RU2760460C1 - Способ изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей (варианты) - Google Patents
Способ изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2760460C1 RU2760460C1 RU2021111740A RU2021111740A RU2760460C1 RU 2760460 C1 RU2760460 C1 RU 2760460C1 RU 2021111740 A RU2021111740 A RU 2021111740A RU 2021111740 A RU2021111740 A RU 2021111740A RU 2760460 C1 RU2760460 C1 RU 2760460C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rods
- self
- raw
- hardening
- subsequent layers
- 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)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства. Способ изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей включает приготовление самотвердеющей на воздухе смеси, ее вакуумирование, изготовление стержней-сырцов и их сушку. Стержни-сырцы изготавливают прессованием в металлические одноместные или многоместные пресс-формы. Самотвердеющая на воздухе смесь содержит, мас.%: огнеупорный наполнитель – зернистый белый электрокорунд – 0,01-18,5, отвердитель – оксид щелочноземельного металла – 6,5-10,5 и готовую к применению суспензию последующих слоёв на основе высокощелочного водно-коллоидного связующего – остальное. Сушку запрессованных стержней-сырцов осуществляют при загрузке их в холодную печь, последующем нагреве до 100°С со скоростью ≤5°С/мин, выдержке при 100°С до полного удаления влаги, но не менее 6 часов, и охлаждении с печью до 20°С. Обеспечивается снижение образования дефектов типа «газовая пористость» в отливках из жаропрочных сплавов с равноосной структурой. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 табл., 6 пр.
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления безобжиговых керамических стержней при производстве отливок в литье по выплавляемым моделям из жаропрочных сплавов, в том числе и в вакууме.
В сложившейся практике литья по выплавляемым моделям, при изготовлении полых отливок используются керамические стержни (стержни), призванные оформлять внутренний профиль отливки. Существующие на сегодняшний день технологические процессы изготовления стержней в своем большинстве основаны на высокотемпературном твердо-фазном спекании (обжиге) компонентов стержневых составов, при этом отличаются высокой трудоемкостью в сочетании с высокой затратностью. Удаление стержней из готовых отливок занимает особое положение, поскольку создает дополнительные затраты материала и труда в процессе изготовления отливки.
Альтернативой созданию полноценного обожженного стержня является способ изготовления безобжиговых стержней с использованием самотвердеющих на воздухе смесей. Материал для таких стержней запрессовывается в одноместные или многоместные пресс-формы где происходит его твердение в течение очень короткого времени, а после сушки, призванной удалить внесенную воду, стержень готов к изготовлению восковой модели с его участием. Удаление подобных безобжиговых стержней из готовых отливок не представляет трудностей и производится на штатном пескоструйном оборудовании.
Из уровня техники середины 50-х годов XX века известна технология литья пустотелых лопаток турбин с простой конфигурацией внутренней полости, когда начали применяться безобжиговые стержни, изготовленные по методу Шоу-процесса. Стержни прессовались на пневмо-прессах в металлические пресс-формы. Для каждого стержня готовили жидкотекучую суспензию, состоящую из порошка маршалита и раствора гидролизованного этилсиликата. Перед прессованием в суспензию вводили около 1% (от массы порошка) 15%-ного раствора едкого калия или натрия, под воздействием которого происходило твердение массы в течение 30-40 секунд. За это время рабочий запрессовывал массу и выдерживал ее в пресс-форме под давлением. После разбора пресс-формы, стержень поджигался и лишь после полного сгорания летучих веществ, его снимали. Затем стержень укрепляли в растворе гидролизованного этилсиликата, а после воздушной сушки, стержни поступали на изготовление восковых моделей.
Такие стержни в течение нескольких лет применялись в серийном производстве, несмотря на нестабильность технологии, низкие прочностные и огнеупорные свойства стержней, которые к тому же имели большие отклонения по геометрии профиля. (Каблов Е.Н. Литые лопатки газовых турбин. - М.: МИСИС, 2001. - 632 с., стр.449).
Усложнение конструкций лопаток турбин подвигло литейщиков к освоению и внедрению новых технологий, связанных с высокотемпературным обжигом стержней. Изучение процессов, происходящих при обжиге стержней, позволило разработать технологию изготовления безобжиговых стержней простой конфигурации. Такая технология предусматривает термообработку при температуре 250-300°С в засыпке глинозема и последующую пропитку пористых стержней кремнийорганической жидкостью, которая при сушке на воздухе полимеризуется и упрочняет стержень. (Каблов Е.Н. Литые лопатки газовых турбин. - М.: МИСИС, 2001. - 632 с., стр.455).
Известна самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая в качестве связующего ортофосфорную кислоту, соединение магнезиального и/или магнезиально-шпинельного типа, воду и огнеупорный наполнитель (Патент RU №942858, МПК В22С 1/18, публ. 15.07.1982).
