RU2781943C1 - Method for manufacturing a ceramic mold according to a burnt-out polymer model in investment casting - Google Patents
Method for manufacturing a ceramic mold according to a burnt-out polymer model in investment casting Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781943C1 RU2781943C1 RU2022111014A RU2022111014A RU2781943C1 RU 2781943 C1 RU2781943 C1 RU 2781943C1 RU 2022111014 A RU2022111014 A RU 2022111014A RU 2022111014 A RU2022111014 A RU 2022111014A RU 2781943 C1 RU2781943 C1 RU 2781943C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- model
- polymer
- burnt
- wax
- melt
- Prior art date
Links
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 79
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000001993 wax Substances 0.000 claims description 52
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 16
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 4
- 230000000996 additive Effects 0.000 claims description 4
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 229920005553 polystyrene-acrylate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 18
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 17
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 13
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 7
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 7
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 5
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 1
- 241000779819 Syncarpia glomulifera Species 0.000 description 1
- 229940036248 Turpentine Drugs 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structures Anatomy 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004794 expanded polystyrene Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000001739 pinus spp. Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 white spirit Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к литью по выплавляемым моделям и применяется при изготовлении керамических форм с использованием полимерных выжигаемых моделей.The invention relates to investment casting and is used in the manufacture of ceramic molds using polymeric burnt models.
По мере освоения производства новых газотурбинных двигателей и установок, ближайшей альтернативой восковым выплавляемым моделям все в бóльшей степени становятся одноразовые модели из полимерных материалов, полученных по аддитивным технологиям методом 3D печати, однако, качество отливок по выжигаемым моделям и проблемы удаления этих материалов из литейной формы, занимают особое положение.As the production of new gas turbine engines and installations is mastered, disposable models made of polymer materials obtained by additive technologies by 3D printing are increasingly becoming the closest alternative to wax investment models, however, the quality of castings for burnt models and the problems of removing these materials from the mold, occupy a special position.
Известен способ удаления полимерных моделей, выполненных из вспененного полистирола, с использованием растворителей типа: скипидар, ацетон, уайт-спирит, растворитель №646. Недостатками способа являются: во-первых, осыпание лицевого слоя формы, возникающее в результате пропитывания лицевых слоев образующимся вязким гелем; во-вторых, на воздухе гель полностью застывает, превращаясь в прозрачную массу, как результат химического взаимодействия пенополистирола с растворителем, а при термическом обжиге форм приводит к оседанию на внутренних поверхностях формы продуктов термического разложения гелеобразной фракции; в-третьих, после заливки металла в такие формы на границе контакта «металл-форма» наблюдается значительная по толщине зона газовой пористости (до 100 мкм), причиной чего являлось интенсивное газовыделение в момент заливки металла; в-четвертых, в борьбе с газовой пористостью отливок, способ предусматривает существенное усложнение технологии, выражающееся в проведении двухстадийной сушки форм (1-я стадия на воздухе 48 часов, 2-я стадия на 300°С в течение 3 часов) и последующим высокотемпературным обжигом форм при температуре 900°С в течение 6 часов. (Литейное производство, №5, 2015, стр. 19-25).A known method of removing polymer models made of foamed polystyrene, using solvents such as: turpentine, acetone, white spirit, solvent No. 646. The disadvantages of the method are: firstly, the shedding of the front layer of the mold resulting from the impregnation of the front layers with the resulting viscous gel; secondly , in air, the gel completely solidifies, turning into a transparent mass, as a result of the chemical interaction of expanded polystyrene with a solvent, and during thermal firing of the molds, it leads to the precipitation of thermal decomposition products of the gel-like fraction on the inner surfaces of the mold; thirdly , after pouring the metal into such molds, at the “metal-mould” contact boundary, there is a significant zone of gas porosity (up to 100 microns), which was caused by intense gas evolution at the time of pouring the metal; fourthly , in the fight against the gas porosity of castings, the method provides for a significant complication of the technology, expressed in two-stage drying of molds (1st stage in air for 48 hours, 2nd stage at 300 ° C for 3 hours) and subsequent high-temperature firing forms at a temperature of 900°C for 6 hours. (Foundry, No. 5, 2015, pp. 19-25).
Известен способ удаления пенополистироловых модели из керамических форм в вакууме в два этапа, когда на первом этапе осуществляют вакуумирование формы при остаточном давлении не более 10 мм рт. ст. и производят нагрев формы до 90-95°С в течение 1 часа, а на втором этапе повышают температуру до 200-210°С и выдерживают форму при этой температуре в течение 1,5 часов. Сложность и продолжительность выбранной схемы удаления пенополистироловых модели из керамических форм являются недостатками способа (Патент RU2020043, МПК В22D 29/00; В22С 7/02, публ. 30.09.1994).A known method of removing polystyrene models from ceramic molds in a vacuum in two stages, when at the first stage the mold is evacuated at a residual pressure of not more than 10 mm Hg. Art. and the mold is heated to 90-95°C for 1 hour, and at the second stage the temperature is raised to 200-210°C and the mold is kept at this temperature for 1.5 hours. The complexity and duration of the selected scheme for removing polystyrene foam models from ceramic molds are the disadvantages of the method (Patent RU2020043, IPC B22D 29/00; B22C 7/02, publ. 09/30/1994).
