ceramic shell on a model block is, respectively, 320 minutes (Example 4); 400 minutes (Example 5) and 510 (Example 6).
Все отливки признаны годными.All castings were found to be suitable.
Повторяют основные операции соответственно по примерам 4,5,6. Repeat the basic operations, respectively, in examples 4,5,6.
Дополнительно после сушки последнего слоя модельно-керамический блок погружают в раствор поливинилацеталя. Additionally, after drying the last layer, the model-ceramic block is immersed in a solution of polyvinyl acetal.
Пример 7. Дополнительно к операциям по примеру 4 пропитывают керамическую формооболочку раствором поливинилацеталя ТУ2242-033-45860602-2011 плотностью 1100 кг/м3 погружением модельно-керамического блока в емкость с раствором поливинилацеталя в течение 0,5 мин. После пропитки модельно-керамического блока раствором поливинилацеталя производится его сушка на воздухе в течение 30 минут. Весь цикл формирования огнеупорных слоев керамической оболочки на модельном блоке составляет соответственно 355 минут.Example 7. In addition to the operations according to example 4, the ceramic mold is impregnated with a solution of polyvinyl acetal TU2242-033-45860602-2011 with a density of 1100 kg / m 3 by immersing the model-ceramic block in a container with a solution of polyvinyl acetal for 0.5 min. After impregnation of the model-ceramic block with a solution of polyvinyl acetal, it is dried in air for 30 minutes. The entire cycle of formation of refractory layers of the ceramic shell on the model block is respectively 355 minutes.
Пример 8. Дополнительно к операциям по примеру 5 пропитывают керамическую формооболочку раствором поливинилацеталя ТУ2242-033-45860602-2011 плотностью 1150 кг/м3 погружением модельно-керамического блока в емкость с раствором поливинилацеталя в течение 1 мин. Весь цикл формирования огнеупорных слоев керамической оболочки на модельном блоке составляет соответственно 435 минутExample 8. In addition to the operations according to example 5, the ceramic mold is impregnated with a solution of polyvinyl acetal TU2242-033-45860602-2011 with a density of 1150 kg / m 3 by immersing the model-ceramic block in a container with a solution of polyvinyl acetal for 1 min. The entire cycle of formation of refractory layers of the ceramic shell on the model block is, respectively, 435 minutes
Пример 9. Дополнительно к операциям по примеру 6 пропитывают керамическую формооболочку раствором поливинилацеталя ТУ2242-033-45860602-2011 плотностью 1200 кг/м3 погружением модельно-керамического блока в емкость с раствором поливинилацеталя в течение 1,5 мин. Весь цикл формирования огнеупорных слоев керамической оболочки на модельном блоке составляет соответственно 550 минут.Example 9. In addition to the operations according to example 6, a ceramic mold is impregnated with a solution of polyvinyl acetal TU2242-033-45860602-2011 with a density of 1200 kg / m 3 by immersing the model-ceramic block in a container with a solution of polyvinyl acetal for 1.5 minutes. The entire cycle of formation of refractory layers of the ceramic shell on the model block is 550 minutes, respectively.
Все отливки признаны годными.All castings were found to be suitable.
Все отливки признаны годными, брака по вине литейной формы нет. All castings were found to be suitable, there is no defect due to the fault of the casting mold.