Известна самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая в качестве связующего ортофосфорную кислоту, мелкодисперсный магнийсодержащий порошок, щавелевую кислоту и огнеупорный наполнитель (Патент RU №2061572, МПК В22С 1/18, публ. 10.06.1996).
Общим недостатком всех вышеперечисленных патентов, связанных с использованием ортофосфорных связующих, является наличие в составе стержней двухзамещенного трехводного фосфата магния (MgHPO4×3H2O), являющегося результатом взаимодействия ортофосфорной кислоты с оксидом магния. Данное фосфорсодержащее соединение при высоких температурах способно к взаимодействию с заливаемым расплавом, что неизбежно приводит к снижению эксплуатационных свойств отливок ответственного назначения. Наличие в составе указанных смесей ортофосфорных связующих связывает их с большой черной металлургией.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбран способ изготовления керамических стержней для литья полой опорной пластины кольцевой корпусной отливки (Патент CN №103286273, МПК B22C9/10; C04B35/66, публ. 29.04.2015). Стержень в своем составе содержит материал матрицы на основе порошков электрокорунда с размером зерен от 800 мкм до 44 мкм; 1-20% (от массы порошка электрокорунда) органических волокон; 0,08-0,12% (от массы порошка электрокорунда) хлорида аммония; 60-70% (от общей массы порошка электрокорунда, органического волокна и хлорида аммония) золя кремнезема, при этом, pH фактор золя составляет 8, а содержащее мицелл SiO2 составляет не менее 28,0%.
К недостаткам прототипа, помимо сложной рецептуры керамической смеси, следует отнести, во-первых, продолжительность ее смешивания (12-24 часов), во-вторых, в составе керамической смеси содержится хлорид аммония, относящийся к III классу опасности согласно ГОСТ 12.1.005-88, в-третьих, хлористый аммоний, при температурах нагреве выше 337°С, разлагается на две газообразные составляющие: аммиак (NH3) и хлористый водород (HCl), наличие которых осложняет работу вакуумной системы при плавке металла и крайне нежелательно в составе расплава металла, поскольку способствует насыщению металла азотом и образованию в отливках дефектов типа «газовая пористость». Кроме того, в прототипе не указывается режим сушки стержней, полученных методом свободной заливки в полость восковой пресс-формы.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения, и невозможно обеспечить при использовании прототипа, является изготовление стержней применительно к литью по выплавляемым моделям жаропрочных сплавов с появлением дефектов типа «газовая пористость», снижением в итоге выхода годных отливок, повышение себестоимости и трудозатрат.
Технической задачей предлагаемого изобретения является ускорение получения стержней применительно к литью по выплавляемым моделям жаропрочных сплавов с равноосной структурой, исключение в отливках дефектов типа «газовая пористость», повышение в итоге выхода годных отливок, а также снижение себестоимости и трудозатрат при снижении расходов на производство и за счет отказа от высокотемпературного обжига стержней.
Техническая проблема решается тем, что в способе изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей, включающем приготовление самотвердеющих смесей, изготовление стержней-сырцов и их сушку, согласно изобретению, по первому варианту стержни-сырцы изготавливаются прессованием в металлические одноместные или многоместные пресс-формы с использованием самотвердеющих на воздухе смесей, прошедших вакуумирование и включающих готовую к применению суспензию последующих слоев на основе высоко-щелочного водно-коллоидного связующего, огнеупорный наполнитель в виде зернистого белого электрокорунда и порошкообразный отвердитель в виде оксида щелочноземельного металла, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Огнеупорный зернистый наполнитель | 0,01 - 18,5 |
| Отвердитель | 6,5 - 10,5 |
| Суспензия последующих слоев | остальное, |
при этом используется суспензия последующих слоев следующего состава, мас.%:
| Высокощелочное водно-коллоидное связующее | 51,0-55,0 |
| Концентрат дистен-силлиманитовый порошкообразный (КДСП) | 45,0-49,0, |
а сушку запрессованных стержней-сырцов производят по режиму:
- загрузка стержней-сырцов в холодную печь;
- нагрев до температуры 100°С со скоростью (5°С/мин;
- выдержка при температуре 100°С до полного удаления внесенной влаги, но не менее 8 часов;
- охлаждение с печью до температуры 20°С,
по второму варианту, стержни-сырцы изготавливаются прессованием в металлические одноместные или многоместные пресс-формы с использованием самотвердеющих на воздухе смесей, прошедших вакуумирование и включающих готовую к применению суспензию последующих слоев на основе высоко-щелочного водно-коллоидного связующего, огнеупорный наполнитель в виде зернистого белого электрокорунда и порошкообразный отвердитель в виде оксида щелочноземельного металла, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Огнеупорный зернистый наполнитель | 0,01 - 20,5 |
| Отвердитель | 4,5 - 6,5 |
| Суспензия последующих слоев | остальное, |
при этом используется суспензия последующих слоев следующего состава, мас.%:
| Высокощелочное водно-коллоидное связующее | 27,0-29,0 |
| Микропорошок белого электрокорунда фракции F360 | 49,0-51,0 |
| Микропорошок белого электрокорунда фракции F1000 или F1200 | 16,0-18,0 |
| Алюминиевый порошок АСД-4 | 4,0-6,0, |
а сушку запрессованных стержней-сырцов производят по режиму:
- воздушная сушка в течение 24 часов;
- загрузка стержней-сырцов в холодную печь;
- нагрев до температуры 100°С со скоростью (5°С/мин;
- выдержка при температуре 100°С до полного удаления внесенной влаги, но не менее 6 часов;
- охлаждение с печью до температуры 20°С.