Известен способ выплавления модельного состава из керамической формы, направленный на исключение трещинообразования и разрушения керамической формы, включающий нагрев формы и модельного состава до расплавления наружного слоя модельного состава с образованием жидкого компенсационного слоя между формой и твердой частью модельного состава, при этом, модельный состав нагревают до температуры, при которой его вязкость в компенсационном слое соответствует условию ν≤106×σ×К, где ν - вязкость модельного состава, Па×с; σ - прочность форы, МПа; К - проницаемость формы, м2. Недостатками способа являются: во-первых, его несостоятельность при бойлерклавном способе удаления полимерных модели из керамической формы; во-вторых, способ опробован на модельной композиции ПС50:50, которая устарела и в современных условиях не применяется; в-третьих, способ не указывает метод нагрева форм и время удаления массы (Патент RU2020810, МПК В22С 9/04, публ. 10.01.2004).A method is known for melting a model composition from a ceramic mold, aimed at eliminating cracking and destruction of the ceramic mold, including heating the mold and the model composition until the outer layer of the model composition melts with the formation of a liquid compensation layer between the mold and the solid part of the model composition, while the model composition is heated to temperature at which its viscosity in the compensation layer corresponds to the condition ν≤10 6 ×σ×K, where ν is the viscosity of the model composition, Pa×s; σ - handicap strength, MPa; K is the permeability of the form, m 2 . The disadvantages of the method are: firstly , its inconsistency in the boilerclave method of removing polymer models from a ceramic mold; secondly , the method was tested on the PS50:50 model composition, which is outdated and is not used in modern conditions; thirdly, the method does not indicate the method of heating the molds and the time of removal of the mass (Patent RU2020810, IPC B22C 9/04, published on January 10, 2004).
В качестве прототипа предлагаемому изобретению выбран наиболее близкий по технической сущности способ удаления стереолитографической модели из керамической формы, когда на выжигаемую стереолитографическую модель наносят разделительное покрытие, состоящее из воска или парафин-стеаринового состава (25% мас.), растворенного в органическом растворителе (75% мас.), при этом толщина наносимого покрытия составляет 0,015-0,05 мм. Указанный способ направлен на предотвращение коробления лицевого слоя формы, возникающего в результате термического расширения стереолитографической модели при ее выжигании. Недостатками способа являются: во-первых, его принадлежность к литью по выжигаемым моделям; во-вторых, стереолитографические модели при выжигании оставляют в форме большое количество золы; в-третьих, способ не пригоден для бойлерклавного удаления модельного блока; в-четвертых, тонкий слой разделительного покрытия спасает от коробления и разрушения исключительно лицевой слой формы (Патент RU2299780, МПК В22С 9/04, публ. 20.08.2006).As a prototype of the proposed invention, the method closest in technical essence to removing a stereolithographic model from a ceramic mold is selected, when a release coating is applied to the burned-out stereolithographic model, consisting of wax or paraffin-stearin composition (25% wt.), Dissolved in an organic solvent (75% wt.), while the thickness of the applied coating is 0.015-0.05 mm. This method is aimed at preventing warping of the front layer of the mold resulting from thermal expansion of the stereolithographic model during its burning. The disadvantages of the method are: firstly , its belonging to casting on burnt models; secondly , stereolithographic models, when burned, leave a large amount of ash in the form; thirdly, the method is not suitable for boilerclave removal of the model block; fourthly , a thin layer of separating coating saves only the front layer of the mold from warping and destruction (Patent RU2299780, IPC V22C 9/04, publ. 08/20/2006).
В большинстве случаев, бойлерклавная обработка керамических форм с наличием полимерных выращенных 3D-моделей, например, из полистирола марки PrimeCast® 101, заканчивается их разрушением, что связано с процессом расширения полистирольной модели при нагреве в бойлерклаве и отсутствием компенсационного зазора между полистирольной моделью и формой, характерного при вытапливании восковых моделей, при этом, даже большое количество вентиляционных отверстий, установленных на полимерной модели, далеко не всегда спасает форму от разрушения.In most cases, boilerclave processing of ceramic molds with the presence of polymer-grown 3D models, for example, from PrimeCast® 101 polystyrene, ends with their destruction, which is associated with the expansion of the polystyrene model when heated in the boilerclave and the absence of a compensation gap between the polystyrene model and the mold, typical when melting wax models, while even a large number of ventilation holes installed on a polymer model does not always save the form from destruction.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения, и невозможно обеспечить при использовании прототипа, является непригодность бойлерклавного способа удаления выжигаемых полимерных моделей из керамических форм, в части получения литейных форм без их разрушения.The technical problem, the solution of which is provided by the implementation of the present invention, and cannot be provided by using the prototype, is the unsuitability of the boilerclave method for removing burnt polymer patterns from ceramic molds, in terms of obtaining molds without destroying them.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение разрушения керамических форм при бойлерклавном способе удаления из них выжигаемых полимерных моделей, получение керамических форм без разрушения, снижение брака отливок, использование недорогих и доступных материалов, снижение расходов на производство.The technical objective of the invention is to eliminate the destruction of ceramic molds in the boilerclave method of removing burnt polymer models from them, to obtain ceramic molds without destruction, to reduce the rejection of castings, to use inexpensive and affordable materials, and to reduce production costs.
