RU2803907C1 - Suspension for damping layer of ceramic moulds in investment casting (options) - Google Patents
Suspension for damping layer of ceramic moulds in investment casting (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2803907C1 RU2803907C1 RU2022133253A RU2022133253A RU2803907C1 RU 2803907 C1 RU2803907 C1 RU 2803907C1 RU 2022133253 A RU2022133253 A RU 2022133253A RU 2022133253 A RU2022133253 A RU 2022133253A RU 2803907 C1 RU2803907 C1 RU 2803907C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- binder
- casting
- alkaline water
- damping layer
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления демпфирующего слоя в составе керамических форм для литья по выплавляемым моделям при производстве отливок из жаропрочных сплавов, склонных к образованию «горячих» трещин.The invention relates to foundry production and can be used for the manufacture of a damping layer as part of ceramic molds for investment casting in the production of castings from heat-resistant alloys prone to the formation of “hot” cracks.
Общеизвестно, что литейная керамическая форма является основной причиной образования «горячих» трещин на теле отливок. Трещины в отливках образуются в момент кристаллизации и охлаждения расплава в жесткой (мало податливой) литейной керамической форме в результате возникающих напряжений, что связано с прохождением затрудненной усадки сплава. Существуют способы борьбы с образованием «горячих» трещин за счет совершенствования технологии изготовления литейных керамических форм.It is well known that the ceramic mold is the main cause of the formation of “hot” cracks on the body of castings. Cracks in castings are formed at the moment of crystallization and cooling of the melt in a rigid (low-yield) ceramic casting mold as a result of stresses that arise, which is associated with the passage of difficult shrinkage of the alloy. There are ways to combat the formation of “hot” cracks by improving the technology for manufacturing ceramic casting molds.
Так известен способ быстрого формирования керамической оболочковой формы для литья по выплавляемым моделям, в составе которой присутствуют органические выгораемые волокна (Патент US № 6814131, МПК: B22C 1/00, B22C 1/08, B22C 7/02, B22C 9/04, публ. 09.11.2004). Способ включает в себя:There is a well-known method for quickly forming a ceramic shell mold for investment casting, which contains organic burnable fibers (US Patent No. 6814131, IPC: B22C 1/00, B22C 1/08, B22C 7/02, B22C 9/04, publ. 09.11.2004). The method includes:
- приготовление суспензии лицевого слоя из сухой смеси следующего состава, мас%:- preparation of a suspension of the front layer from a dry mixture of the following composition, wt%:
сухая смесь смешивается с водно-коллоидным связующим с образованием огнеупорной суспензии, которая используется при формировании лицевого слоя форм.the dry mixture is mixed with a water-colloidal binder to form a refractory suspension, which is used to form the front layer of the molds.
- приготовление суспензии для последующих слоев из сухой смеси следующего состава, мас%:- preparation of a suspension for subsequent layers from a dry mixture of the following composition, wt%:
сухая смесь смешивается с водно-коллоидным связующим с образованием огнеупорной суспензии, которая используется при формировании последующих слоев форм. При этом, в качестве огнеупорного наполнителя предлагаются: плавленый диоксид кремния, оксид алюминия и алюмосиликаты, такие как муллит, кианит и молохит, циркон, хромит, зола рисовой шелухи, прокаленный кокс и их смеси. В качестве стекловолокна рассматриваются рубленые и размолотые стеклянные волокна длиной ~ 3 - 6 мм и диаметром ~ 10 мкм. В качестве огнеупорного волокна используются волокна с соотношением длины к ширине около 20:1 из следующих материалов: металлические волокна, арамидные волокна, углеродные волокна, а также измельченные или размолотые алюмосиликаты, такие как муллит, оксиды, такие как оксид алюминия и диоксид циркония, нитриды, такие как нитрид кремния, углерод, и карбиды, такие как карбид кремния, и их смеси. В качестве органических волокон рассматриваются: олефины, амиды, арамиды, полиэфиры и целлюлозные волокна.the dry mixture is mixed with a water-colloidal binder to form a refractory suspension, which is used in the formation of subsequent layers of molds. At the same time, the following are offered as refractory fillers: fused silicon dioxide, aluminum oxide and aluminosilicates, such as mullite, kyanite and molochite, zircon, chromite, rice husk ash, calcined coke and mixtures thereof. Chopped and ground glass fibers with a length of ~ 3 - 6 mm and a diameter of ~ 10 µm are considered as glass fiber. Fibers with a length to width ratio of about 20:1 from the following materials are used as refractory fibers: metal fibers, aramid fibers, carbon fibers, and crushed or ground aluminosilicates such as mullite, oxides such as alumina and zirconia, nitrides , such as silicon nitride, carbon, and carbides such as silicon carbide, and mixtures thereof. The organic fibers considered are: olefins, amides, aramids, polyesters and cellulose fibers.