По первому варианту:
Кроме того, согласно изобретению, по первому варианту, в составе суспензии последующих слоев используют высоко-щелочное водно-коллоидное связующее с pH 9,5…10,5, содержащее 25,0-31,0% мицелл SiO2 с размером 8-10 нм и удельной поверхностью 272-340 м2/г.
Кроме того, согласно изобретению, в составе суспензии последующих слоев используют КДСП с удельной поверхностью 6000-8000 см2/г.
Кроме того, согласно изобретению, в качестве огнеупорного зернистого наполнителя в составе самотвердеющих смесей используют зернистый белый электрокорунд фракций от F100 до F30.
Кроме того, согласно изобретению, в качестве отвердителя используют порошок оксида магния MgO с удельной поверхностью зерен 5000- 5500 см2/г.
Кроме того, согласно изобретению, самотвердеющие смеси перед запрессовкой стержня-сырца подлежат вакуумированию.
Кроме того, согласно изобретению, прессование стержней-сырцов производить в металлические пресс-формы, используя самотвердеющие смеси.
Кроме того, согласно изобретению, допускается армирование запрессованных стержней-сырцов за счет установки жеребеек.
Кроме того, согласно изобретению, допускается сушка запрессованных стержней-сырцов в гипсовых драйерах.
Кроме того, согласно изобретению, допускается пропитка просушенных стержней кремнийорганической жидкостью.
По второму варианту:
Кроме того, согласно изобретению, по второму варианту, в составе суспензии последующих слоев используют высоко-щелочное водно-коллоидное связующее с pH 9,5…10,5, содержащее 28,0-30,0% мицелл SiO2 с размером 13-15 нм и удельной поверхностью 181-210 м2/г.
Кроме того, согласно изобретению, в составе суспензии последующих слоев используют смесь микропорошков белого электрокорунда с добавкой алюминиевого порошка АСД-4 с удельной поверхностью 3500-4500 см2/г.
Кроме того, согласно изобретению, в качестве огнеупорного зернистого наполнителя в составе самотвердеющих смесей используют зернистый белый электрокорунд фракций от F100 до F30.
Кроме того, согласно изобретению, в качестве отвердителя используют порошок оксида магния MgO с удельной поверхностью зерен 5000- 5500 см2/г.
Кроме того, согласно изобретению, самотвердеющие смеси перед запрессовкой стержня-сырца подлежат вакуумированию.
Кроме того, согласно изобретению, прессование стержней-сырцов производить в металлические пресс-формы, используя самотвердеющие смеси.
Кроме того, согласно изобретению, допускается армирование запрессованных стержней-сырцов за счет установки жеребеек.
Кроме того, согласно изобретению, допускается сушка запрессованных стержней-сырцов в гипсовых драйерах.
Кроме того, согласно изобретению, допускается пропитка просушенных стержней кремнийорганической жидкостью.
При осуществлении способов используются суспензии последующих слоев, аналогичные опубликованным в патентах на изобретения RU 2723878 и RU 2736145.
Как и прототип, способ изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей включает приготовление самотвердеющих смесей, изготовление стержней-сырцов и их сушку.
В отличие от прототипа, по первому варианту, стержни-сырцы изготавливаются прессованием в металлические одноместные или многоместные пресс-формы с использованием самотвердеющих на воздухе смесей, прошедших вакуумирование и включающих готовую к применению суспензию последующих слоев на основе высоко-щелочного водно-коллоидного связующего, огнеупорный наполнитель в виде зернистого белого электрокорунда и порошкообразный отвердитель в виде оксида щелочно-земельного металла, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Огнеупорный зернистый наполнитель | 0,01 - 18,5 |
| Отвердитель | 6,5 - 10,5 |
| Суспензия последующих слоев | остальное, |
при этом используется суспензия последующих слоев следующего состава, мас.%:
| Высоко-щелочное водно-коллоидное связующее | 51,0-55,0 |
| Концентрат дистен-силлиманитовый порошкообразный (КДСП) | 45,0-49,0, |
а сушку запрессованных стержней-сырцов производят по режиму:
- загрузка стержней-сырцов в холодную печь;
- нагрев до температуры 100°С со скоростью (5°С/мин;
- выдержка при температуре 100°С до полного удаления внесенной влаги, но не менее 8 часов;
- охлаждение с печью до температуры 20°С.