Техническая проблема решается тем, что в способе изготовления керамической формы по выжигаемой полимерной модели в литье по выплавляемым моделям, включающем подготовку, как минимум, одной выжигаемой полимерной модели, на наружном торцевом контуре которой формируют компенсационный зазор, сборку модельного блока, на котором сформирована керамическая форма, удаление восковой составляющей модельного блока, предварительную прокалку керамической формы, выжигание полимерной модели, при этом, модельный блок содержит, как минимум, одну выжигаемую полимерную модель, размещенную на восковой литниково-питающей системе, согласно изобретению, перед осуществлением подготовки выжигаемой полимерной модели к сборке в модельный блок, поверхность выжигаемой полимерной модели пропитывают расплавом с температурой 65-75°С, при этом, обеспечивают удаление восковой составляющей модельного блока в бойлерклаве, а предварительную прокалку керамической формы проводят одновременно с выжиганием полимерной модели модельного блока при температуре 740-750°С в течение 3-4 часов.The technical problem is solved by the fact that in the method of manufacturing a ceramic mold according to a burnt-out polymer model in investment casting, including the preparation of at least one burnt-out polymer model, on the outer end contour of which a compensation gap is formed, the assembly of a model block on which a ceramic mold is formed , removal of the wax component of the model block, pre-calcination of the ceramic mold, burning out of the polymer model, while the model block contains at least one burnt-out polymer model placed on the wax gate-feeding system, according to the invention, before preparing the burnt-out polymer model for assembly into the model block, the surface of the polymer model to be burnt is impregnated with a melt at a temperature of 65-75°C, while the wax component of the model block is removed in the boilerclave, and the preliminary calcination of the ceramic mold is carried out simultaneously with the burning of the polymer model of the mod spruce block at a temperature of 740-750°C for 3-4 hours.
Кроме того, согласно изобретению, в качестве полимерной выжигаемой модели используют полистирольные или полиметилметакрилатовые, или полиамидные модели, полученные с применением аддитивных технологий.In addition, according to the invention, polystyrene or polymethyl methacrylate or polyamide models obtained using additive technologies are used as a polymer burn-out model.
Кроме того, согласно изобретению , поверхность полимерной выжигаемой модели пропитывают в расплаве ненаполненного воска.In addition, according to the invention , the surface of the polymer burn-out model is impregnated in an unfilled wax melt.
Кроме того, согласно изобретению , поверхность полимерной выжигаемой модели пропитывают в расплаве парафина.In addition, according to the invention , the surface of the polymer model being burned is impregnated in paraffin melt.
Кроме того, согласно изобретению , поверхность полимерной выжигаемой модели пропитывают в пропитывающем расплаве методом погружения.In addition, according to the invention , the surface of the polymer burnout model is impregnated in the impregnating melt by immersion.
Кроме того, согласно изобретению , полимерную выжигаемую модель перед погружением в пропитывающий расплав подогревают до температуры пропитывающего расплава.In addition, according to the invention , the polymer burn-out model is heated to the temperature of the impregnating melt before immersion in the impregnating melt.
Кроме того, согласно изобретению , в качестве воска для формирования компенсационного зазора, используют монтажный или исходный модельный воск, или очищенный воск.In addition, according to the invention , mounting or initial model wax, or purified wax, is used as a wax for forming a compensation gap.
Кроме того, согласно изобретению , толщина воска, обеспечивающая формирование компенсационного зазора на наружном торцевом контуре выжигаемой полимерной модели, определяют опытным путем.In addition, according to the invention , the thickness of the wax, which ensures the formation of a compensation gap on the outer end contour of the burnt-out polymer model, is determined empirically.
Способ изготовления керамической формы по выжигаемой полимерной модели в литье по выплавляемым моделям включает подготовку выжигаемой полимерной модели, сборку модельного блока, на котором сформирована керамическая форма, удаление восковой составляющей модельного блока в бойлерклаве и дальнейшую предварительную прокалку керамической формы, совмещенной с выжиганием полимерной модели модельного блока, при этом, модельный блок содержит, как минимум, одну выжигаемую полимерную модель, размещенную на восковой литниково-питающей системе, при этом, подготовку выжигаемой полимерной модели производят по следующим режимам и в следующем порядке:A method for manufacturing a ceramic mold based on a burnt-out polymer model in lost-wax casting includes preparing a burned-out polymer model, assembling a model block on which the ceramic mold is formed, removing the wax component of the model block in a boiler clave, and further pre-calcination of the ceramic mold combined with burning out the polymer model of the model block , at the same time, the model block contains at least one burnt-out polymer model placed on the wax gating-feeding system, while the preparation of the burnt-out polymer model is carried out according to the following modes and in the following order:
- модель обдувают сжатым воздухом;- the model is blown with compressed air;
- модель подогревают в термостате до температуры пропитывающего расплава;- the model is heated in a thermostat to the temperature of the impregnating melt;
- модель целиком погружают в пропитывающий расплав и выдерживают в нем до полного удаления пузырьков, исходящих из модели;- the model is completely immersed in the impregnating melt and kept in it until the bubbles emanating from the model are completely removed;
- модель, пропитанную в расплаве, помещают в термостат для удаления излишков расплава;- the model soaked in the melt is placed in a thermostat to remove excess melt;
- при помощи абразивных шкурок зачищают поверхности модели с целью обеспечения требуемой шероховатости поверхности будущей отливки;- with the help of abrasive skins, the surface of the model is cleaned in order to ensure the required surface roughness of the future casting;
- на наружном торцевом контуре модели формируют компенсационный зазор за счет приплавления калиброванных восковых элементов;- on the outer end contour of the model, a compensation gap is formed by melting calibrated wax elements;
- зачищают места сплавления и заделывают дефекты, после чего модель собирается в модельный блок.- they clean the places of fusion and close up the defects, after which the model is assembled into a model block.