Специально приготовленные керамические огнеупорные суспензии, армированные органическими волокнами, применяются для всех слоев литейной формы и предназначаются: для повышения производительности участка изготовления форм за счет получения более толстого слоя за каждое погружение; для получения более ровного слоя на острых углах и кромках; для предотвращения трещин в формах; пустоты, полученные при выгорании органических волокон, в значительной степени увеличивают газопроницаемость и выбиваемость форм, снижается жесткость форм, что способствует повышению качества литых заготовок.Specially prepared ceramic refractory suspensions, reinforced with organic fibers, are used for all layers of the casting mold and are intended: to increase the productivity of the mold making area by obtaining a thicker layer for each immersion; to obtain a more even layer on sharp corners and edges; to prevent cracks in molds; the voids obtained by burning out organic fibers significantly increase gas permeability and knockout of molds, the rigidity of molds decreases, which helps to improve the quality of cast blanks.
Недостатками данного технического решения являются, во-первых, недостаточное количество органических выгораемых волокон в составе огнеупорных керамических суспензий последующих слоев для существенного снижения жесткости формы, во-вторых, наличие волокон в составе огнеупорных керамических суспензий приводит к закупориванию истекающего отверстия традиционного вискозиметра ВЗ-246, что затрудняет контроль параметров вязкости суспензий и, как следствие, вынуждает пользователя прибегать к другим методам оценки состояния суспензии.The disadvantages of this technical solution are, firstly, the insufficient amount of organic burnable fibers in the composition of the refractory ceramic suspensions of subsequent layers to significantly reduce the rigidity of the form, and secondly, the presence of fibers in the composition of the refractory ceramic suspensions leads to clogging of the outflow hole of the traditional VZ-246 viscometer, which makes it difficult to control the viscosity parameters of suspensions and, as a result, forces the user to resort to other methods for assessing the state of the suspension.
Известен способ изготовления керамической оболочковой формы с улучшенной податливостью (Патент FR № 2862244, МПК: B22C 1/00, B22C 1/16, B22C 9/04, публ. 08.12.2006), включающий изготовление выплавляемого модельного блока, содержащего, как минимум, одну восковую модель, нанесение окунанием на модельный блок огнеупорного покрытия в виде, по меньшей мере, одного лицевого и последующих огнеупорных слоев огнеупорных суспензий для формирования керамической формы, а также промежуточного графитового слоя, обсыпку в пескосыпе каждого слоя зернистым обсыпочным материалом, послойную сушку огнеупорного покрытия, удаление восковой модели из керамической формы, прокалку керамических формы.There is a known method for manufacturing a ceramic shell mold with improved compliance (Patent FR No. 2862244, IPC: B22C 1/00, B22C 1/16, B22C 9/04, published 12/08/2006), including the production of a lost wax model block containing at least one wax model, dipping onto the model block of a refractory coating in the form of at least one front and subsequent refractory layers of refractory suspensions to form a ceramic mold, as well as an intermediate graphite layer, sprinkling each layer in sand with granular covering material, layer-by-layer drying of the refractory coating , removing the wax model from the ceramic mold, calcining the ceramic mold.