В отличие от прототипа, по второму варианту, стержни-сырцы изготавливаются прессованием в металлические одноместные или многоместные пресс-формы с использованием самотвердеющих на воздухе смесей, прошедших вакуумирование и включающих готовую к применению суспензию последующих слоев на основе высоко-щелочного водно-коллоидного связующего, огнеупорный наполнитель в виде зернистого белого электрокорунда и порошкообразный отвердитель в виде оксида щелочно-земельного металла, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
| Огнеупорный зернистый наполнитель | 0,01 - 20,5 |
| Отвердитель | 4,5 - 6,5 |
| Суспензия последующих слоев | остальное, |
при этом используется суспензия последующих слоев следующего состава, мас.%:
| Высокощелочное водно-коллоидное связующее | 27,0-29,0 |
| Микропорошок белого электрокорунда фракции F360 | 49,0-51,0 |
| Микропорошок белого электрокорунда фракции F1000 или F1200 | 16,0-18,0 |
| Алюминиевый порошок АСД-4 | 4,0-6,0, |
а сушку запрессованных стержней-сырцов производят по режиму:
- воздушная сушка в течение 24 часов;
- загрузка стержней-сырцов в холодную печь;
- нагрев до температуры 100°С со скоростью (5°С/мин;
- выдержка при температуре 100°С до полного удаления внесенной влаги, но не менее 6 часов;
- охлаждение с печью до температуры 20°С.
Кроме того, по первому варианту, в составе суспензии последующих слоев используют высоко-щелочное водно-коллоидное связующее с pH 9,5…10,5, содержащее 25,0-31,0% мицелл SiO2 с размером 8-10 нм и удельной поверхностью 272-340 м2/г, что обеспечивает высокую реакционную способность мицелл к отвердителю при желировании связующего из суспензии последующих слоев.
Кроме того, в составе суспензии последующих слоев используют КДСП с удельной поверхностью 6000-8000 см2/г, что обеспечивает плотную упаковку компонентов самотвердеющих смесей и экономичность процесса изготовления стержней.
Кроме того, по второму варианту, в составе суспензии последующих слоев используют высоко-щелочное водно-коллоидное связующее с pH 9,5…10,5, содержащее 28,0-30,0% мицелл SiO2 с размером 13-15 нм и удельной поверхностью 181-210 м2/г, что обеспечивает высокую реакционную способность мицелл к отвердителю при желировании связующего из суспензии последующих слоев.
Кроме того, в составе суспензии последующих слоев используют смесь микропорошков белого электрокорунда с добавкой алюминиевого порошка АСД-4 с удельной поверхностью 3500-4500 см2/г, что обеспечивает плотную упаковку компонентов самотвердеющих смесей и повышенную прочность.
Кроме того, по первому и второму вариантам, в качестве огнеупорного зернистого наполнителя самотвердеющих смесей используют зернистый белый электрокорунд фракций от F100 до F30, что не ограничивает производство в выборе зернистости наполнителя и обеспечивает пониженное потребление суспензий последующих слоев.
Кроме того, в качестве отвердителя используют порошок оксида магния с удельной поверхностью зерен 5000 - 5500 см2/г, что обеспечивает высокую реакционную способность отвердителя при желировании связующего из суспензии последующих слоев.
Кроме того, перед запрессовкой самотвердеющих смесей в металлические пресс-формы их вакуумируют, что обеспечивает удаление воздуха, замешанного при их приготовлении.
Кроме того, прессование стержней-сырцов производят в металлические пресс-формы, что обеспечивает геометрическую точность стержней.
Кроме того, допускается армирование стержней-сырцов за счет установки жеребеек, что обеспечивает стержням дополнительное упрочнение. Жеребейки выполнены в виде металлических или керамических прутков, или трубок.
Кроме того, допускается сушка стержней-сырцов на гипсовых драйерах, что обеспечивает скорейшее удаление влаги, при этом исключается коробление стержней, связанное с удалением воды, привнесенной в смесь из связующего. Гипсовый драйер представляет собой ложемент с углублением, повторяющим профиль стержня.
Кроме того, допускается пропитка просушенных стержней кремнийорганической жидкостью, которая на воздухе полимеризуется, что обеспечивает дополнительное упрочнение стержня.