Таким образом, требуемая шероховатость поверхности будущей отливки обеспечивается за счет шлифовки абразивными шкурками пропитанной расплавом полимерной модели, при этом, для исключения разрушения керамической формы, связанного с расширением полимерной модели при ее нагреве в бойлерклаве, по наружному торцу полимерной модели наносят слой воска, который под воздействием горячего пара в бойлерклаве плавится с образованием жидкого компенсационного слоя, возникающего между формой и твердой полимерной частью модельного блока. Таким образом, к моменту начала размягчения полимерной модели (температура размягчения более 90°С), вокруг нее успевает образоваться жидкий компенсационный слой воскового состава (температура плавления 45-75°С), который компенсирует объемное расширение полимерной модели, нивелируя давление расплавленного полимера на внутреннюю стенку литейной формы, тем самым избавляя форму от разрушения, при этом, по мере плавления восковой составляющей ЛПС, расплав воска на наружном торцевом контуре модели частично удаляется из компенсационного слоя, а частично, проникает в поры формы.Thus, the required surface roughness of the future casting is provided by grinding the melt-impregnated polymer model with abrasive skins, while, in order to prevent the destruction of the ceramic mold associated with the expansion of the polymer model when it is heated in a boilerclave, a layer of wax is applied to the outer end of the polymer model, which under under the influence of hot steam in the boilerclave, it melts with the formation of a liquid compensation layer that appears between the mold and the solid polymer part of the model block. Thus, by the time the polymer model begins to soften (softening temperature is more than 90°C), a liquid compensation layer of wax composition (melting point 45-75°C) has time to form around it, which compensates for the volumetric expansion of the polymer model, leveling the pressure of the molten polymer on the internal the wall of the mold, thereby saving the mold from destruction, while, as the wax component of the LPS melts, the wax melt on the outer end contour of the model is partially removed from the compensation layer, and partially penetrates into the pores of the mold.
На фиг.1, 2 представлена схема нанесения воска 2 по наружному торцу полимерной выжигаемой модели 1. В отличие от прототипа, предлагаемый способ обеспечивает целостность керамической формы при бойлерклавном способе удаления из нее модельного блока, содержащего полимерную выжигаемую модель и осуществляется следующим образом.Figure 1, 2 shows a diagram of the application of
Перед сборкой модельного блока, содержащего, как минимум, одну полимерную выжигаемую модель отливки 1, полимерная модель пропитывается в инфильтрационном расплаве, зачищается абразивными шкурками до требуемых значений шероховатости поверхности отливки, по торцевому периметру модели наносится слой воска 2, затем на модели заделываются дефекты, после чего производится сборка модельного блока, литниково-питающая система которого выполнена из воска, при этом, подготовку выжигаемой полимерной модели производят по следующим режимам и в следующем порядке:Before assembling a model block containing at least one polymer burn-out model of the casting 1, the polymer model is impregnated in the infiltration melt, cleaned with abrasive skins to the required values of the surface roughness of the casting, a layer of
- модель обдувают сжатым воздухом;- the model is blown with compressed air;
- модель подогревают в термостате до температуры пропитывающего расплава 65-75°С для исключения разрушения выжигаемой полимерной модели от термоудара;- the model is heated in a thermostat to the temperature of the impregnating melt of 65-75°C to prevent the destruction of the burnt-out polymer model from thermal shock;
- модель целиком погружают в пропитывающий расплав и выдерживают в нем до полного удаления пузырьков, исходящих из модели;- the model is completely immersed in the impregnating melt and kept in it until the bubbles emanating from the model are completely removed;
- модель, пропитанную в расплаве, помещают на 20-30 минут в термостат, нагретый до температуры 60-65°С для удаления излишков расплава;- the model soaked in the melt is placed for 20-30 minutes in a thermostat heated to a temperature of 60-65°C to remove excess melt;
- при помощи абразивных шкурок зачищают поверхности модели с целью обеспечения требуемой шероховатости поверхности будущей отливки;- with the help of abrasive skins, the surface of the model is cleaned in order to ensure the required surface roughness of the future casting;
- на наружном торцевом контуре модели формируют компенсационный зазор за счет проплавления калиброванных восковых элементов;- on the outer end contour of the model, a compensation gap is formed due to the penetration of calibrated wax elements;
- зачищают места сплавления и заделывают дефекты, после чего модель собирается в модельный блок. Вокруг модельного блока формируется огнеупорная форма после чего в бойлерклаве из литейной формы удаляется восковая составляющая модельного блока, а сама форма, с наличием в ее полости расплавленной полимерной модели, подвергается предварительной прокалке, совмещенной с выжиганием полистирольной составляющей модельного блока при температуре 740-750°С в течение 3-4 часов. На этом процесс изготовления керамической формы по выжигаемой полимерной модели в литье по выплавляемым моделям завершается.- they clean the places of fusion and close up the defects, after which the model is assembled into a model block. A refractory mold is formed around the model block, after which the wax component of the model block is removed from the mold in the boilerclave, and the mold itself, with the presence of a molten polymer model in its cavity, is subjected to preliminary calcination, combined with burning out the polystyrene component of the model block at a temperature of 740-750 ° C within 3-4 hours. This completes the process of manufacturing a ceramic mold according to a burnt-out polymer model in investment casting.