Способ включает формирование на модельном блоке, по меньшей мере, одного демпфирующего слоя керамического покрытия с использованием в качестве связующего выгораемых полимеров в виде поливинилового спирта или акрилового латекса, или фенольно-альдегидного полимера. Связующее находится в отдельной дополнительной емкости, поскольку кардинальным образом отличается от традиционных керамических огнеупорных суспензий, состоящих их связующего и наполнителя.The method includes forming at least one damping layer of ceramic coating on a model block using burnable polymers in the form of polyvinyl alcohol or acrylic latex, or phenolic-aldehyde polymer as a binder. The binder is located in a separate additional container, since it is fundamentally different from traditional ceramic refractory suspensions, consisting of a binder and a filler.
Формирование промежуточного демпфирующего слоя производится в два этапа. На первом этапе производится обсыпка связующего на модельном блоке специально изготовленными волокнами, скрепленными в пакет при помощи органических связующих, при этом, волокна представляют собой рубленную углеродсодержащую волокнистую пряжу, а сам пакет представляет собой волокна диаметром 9-14 мкм и длиной ~ 6 мм. Волокна могут состоять из аморфного диоксида кремния, из оксида магния, из углеродных или графитовых материалов, удерживаемых вместе в соответствующем пучке с помощью летучего органического связующего, находящегося вокруг волокон и между волокнами. При нанесении волокон используется персональный «дождевальный» пескосып, обеспечивающий случайно ориентированное прилипание волокон к связующему.The formation of the intermediate damping layer is carried out in two stages. At the first stage, the binder is sprinkled on the model block with specially manufactured fibers, bonded into a package using organic binders, while the fibers are chopped carbon-containing fibrous yarn, and the package itself is fibers with a diameter of 9-14 microns and a length of ~ 6 mm. The fibers may be composed of amorphous silica, magnesium oxide, carbon or graphitic materials held together in a suitable bundle by a volatile organic binder located around and between the fibers. When applying fibers, a personal “sprinkler” sand is used, which ensures randomly oriented adhesion of the fibers to the binder.
На втором этапе формирования промежуточного демпфирующего слоя задействован второй штатный пескосып «дождевального» типа, обеспечивающий подачу зернистого обсыпочного материала на еще влажное связующее, при этом, под воздействием кинетической энергии падающего с установленной высоты зерна происходит вдавливание, укладывание и плотное прилегание отдельных волокон к связующему.At the second stage of the formation of the intermediate damping layer, a second regular sand sprinkler of the “sprinkler” type is used, which ensures the supply of granular filling material to the still wet binder, while under the influence of the kinetic energy of the grain falling from a set height, individual fibers are pressed, laid and tightly adhered to the binder.
При обжиге вытопленных керамических форм сгорают как углеродные или графитовые волокна, так и летучее органическое связующее, образую между слоями керамической формы полость и промежутки с ослабленными границами раздела, играющими роль демпфера при усадке металла.When fired ceramic molds are fired, both carbon or graphite fibers and the volatile organic binder burn, creating a cavity and spaces between the layers of the ceramic mold with weakened interfaces that act as a damper during metal shrinkage.
Недостатком данного способа формирования литейной формы являются: во-первых, необходимость организации самостоятельного производства по изготовлению волокон; во-вторых, требуется наличие в технологическом процессе дополнительного технологического оборудования в виде расходного бака со связующим и пескосыпа «дождевального» типа; в-третьих, использование фенольно-альдегидного полимера, в качестве связующего крайне нежелательно по экологическим соображениям; в-четвертых, обсыпка углеродными или графитовыми волокнами посредством пескосыпа «дождевального» типа существенно загрязнит воздух и ухудшит условия труда персонала.The disadvantages of this method of forming a casting mold are: firstly, the need to organize independent production for the production of fibers; secondly, the technological process requires the presence of additional technological equipment in the form of a supply tank with a binder and a “sprinkler” type sand sprinkler; thirdly, the use of a phenolic-aldehyde polymer as a binder is extremely undesirable for environmental reasons; fourthly, sprinkling with carbon or graphite fibers using a “sprinkler” type sand sprinkler will significantly pollute the air and worsen the working conditions of personnel.