Самотвердеющие смеси готовятся и используются следующим образом: отдельно взвешиваются и перемешиваются сухие компоненты смеси, при этом, время перемешивания сухих ингредиентов не превышает 3 минут, отдельно взвешивается суспензия последующих слоев, навеска сухих компонентов смешивается с навеской суспензии последующих слоев с использованием миксера или вручную до получения однородной массы. Процесс перемешивания занимает не более 1,5 минут, после чего, смесь вакуумируют в течение 20-30 секунд и используют порционно при запрессовке стержней-сырцов в количествах, соответствующих объему металлических пресс-форм. Оксид магния, используемый в настоящем изобретении, является катализатором отверждения высоко-щелочного водно-коллоидного связующего, и его функция заключается в желировании связующего при комнатной температуре, таким образом, исходные ингредиенты самотвердеющих смесей связываются вместе, образуя при этом стержень-сырец определенной прочности. Посредством регулирования содержания в смеси оксида магния, можно точно контролировать время отверждения стержня-сырца. Затвердевание смеси происходит в металлических одноместных или многоместных пресс-формах в течение 2-3 минут, после чего стержень-сырец следует просушить, используя гипсовые драйеры.
Изобретение (варианты) обеспечивает изготовление безобжиговых стержней применительно к литью по выплавляемым моделям жаропрочных сплавов с равноосной структурой, исключение в отливках дефектов типа «газовая пористость», повышение в итоге выхода годных отливок, снижение себестоимости и трудозатрат при снижении расходов на производство за счет отказа от высокотемпературного обжига стержней.
В таблице 1 представлены составы самотвердеющих смесей для первого варианта изобретения.
В таблице 2 представлены составы самотвердеющих смесей для второго варианта изобретения.
В таблице 3 представлены основные технологические свойства стержней-сырцов для первого варианта изобретения.
В таблице 4 представлены основные технологические свойства стержней-сырцов для второго варианта изобретения.
В таблицах 1-4 приведены примеры использования самотвердеющих смесей с указанием их состава и свойств. Контроль влажности самотвердеющих смесей проводился в соответствии с требованиями ГОСТ 29234.5-91, время полного отверждения стержня оценивалось визуально, контроль прочности самотвердеющих смесей проводился на сжатие в соответствии с требованиями ГОСТ 23409.7-78. Из таблиц следует оптимальный состав самотвердеющих смесей, отраженный в формуле, так экспериментально установлено, что содержание зернистого наполнителя любой из представленных фракций не может превышать 18,5% (по первому варианту) и 20,5% (по второму варианту) поскольку в данном случае самотвердеющая смесь теряет текучесть, что особенно проявляется в сочетании с увеличением содержания отвердителя MgO. Содержание отвердителя MgO менее 6,5% (по первому варианту) и менее 4,5% (по второму варианту) не целесообразно, поскольку влечет за собой увеличение времени огеливания, а увеличение содержания отвердителя MgO более 10,5% (по первому варианту) и более 6,5% (по второму варианту) приводит к снижению текучести самотвердеющих смесей и резкому снижению времени огеливания связующего.
Примеры осуществления изобретения по первому варианту.
Пример 1. Методом прессования изготавливаются стержни-сырцы из самотвердеющей смеси следующего состава, мас.%: суспензия последующих слоев 89,99 (содержит высоко-щелочное водно-коллоидное связующее 51,0 и КДСП 49,0), отвердитель в виде оксида магния MgO 10,0 и огнеупорный зернистый наполнитель 0,01. Самотвердеющая смесь перед прессованием стержней-сырцов вакуумируется до состояния, обеспечивающего полное удаление замешанного воздуха, при этом прессование стержней-сырцов, производится с приложением давления, обеспечивающего заполнение оснастки. После затвердевания, стержни-сырцы проходят операцию сушки на гипсовых драйерах по режиму: загрузка драйеров со стержнями-сырцами в холодную печь; нагрев до температуры 100°С со скоростью 5°С/мин; выдержка при температуре 100°С в течение 8 часов; охлаждение с печью до температуры 20°С.
Пример 2. Методом прессования изготавливаются стержни-сырцы из самотвердеющей смеси следующего состава, мас.%: суспензия последующих слоев 75,0 (содержит высоко-щелочное водно-коллоидное связующее 53,0 и КДСП 47,0), огнеупорный зернистый наполнитель 18,0 в виде белого электрокорунда фракции F100 и отвердитель в виде оксида магния MgO 7,0. Самотвердеющая смесь перед прессованием стержней-сырцов вакуумируется до состояния, обеспечивающего полное удаление замешанного воздуха, при этом прессование стержней-сырцов, производится с приложением давления, обеспечивающего заполнение оснастки. После затвердевания, стержни-сырцы проходят операцию сушки на гипсовых драйерах по режиму: загрузка драйеров со стержнями-сырцами в холодную печь; нагрев до температуры 100°С со скоростью 5°С/мин; выдержка при температуре 100°С в течение 8 часов; охлаждение с печью до температуры 20°С.