Если перед осуществлением подготовки выжигаемой полимерной модели к сборке в модельный блок, поверхность выжигаемой полимерной модели пропитывают расплавом с температурой менее 65°С, то проявляется неспособность расплава к глубокому проникновению в ячеистую структуру выжигаемой полимерной модели.If before preparing the burnt-out polymer model for assembly into a model block, the surface of the burnt-out polymer model is impregnated with a melt with a temperature of less than 65°C, then the melt is incapable of deep penetration into the cellular structure of the burnt-out polymer model.
Если перед осуществлением подготовки выжигаемой полимерной модели к сборке в модельный блок, поверхность выжигаемой полимерной модели пропитывают расплавом с температурой более 75°С, то велика вероятность деформации и коробления выжигаемой полимерной модели.If, before preparing the burnt-out polymer model for assembly into a model block, the surface of the burnt-out polymer model is impregnated with a melt with a temperature of more than 75°C, then there is a high probability of deformation and warping of the burnt-out polymer model.
Операция предварительной прокалки керамических форм, проводимая совместно с выжиганием полистирольной составляющей модельного блока, осуществляется при температуре 740-750°С в течении 3-4 часов что обеспечивает гарантированное удаление полимерной модели, кристаллизационной воды и органической составляющей восков, при этом, разброс значений температуры в пределах ±5°С является инструментальным и обеспечивается средствами контроля и управления.The operation of preliminary calcination of ceramic molds, carried out together with the burning of the polystyrene component of the model block, is carried out at a temperature of 740-750 ° C for 3-4 hours, which ensures the guaranteed removal of the polymer model, crystallization water and the organic component of waxes, while the spread of temperature values in within ±5°C is instrumental and is provided by means of control and management.
Если время проведения предварительной прокалки керамических форм, совмещенной с выжиганием полистирольной составляющей модельного блока, составляет менее 3 часов, то существует вероятность не полного удаления вредных примесей при этом, выжигание в течение 4 часов обеспечивает гарантированное удаление вредных примесей без снижения общей производительности процесса.If the time of pre-calcination of ceramic molds, combined with the burning out of the polystyrene component of the model block, is less than 3 hours, then there is a possibility of incomplete removal of harmful impurities in this case, burning for 4 hours ensures the guaranteed removal of harmful impurities without reducing the overall productivity of the process.
При этом в качестве полимерной выжигаемой модели используют полистирольные или полиметилметакрилатовые, или полиамидные модели, полученные с применением аддитивных технологий.At the same time, polystyrene or polymethyl methacrylate or polyamide models obtained using additive technologies are used as a polymeric burnt out model.
При этом поверхность полимерной выжигаемой модели пропитывают в расплаве ненаполненного воска для инфильтрации, например, марки J1210 по ТУ0255-002-03406062.At the same time, the surface of the polymer burn-out model is impregnated in a melt of unfilled wax for infiltration, for example, brand J1210 according to TU0255-002-03406062.
При этом поверхность полимерной выжигаемой модели пропитывается в расплаве парафина, например, марок П1 или П2 по ГОСТ23689.In this case, the surface of the polymer model being burned out is impregnated in a paraffin melt, for example, grades P1 or P2 according to GOST 23689.
При этом поверхность полимерной выжигаемой модели пропитывается в пропитывающем расплаве методом погружения.In this case, the surface of the polymer model being burned out is impregnated in the impregnating melt by immersion.
При этом полимерную выжигаемую модель перед погружением в пропитывающий расплав подогревают до температуры пропитывающего расплава для исключения разрушения выжигаемой полимерной модели от термоудара.At the same time, the polymer burn-out model is heated to the temperature of the impregnating melt before immersion in the impregnating melt in order to prevent destruction of the burn-out polymer model from thermal shock.
При этом в качестве воска для формирования компенсационного зазора, используют монтажный или исходный модельный воск, или очищенный воск.In this case, as a wax for the formation of a compensation gap, a mounting or initial model wax, or purified wax, is used.