Также изготавливали формы по способу прототипа. Цикл формирования десяти огнеупорных керамической оболочки составляет минимум 3200 минут.Also, molds were made according to the prototype method. The formation cycle of ten refractory ceramic cladding is a minimum of 3200 minutes.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021114950A RU2757519C1 (en) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | Method for manufacturing of ceramic molds according to melted models for obtaining precise castings from chemically active and heat-resistant alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021114950A RU2757519C1 (en) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | Method for manufacturing of ceramic molds according to melted models for obtaining precise castings from chemically active and heat-resistant alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2757519C1 true RU2757519C1 (en) | 2021-10-18 |
Family
ID=78286565
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021114950A RU2757519C1 (en) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | Method for manufacturing of ceramic molds according to melted models for obtaining precise castings from chemically active and heat-resistant alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2757519C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772536C1 (en) * | 2021-12-24 | 2022-05-23 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method for removing a model block from a ceramic mold in investment casting |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU608600A1 (en) * | 1976-04-06 | 1978-05-30 | Предприятие П/Я В-8899 | Method of hardening ceramic moulds |
| SU1011326A1 (en) * | 1980-09-01 | 1983-04-15 | Предприятие П/Я В-2954 | Method of calcining shell moulds |
| SU1057162A1 (en) * | 1982-08-24 | 1983-11-30 | Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности | Mtxture for making molds and cores and method for preparing the same |
| JPH0751794A (en) * | 1993-08-21 | 1995-02-28 | Daido Steel Co Ltd | Production of ceramic shell |
| US6020415A (en) * | 1993-08-13 | 2000-02-01 | Remet Corporation | Fast processing water based binder system |
| RU2411104C1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) | Method of producing silicaless ceramic moulds for precise metal investment casting |
| EP2248614B1 (en) * | 2009-04-30 | 2011-11-16 | Evonik Degussa GmbH | Dispersion, slip and method for producing a casting mould for precision casting using the slip |
-
2021
- 2021-05-26 RU RU2021114950A patent/RU2757519C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU608600A1 (en) * | 1976-04-06 | 1978-05-30 | Предприятие П/Я В-8899 | Method of hardening ceramic moulds |
| SU1011326A1 (en) * | 1980-09-01 | 1983-04-15 | Предприятие П/Я В-2954 | Method of calcining shell moulds |
| SU1057162A1 (en) * | 1982-08-24 | 1983-11-30 | Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности | Mtxture for making molds and cores and method for preparing the same |
| US6020415A (en) * | 1993-08-13 | 2000-02-01 | Remet Corporation | Fast processing water based binder system |
| JPH0751794A (en) * | 1993-08-21 | 1995-02-28 | Daido Steel Co Ltd | Production of ceramic shell |
| EP2248614B1 (en) * | 2009-04-30 | 2011-11-16 | Evonik Degussa GmbH | Dispersion, slip and method for producing a casting mould for precision casting using the slip |
| RU2411104C1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) | Method of producing silicaless ceramic moulds for precise metal investment casting |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783778C1 (en) * | 2021-12-10 | 2022-11-17 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Non-stick paint for graphite foundry equipment |
| RU2772536C1 (en) * | 2021-12-24 | 2022-05-23 | Акционерное общество "ОДК-Авиадвигатель" | Method for removing a model block from a ceramic mold in investment casting |
| RU2775770C1 (en) * | 2021-12-29 | 2022-07-08 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method for coating casting ceramic molds for casting titanium alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107129320B (en) | Environmental barrier coating and preparation method thereof | |
| CN110280717B (en) | Ink-jet bonding three-dimensional printing sand mold titanium alloy casting process | |
| CN105198449A (en) | Method for preparing photocuring-formed high-density ceramic | |
| US6951239B1 (en) | Methods for manufacturing investment casting shells | |
| US7296616B2 (en) | Shell mold for casting niobium-silicide alloys, and related compositions and processes | |
| JP2010227977A (en) | Collapsible mold and method of manufacturing the same | |
| US2886869A (en) | Graphite refractory molds and method of making same | |
| JP4315781B2 (en) | Dewaxing method for precision casting mold | |
| RU2757519C1 (en) | Method for manufacturing of ceramic molds according to melted models for obtaining precise castings from chemically active and heat-resistant alloys | |
| CN106083205B (en) | A kind of method that integral alumina base ceramic-mould elevated temperature strength is improved by chemical vapor infiltration | |
| CN101429045B (en) | Zirconium acetate agglutinate yttrium oxide shuttering and method for producing the same | |
| US20070068649A1 (en) | Methods and materials for attaching ceramic and refractory metal casting cores | |
| JP6315377B2 (en) | Mold forming slurry, mold, and mold manufacturing method | |
| US7594529B2 (en) | Investment casting process | |
| RU2674273C1 (en) | Method of manufacturing a ceramic form for investment casting | |
| CN110465627B (en) | Method for manufacturing surface-layer compact internal loose ceramic core for precision casting of hollow turbine blade | |
| RU2756703C1 (en) | Method for making ceramic molds by investment wax | |
| RU2641205C1 (en) | Method for manufacturing ceramic moulds for equiaxial casting of heat-resistant alloys on molten models | |
| US7610945B2 (en) | Rare earth-based core constructions for casting refractory metal composites, and related processes | |
| JP4681396B2 (en) | Rapid molding process for ceramic molds. | |
| CN111659855A (en) | Preparation method of mullite whisker reinforced ceramic shell for directional solidification of NbSi alloy generated in situ | |
| CN107716863B (en) | Casting method for turbine moving blade of gas turbine | |
| RU2502578C1 (en) | Method of making silica-free ceramic mould for lost-wax casting | |
| CA1075431A (en) | Method for fabrication composite shell molds for the production of superalloy castings | |
| US20060249889A1 (en) | Production and use of a sacrificial mold core for metal casting |