Пример 3. Методом прессования изготавливаются стержни-сырцы из самотвердеющей смеси следующего состава, мас.%: суспензия последующих слоев 75,0 (содержит высоко-щелочное водно-коллоидное связующее 55,0 и КДСП 45,0), огнеупорный зернистый наполнитель 18,0 в виде белого электрокорунда фракции F30 и отвердитель в виде оксида магния MgO 7,0. Самотвердеющая смесь перед прессованием стержней-сырцов вакуумируется до состояния, обеспечивающего полное удаление замешанного воздуха, при этом прессование стержней-сырцов, производится с приложением давления, обеспечивающего заполнение оснастки. После затвердевания, стержни-сырцы проходят операцию сушки на гипсовых драйерах по режиму: загрузка драйеров со стержнями-сырцами в холодную печь; нагрев до температуры 100°С со скоростью 5°С/мин; выдержка при температуре 100°С в течение 8 часов; охлаждение с печью до температуры 20°С.
Примеры осуществления изобретения по второму варианту.
Пример 1. Методом прессования изготавливаются стержни-сырцы из самотвердеющей смеси следующего состава, мас.%: суспензия последующих слоев 93,99 (содержит высоко-щелочное водно-коллоидное связующее - 27,0, микропорошок белого электрокорунда фракции F360 - 51,0, микропорошок белого электрокорунда фракции F1000 - 16,0, алюминиевый порошок АСД-4 - 6,0), отвердитель в виде оксида магния MgO 6,0 и огнеупорный зернистый наполнитель 0,01. Самотвердеющая смесь перед прессованием стержней-сырцов вакуумируется до состояния, обеспечивающего полное удаление замешанного воздуха, при этом прессование стержней-сырцов, производится с приложением давления, обеспечивающего заполнение оснастки. После затвердевания, стержни-сырцы проходят операцию сушки на гипсовых драйерах по режиму: воздушная сушка в течение 24 часов; загрузка драйеров со стержнями-сырцами в холодную печь; нагрев до температуры 100°С со скоростью 5°С/мин; выдержка при температуре 100°С в течение 6 часов; охлаждение с печью до температуры 20°С.
Пример 2. Методом прессования изготавливаются стержни-сырцы из самотвердеющей смеси следующего состава, мас.%: суспензия последующих слоев 75,0 (содержит высоко-щелочное водно-коллоидное связующее - 29,0, микропорошок белого электрокорунда фракции F360 - 49,0, микропорошок белого электрокорунда фракции F1000 - 18,0, алюминиевый порошок АСД-4 - 4,0), огнеупорный зернистый наполнитель 20,0 в виде белого электрокорунда фракции F100 и отвердитель в виде оксида магния MgO 5,0. Самотвердеющая смесь перед прессованием стержней-сырцов вакуумируется до состояния, обеспечивающего полное удаление замешанного воздуха, при этом прессование стержней-сырцов, производится с приложением давления, обеспечивающего заполнение оснастки. После затвердевания, стержни-сырцы проходят операцию сушки на гипсовых драйерах по режиму: воздушная сушка в течение 24 часов; загрузка драйеров со стержнями-сырцами в холодную печь; нагрев до температуры 100°С со скоростью 5°С/мин; выдержка при температуре 100°С в течение 6 часов; охлаждение с печью до температуры 20°С.
Пример 3. Методом прессования изготавливаются стержни-сырцы из самотвердеющей смеси следующего состава, мас.%: суспензия последующих слоев 75,0 (содержит высоко-щелочное водно-коллоидное связующее - 28,0, микропорошок белого электрокорунда фракции F360 - 50,0, микропорошок белого электрокорунда фракции F1000 - 17,0, алюминиевый порошок АСД-4 - 5,0), огнеупорный зернистый наполнитель 20,0 в виде белого электрокорунда фракции F30 и отвердитель в виде окиси магния MgO 5,0. Самотвердеющая смесь перед прессованием стержней-сырцов вакуумируется до состояния, обеспечивающего полное удаление замешанного воздуха, при этом прессование стержней-сырцов, производится с приложением давления, обеспечивающего заполнение оснастки. После затвердевания, стержни-сырцы проходят операцию сушки на гипсовых драйерах по режиму: воздушная сушка в течение 24 часов; загрузка драйеров со стержнями-сырцами в холодную печь; нагрев до температуры 100°С со скоростью 5°С/мин; выдержка при температуре 100°С в течение 6 часов; охлаждение с печью (в печи) до температуры 20°С.
Положительный технический результат получен во всех приведенных вариантах и примерах осуществления. По заявленному способу успешно проведены экспериментальные работы, способ (варианты) внедряется для использования в производстве.