При этом толщина воска, обеспечивающая формирование компенсационного зазора на наружном торцевом контуре выжигаемой полимерной модели, определяется опытным путем и устанавливается по результатам проведения пробных тестов, исходя из конкретных габаритов выжигаемых полимерных моделей.In this case, the thickness of the wax, which ensures the formation of a compensation gap on the outer end contour of the burnt-out polymer model, is determined empirically and is established based on the results of trial tests, based on the specific dimensions of the burnt-out polymer models.
Предлагаемое изобретение исключает разрушение керамической формы при бойлерклавном способе удалении из нее восковой составляющей и при наличии выжигаемых полимерных моделей, повышает качество будущих отливок деталей, снижает расходы на производство, за счет снижения брака керамических форм, при этом используются недорогие и доступные материалы, а технологический процесс, основанный на использовании предложенного изобретения, прост, доступен и не претерпевает коренных изменений.The present invention excludes the destruction of the ceramic mold during the boilerclave method of removing the wax component from it and in the presence of burnt-out polymer models, improves the quality of future castings of parts, reduces production costs, by reducing the rejection of ceramic molds, while using inexpensive and affordable materials, and the technological process , based on the use of the proposed invention, is simple, accessible and does not undergo fundamental changes.
Приведены примеры осуществления изобретения.Examples of implementation of the invention are given.
Пример 1. Изготовили партию керамических форм с использованием воскового модельного блока, содержащего одну выжигаемую полистирольную модель отливки «Обечайка наружная передняя» с габаритами 128×154мм и толщиной полотна 1,2 мм (Фиг. 1), при этом, подготовку выжигаемой полимерной модели производили по следующим режимам и в следующем порядке:Example 1. A batch of ceramic molds was made using a wax model block containing one burnt-out polystyrene model of the casting "Outer front shell" with dimensions 128 × 154 mm and a web thickness of 1.2 mm (Fig. 1), while the preparation of the burned-out polymer model was carried out according to the following modes and in the following order:
- модель обдули сжатым воздухом;- the model was blown with compressed air;
- модель подогрели в термостате до температуры пропитывающего расплава 65°С;- the model was heated in a thermostat to the temperature of the impregnating melt 65°C;
- в качестве пропитывающего расплава использовали расплав ненаполненного воска, нагретого до температуры 65°С;- as an impregnating melt, an unfilled wax melt heated to a temperature of 65°C was used;
- модель погружали в пропитывающий расплав с температурой 65°С и выдерживали в нем до полного удаления пузырьков, исходящих из модели;- the model was immersed in an impregnating melt with a temperature of 65°C and kept in it until the bubbles coming from the model were completely removed;
- модель, пропитанную в расплаве, помещали на 30 минут в термостат, нагретый до температуры 75°С для удаления излишков расплава;- the model soaked in the melt was placed for 30 minutes in a thermostat heated to a temperature of 75°C to remove excess melt;
- при помощи абразивных шкурок зачищали поверхности модели с целью обеспечения шероховатости поверхности будущей отливки на уровне Ra12,5;- with the help of abrasive skins, the surfaces of the model were cleaned in order to ensure the surface roughness of the future casting at the level of Ra12.5;
- на трех смежных торцевых поверхностях выжигаемой полистирольной модели наносили слой модельного воска марки «КС3898NRR» толщиной 3 мм с температурой плавления около 75°С;- on three adjacent end surfaces of the burnt-out polystyrene model, a layer of model wax of the brand "KS3898NRR" was applied with a thickness of 3 mm with a melting point of about 75°C;
- после зачистки мест сплавления и заделки дефектов, модель собрали на восковый модельный блок.- after cleaning the fusion points and repairing defects, the model was assembled on a wax model block.
Вокруг модельного блока сформировали керамическую форму после чего в бойлерклаве из литейной формы удалили восковую составляющую модельного блока, а саму форму, с наличием в ее полости расплавленной полимерной модели, подвергли предварительной прокалке, совмещенной с выжиганием полистирольной составляющей модельного блока при температуре 740°С в течение 4 часов.A ceramic mold was formed around the model block, after which the wax component of the model block was removed from the mold in the boilerclave, and the mold itself, with the presence of a molten polymer model in its cavity, was subjected to preliminary calcination, combined with burning out the polystyrene component of the model block at a temperature of 740 ° C for 4 hours.
Пример 2. Изготовили партию керамических форм с использованием воскового модельного блока, содержащего одну выжигаемую полистирольную модель отливки «Обечайка внутренняя задняя» с габаритами 167×196 мм и толщиной полотна 1,2 мм (Фиг. 2), при этом, подготовку выжигаемой полимерной модели производили по следующим режимам и в следующем порядке:Example 2. A batch of ceramic molds was made using a wax model block containing one burnt-out polystyrene model of the casting "Internal rear shell" with dimensions of 167 × 196 mm and a web thickness of 1.2 mm (Fig. 2), while preparing a burnt-out polymer model produced according to the following modes and in the following order:
- модель обдули сжатым воздухом;- the model was blown with compressed air;
- модель подогрели в термостате до температуры пропитывающего расплава 70°С;- the model was heated in a thermostat to the temperature of the impregnating melt 70°C;
- в качестве пропитывающего расплава использовали расплав ненаполненного воска, нагретого до температуры 70°С;- as an impregnating melt, a melt of unfilled wax heated to a temperature of 70°C was used;
- модель погружали в пропитывающий расплав с температурой 70°С и выдерживали в нем до полного удаления пузырьков, исходящих из модели;- the model was immersed in an impregnating melt with a temperature of 70°C and kept in it until the bubbles coming from the model were completely removed;
- модель, пропитанную у в расплаве, помещали на 25 минут в термостат, нагретый до температуры 65°С для удаления излишков расплава;- the model soaked in the melt was placed for 25 minutes in a thermostat heated to a temperature of 65°C to remove excess melt;
- при помощи абразивных шкурок зачищали поверхности модели с целью обеспечения шероховатости поверхности будущей отливки на уровне Ra12,5;- with the help of abrasive skins, the surfaces of the model were cleaned in order to ensure the surface roughness of the future casting at the level of Ra12.5;
- на трех смежных торцевых поверхностях выжигаемой полистирольной модели наносили слой очищенного воска марки «RUNNER+» толщиной 4 мм с температурой плавления около 70°С;- on three adjacent end surfaces of the burnt-out polystyrene model, a layer of purified wax of the RUNNER + brand was applied with a thickness of 4 mm with a melting point of about 70°C;
- после зачистки мест сплавления и заделки дефектов, модель собрали на восковый модельный блок.- after cleaning the fusion points and repairing defects, the model was assembled on a wax model block.
Вокруг модельного блока сформировали керамическую форму после чего в бойлерклаве из литейной формы удалили восковую составляющую модельного блока, а саму форму, с наличием в ее полости расплавленной полимерной модели, подвергли предварительной прокалке, совмещенной с выжиганием полистирольной составляющей модельного блока при температуре 745°С в течение 3 часов.A ceramic mold was formed around the model block, after which the wax component of the model block was removed from the mold in the boilerclave, and the mold itself, with the presence of a molten polymer model in its cavity, was subjected to preliminary calcination combined with burning out the polystyrene component of the model block at a temperature of 745 ° C for 3 hours.
Пример 3. Изготовили партию керамических форм с использованием воскового модельного блока, содержащего одну выжигаемую полистирольную модель отливки «Обечайка наружная задняя» с габаритами 196×211 мм и толщиной полотна 1,2 мм (Фиг. 2), при этом, подготовку выжигаемой полимерной модели производили по следующим режимам и в следующем порядке:Example 3. A batch of ceramic molds was made using a wax model block containing one burnt-out polystyrene model of the casting "Outer back shell" with dimensions of 196 × 211 mm and a web thickness of 1.2 mm (Fig. 2), while preparing a burnt-out polymer model produced according to the following modes and in the following order:
- модель обдули сжатым воздухом;- the model was blown with compressed air;
- модель подогрели в термостате до температуры пропитывающего расплава 65°С;- the model was heated in a thermostat to the temperature of the impregnating melt 65°C;
- в качестве пропитывающего расплава использовали расплав парафина, нагретого до температуры 65°С;- as an impregnating melt used a melt of paraffin, heated to a temperature of 65°C;
- модель погружали в пропитывающий расплав с температурой 65°С и выдерживали в нем до полного удаления пузырьков, исходящих из модели;- the model was immersed in an impregnating melt with a temperature of 65°C and kept in it until the bubbles coming from the model were completely removed;
- модель, пропитанную в расплаве, помещали на 20 минут в термостат, нагретый до температуры 65°С для удаления излишков расплава;- the model soaked in the melt was placed for 20 minutes in a thermostat heated to a temperature of 65°C to remove excess melt;
- при помощи абразивных шкурок зачищали поверхности модели с целью обеспечения шероховатости поверхности будущей отливки на уровне Ra12,5;- with the help of abrasive skins, the surfaces of the model were cleaned in order to ensure the surface roughness of the future casting at the level of Ra12.5;
- на трех смежных торцевых поверхностях выжигаемой полистирольной модели наносили слой ремонтного воска марки «Эрговакс-201» толщиной 4,5 мм с температурой плавления около 45°С;- on three adjacent end surfaces of the burnt-out polystyrene model, a layer of repair wax of the Ergovax-201 brand was applied with a thickness of 4.5 mm with a melting point of about 45°C;
- после зачистки мест сплавления и заделки дефектов, модель собрали на восковый модельный блок.- after cleaning the fusion points and repairing defects, the model was assembled on a wax model block.
Вокруг модельного блока сформировали керамическую форму после чего в бойлерклаве из литейной формы удалили восковую составляющую модельного блока, а саму форму, с наличием в ее полости расплавленной полимерной модели, подвергли предварительной прокалке, совмещенной с выжиганием полистирольной составляющей модельного блока при температуре 750°С в течение 3,5 часов.A ceramic mold was formed around the model block, after which the wax component of the model block was removed from the mold in the boilerclave, and the mold itself, with the presence of a molten polymer model in its cavity, was subjected to preliminary calcination combined with burning out the polystyrene component of the model block at a temperature of 750 ° C for 3.5 hours.