Таким образом, предлагаемое изобретение (варианты) с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками обеспечивает изготовление безобжиговых стержней применительно к литью по выплавляемым моделям жаропрочных сплавов с равноосной структурой, исключение в отливках дефектов типа «газовая пористость», повышение в итоге выхода годных отливок, снижение себестоимости и трудозатрат при снижении расходов на производство за счет отказа от высокотемпературного обжига стержней, при этом технологический процесс, основанный на использовании разработанных составов самотвердеющих смесей доступен в применении.
Claims (37)
1. Способ изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей, включающий приготовление самотвердеющей смеси, изготовление стержней-сырцов и их сушку, отличающийся тем, что стержни-сырцы изготавливают прессованием в металлические одноместные или многоместные пресс-формы с использованием самотвердеющих на воздухе смесей, прошедших вакуумирование и включающих готовую к применению суспензию последующих слоёв на основе высокощелочного водно-коллоидного связующего, огнеупорный наполнитель в виде зернистого белого электрокорунда и порошкообразный отвердитель в виде оксида щелочноземельного металла, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
при этом используют готовую к применению суспензию последующих слоёв следующего состава, мас. %:
а сушку запрессованных стержней-сырцов производят по режиму:
- загрузка стержней-сырцов в холодную печь;
- нагрев до температуры 100°С со скоростью ≤5°С/мин;
- выдержка при температуре 100°С до полного удаления внесённой влаги, но не менее 8 часов;
- охлаждение с печью до температуры 20°С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в составе готовой к применению суспензии последующих слоёв используют высокощелочное водно-коллоидное связующее с pH 9,5-10,5, содержащее 25,0-31,0% мицелл SiO2 с размером 8-10 нм и удельной поверхностью 272-340 м2/г.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в составе готовой к применению суспензии последующих слоёв используют концентрат дистен-силлиманитовый порошкообразный с удельной поверхностью 6000-8000 см2/г.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве огнеупорного зернистого наполнителя в составе самотвердеющих смесей используют зернистый белый электрокорунд фракций от F100 до F30.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного отвердителя используют порошок оксида магния с удельной поверхностью зёрен 5000-5500 см2/г.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что самотвердеющие смеси перед прессованием стержня-сырца подвергают вакуумированию.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прессование стержней-сырцов производят в металлических пресс-формах, используя самотвердеющие смеси.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют армирование запрессованных стержней-сырцов за счёт установки жеребеек.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют сушку запрессованных стержней-сырцов в гипсовых драйерах.
10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осуществляют пропитку просушенных стержней кремнийорганической жидкостью.
11. Способ изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей, включающий приготовление самотвердеющей смеси, изготовление стержней-сырцов и их сушку, отличающийся тем, что стержни-сырцы изготавливают прессованием в металлические одноместные или многоместные пресс-формы с использованием самотвердеющих на воздухе смесей, прошедших вакуумирование и включающих готовую к применению суспензию последующих слоёв на основе высокощелочного водно-коллоидного связующего, огнеупорный наполнитель в виде зернистого белого электрокорунда и порошкообразный отвердитель в виде оксида щелочноземельного металла, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
при этом используют готовую к применению суспензию последующих слоёв следующего состава, мас. %:
а сушку запрессованных стержней-сырцов производят по режиму:
- воздушная сушка в течение 24 часов;
- загрузка стержней-сырцов в холодную печь;
- нагрев до температуры 100°С со скоростью ≤5°С/мин;
- выдержка при температуре 100°С до полного удаления внесённой влаги, но не менее 6 часов;
- охлаждение с печью до температуры 20°С.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в составе готовой к применению суспензии последующих слоёв используют высокощелочное водно-коллоидное связующее с pH 9,5-10,5, содержащее 28,0-30,0% мицелл SiO2 размером 13-15 нм и удельной поверхностью 181-210 м2/г.
13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в составе готовой к применению суспензии последующих слоёв используют смесь микропорошков белого электрокорунда и алюминиевого порошка АСД-4 с удельной поверхностью 3500-4500 см2/г.
14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в качестве огнеупорного наполнителя в составе самотвердеющих смесей используют зернистый белый электрокорунд фракций от F100 до F30.
15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного отвердителя используют порошок оксида магния с удельной поверхностью зёрен 5000-5500 см2/г.
16. Способ по п. 11, отличающийся тем, что самотвердеющие смеси перед прессованием стержня-сырца подлежат вакуумированию.
17. Способ по п. 11, отличающийся тем, что прессование стержней-сырцов производят в металлические пресс-формы, используя самотвердеющие смеси.
18. Способ по п. 11, отличающийся тем, что осуществляют армирование запрессованных стержней-сырцов за счёт установки жеребеек.
19. Способ по п. 11, отличающийся тем, что осуществляют сушку запрессованных стержней-сырцов в гипсовых драйерах.