Положительный технический результат, выражающийся в отсутствии разрушения керамических форм, получен во всех приведенных примерах осуществления. По заявленному способу успешно проведены экспериментальные работы, способ используется в производстве.A positive technical result, expressed in the absence of destruction of ceramic molds, was obtained in all the above examples of implementation. According to the claimed method, experimental work has been successfully carried out, the method is used in production.
Таким образом, предлагаемое изобретение с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками обеспечивает получение литейных керамических форм без разрушения, тем самым способствуя повышению качества будущих отливок деталей, позволяет снизить расходы на производство за счет снижения брака керамических форм.Thus, the proposed invention with the above distinctive features, in combination with known features, provides for the production of ceramic casting molds without destruction, thereby improving the quality of future castings of parts, and reduces production costs by reducing the rejection of ceramic molds.
Claims (8)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2781943C1 true RU2781943C1 (en) | 2022-10-21 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB999316A (en) * | 1962-10-01 | 1965-07-21 | Howe Sound Co | Improvements in or relating to heat-disposable foundry patterns |
| DE1233104B (en) * | 1965-01-20 | 1967-01-26 | Gruenzweig & Hartmann | Lost casting model provided with a cover, especially made of foamed plastic |
| SU722654A1 (en) * | 1978-10-02 | 1980-03-25 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Литейного Машиностроения, Литейной Технологии И Автоматизации Литейного Производства Харьковский Филиал | Micropore and microirregularity filler for foam polyst ene patterns |
| SU865489A1 (en) * | 1979-08-15 | 1981-09-23 | Предприятие П/Я Р-6762 | Method of making undetachable ceramic moulds by the investment pattern technique |
| RU2299780C2 (en) * | 2005-03-09 | 2007-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Casting mold making method |
| DE102009033170A1 (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Lost pattern casting model used for casting of cast parts, comprises one or multiple segments, where each segment is made of plastic film of predetermined hardness |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB999316A (en) * | 1962-10-01 | 1965-07-21 | Howe Sound Co | Improvements in or relating to heat-disposable foundry patterns |
| DE1233104B (en) * | 1965-01-20 | 1967-01-26 | Gruenzweig & Hartmann | Lost casting model provided with a cover, especially made of foamed plastic |
| SU722654A1 (en) * | 1978-10-02 | 1980-03-25 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Литейного Машиностроения, Литейной Технологии И Автоматизации Литейного Производства Харьковский Филиал | Micropore and microirregularity filler for foam polyst ene patterns |
| SU865489A1 (en) * | 1979-08-15 | 1981-09-23 | Предприятие П/Я Р-6762 | Method of making undetachable ceramic moulds by the investment pattern technique |
| RU2299780C2 (en) * | 2005-03-09 | 2007-05-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Сатурн" | Casting mold making method |
| DE102009033170A1 (en) * | 2009-07-13 | 2011-01-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Lost pattern casting model used for casting of cast parts, comprises one or multiple segments, where each segment is made of plastic film of predetermined hardness |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2299111C2 (en) | Method (variants) and apparatus for making casting mold for casting with use of investment patterns and method for casting with use of investment patterns (variants) | |
| US5505250A (en) | Investment casting | |
| US7246652B2 (en) | Ceramic core recovery method | |
| CN104907492A (en) | Making method of surface double-walled hollow turbine blade | |
| RU2766221C2 (en) | Combination method for casting on smelted models | |
| CN109396349A (en) | A kind of investment precision casting technology of small thin-wall | |
| US3996991A (en) | Investment casting method | |
| CN105583364A (en) | Casting technology for forming small-size complex cavity of titanium alloy casting | |
| US3094751A (en) | Method of form removal from precision casting shells | |
| RU2781943C1 (en) | Method for manufacturing a ceramic mold according to a burnt-out polymer model in investment casting | |
| US3153826A (en) | Precision casting molds and techniques | |
| JP2016107275A (en) | Mold wash composition for lost foam pattern | |
| CN107812883B (en) | A kind of ceramic shell preparation method for eliminating conjuncted blade blade thermal center | |
| RU2772531C1 (en) | Method for removing a burnt-out polymer model from a ceramic mold in investment casting | |
| KR100807779B1 (en) | Manufacture method of recuperator and thereof product | |
| GB2148760A (en) | Casting metal in a sand backed shell mould | |
| US3339622A (en) | Method of removing patterns from investment molds | |
| CN105899309A (en) | Slurry for forming mold, mold and method for producing mold | |
| CN107297459A (en) | Using the fusible pattern Rapid casting process of the stainless steel impeller of 3D printing full mold mould | |
| CN112642991A (en) | Propeller blade production process based on precision casting | |
| KR100893960B1 (en) | Method for producing a light-alloy bearing bush with a rough external surface | |
| RU2772536C1 (en) | Method for removing a model block from a ceramic mold in investment casting | |
| JP4623465B2 (en) | Self-hardening mold making using disappearance model | |
| RU2161545C2 (en) | Method of manufacturing full form from photopolymerizing materials | |
| JPH0237937A (en) | Precision casting method for casting having narrow mouth hollow part |