20. Способ по п. 11, отличающийся тем, что осуществляют пропитку просушенных стержней кремнийорганической жидкостью.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021111740A RU2760460C1 (ru) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | Способ изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021111740A RU2760460C1 (ru) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | Способ изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей (варианты) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2760460C1 true RU2760460C1 (ru) | 2021-11-25 |
Family
ID=78719519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021111740A RU2760460C1 (ru) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | Способ изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2760460C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU942858A1 (ru) * | 1979-07-19 | 1982-07-15 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Самотвердеюща смесь дл изготовлени литейных форм и стержней |
| RU2061572C1 (ru) * | 1992-12-21 | 1996-06-10 | Александр Васильевич Климкин | Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней |
| RU2469813C1 (ru) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (ГОУ ВПО "ЮУрГУ") | Смесь для изготовления литейных форм и стержней и способ ее приготовления (варианты) |
| CN103286273B (zh) * | 2011-12-13 | 2015-04-29 | 江苏图南合金股份有限公司 | 机匣类环形铸件空心支板成型用陶瓷型芯的制备方法 |
| CN108484178A (zh) * | 2018-03-01 | 2018-09-04 | 辽宁航安特铸材料有限公司 | 一种水溶性陶瓷型芯增塑剂的制备方法及其应用 |
-
2021
- 2021-04-26 RU RU2021111740A patent/RU2760460C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU942858A1 (ru) * | 1979-07-19 | 1982-07-15 | Научно-Производственное Объединение По Технологии Машиностроения "Цниитмаш" | Самотвердеюща смесь дл изготовлени литейных форм и стержней |
| RU2061572C1 (ru) * | 1992-12-21 | 1996-06-10 | Александр Васильевич Климкин | Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней |
| RU2469813C1 (ru) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (ГОУ ВПО "ЮУрГУ") | Смесь для изготовления литейных форм и стержней и способ ее приготовления (варианты) |
| CN103286273B (zh) * | 2011-12-13 | 2015-04-29 | 江苏图南合金股份有限公司 | 机匣类环形铸件空心支板成型用陶瓷型芯的制备方法 |
| CN108484178A (zh) * | 2018-03-01 | 2018-09-04 | 辽宁航安特铸材料有限公司 | 一种水溶性陶瓷型芯增塑剂的制备方法及其应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6141539B2 (ja) | 鋳造品製造のためのロストコア又は成形品を製造する方法 | |
| KR100668574B1 (ko) | 가스 터빈 장치의 주조에 사용하기 위한 성능이 개선된코어 조성물 및 제품 | |
| US4127157A (en) | Aluminum phosphate binder composition cured with ammonia and amines | |
| CN110678431B (zh) | 造型用材料、功能剂、造型制品及制品 | |
| RU2302311C1 (ru) | Способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям | |
| CN106083205B (zh) | 一种通过化学气相渗透提高整体式氧化铝基陶瓷铸型高温强度的方法 | |
| US5697418A (en) | Method of making ceramic cores for use in casting | |
| RU2760460C1 (ru) | Способ изготовления безобжиговых керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей (варианты) | |
| US3688832A (en) | Refractory cores | |
| RU2760139C1 (ru) | Способ изготовления керамических стержней в литье по выплавляемым моделям с использованием самотвердеющих смесей (варианты) | |
| CN106083005B (zh) | 高孔隙率易脱除硅基陶瓷型芯制备方法 | |
| RU2755624C1 (ru) | Способ изготовления литейных форм с использованием жидконаливных самотвердеющих смесей при производстве отливок из жаропрочных сплавов по выплавляемым моделям (варианты) | |
| CN116283254A (zh) | 一种耐高温硅基陶瓷型芯及其制备方法和应用 | |
| EP3225327B1 (en) | An inorganic binder system for foundries | |
| RU2532764C1 (ru) | Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям | |
| KR102314875B1 (ko) | 임시 몰드에 또는 철 및 강 주조 작업용 코어에 표면을 형성하기 위한 내화 코팅 조성물 | |
| JPH0663684A (ja) | 鋳造用セラミック中子の製造方法 | |
| US3093494A (en) | Preparation of molded articles | |
| RU2756075C1 (ru) | Способ изготовления литейной керамической формы с использованием жидконаливных самотвердеющих смесей для литья по выплавляемым моделям | |
| RU2760029C1 (ru) | Способ изготовления керамических форм и стержней по постоянным моделям | |
| RU2385782C1 (ru) | Смесь для изготовления форм и стержней в точном литье и способ ее приготовления | |
| US5417751A (en) | Heat cured foundry binders and their use | |
| JPH0636954B2 (ja) | 易崩壊性鋳型用組成物 | |
| US4028123A (en) | Compacted refractory shapes | |
| RU2748251C1 (ru) | Способ изготовления керамических форм и стержней по постоянным моделям |