Наиболее близким аналогом по технической сущности, принятым за прототип, является способ изготовления керамической оболочковой формы (Патент RU №2725921, МПК В22С 1/02; В22С 9/12, публ. 07.07.2020), в котором, по меньшей мере, один промежуточный слой, из числа последующих слоев, изготавливается с использованием огнеупорной суспензии следующего состава, мас. %:The closest analogue in technical essence, adopted as a prototype, is a method for manufacturing a ceramic shell mold (Patent RU No. 2725921, IPC V22S 1/02; V22S 9/12, published 07.07.2020), in which at least one intermediate layer, from among the subsequent layers, is made using a refractory suspension of the following composition, wt. %:
К недостаткам прототипа относятся: во-первых, применение в составе суспензии для промежуточного слоя концентрата дистен-силлиманитового порошкообразного (КДСП), являющегося природным материалом, добываемого открытым карьерным способом и обладающего не стабильными физико-химическими свойствами, во-вторых, КДСП обладает низкой огнеупорностью, на уровне 1770°С, что является причиной «раздутия» литейной формы под воздействием гидростатического давления расплавленного металла и, как следствие, получение отливок с нарушением геометрической точности; в-третьих, при нагреве формы до рабочих температур, КДСП переходит в муллит с увеличением объема на 16-18%, что приводит к дополнительной деформации формы и нарушению геометрической точности отливок; в-четвертых, применение в составе суспензии экспериментального связующего Армосил Р (ТУ 20.13.62-014-61801487), не получившего дальнейшего применения в производстве.The disadvantages of the prototype include: firstly, the use of disthene-sillimanite powder concentrate (KDSP) as part of the suspension for the intermediate layer, which is a natural material, mined by open-pit mining and has unstable physical and chemical properties; secondly, KDSP has low fire resistance , at a level of 1770°C, which is the reason for the “blowing” of the casting mold under the influence of hydrostatic pressure of the molten metal and, as a consequence, the production of castings with a violation of geometric accuracy; thirdly, when the mold is heated to operating temperatures, CDSP transforms into mullite with an increase in volume by 16-18%, which leads to additional deformation of the mold and a violation of the geometric accuracy of the castings; fourthly, the use of the experimental binder Armosil R (TU 20.13.62-014-61801487) as part of the suspension, which has not received further use in production.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения, и невозможно при использовании прототипа, является неудовлетворительное качество керамики форм, заключающееся в использовании КДСП при изготовлении демпфирующего слоя форм, обладающего недостаточной огнеупорностью, склонного к фазовым превращениям и связанную с этим нестабильность качества литейной керамики, что, в свою очередь, приводит к нарушению геометрической точности будущих отливок.The technical problem, the solution of which is provided when implementing the proposed invention, and is impossible when using a prototype, is the unsatisfactory quality of the ceramics of the molds, which consists in the use of CDSP in the manufacture of the damping layer of the molds, which has insufficient fire resistance, is prone to phase transformations and the associated instability of the quality of casting ceramics, which, in turn, leads to a violation of the geometric accuracy of future castings.
Технической задачей заявляемого изобретения является получение литейных форм стабильно высокого качества, адаптация суспензии для промежуточного слоя к автоматизированному процессу изготовления керамических форм, обеспечение экономичности, безотходности и экологической безопасности без ограничений по срокам живучести суспензии, исключение образования «горячих» трещин на теле будущих отливок и приводящее к снижению отклонений отливок по геометрии.The technical objective of the claimed invention is to obtain casting molds of consistently high quality, adapt the suspension for the intermediate layer to the automated process of manufacturing ceramic molds, ensure efficiency, waste-free and environmental safety without restrictions on the survivability of the suspension, eliminate the formation of “hot” cracks on the body of future castings and leading to reduce casting geometry deviations.
Техническая проблема решается за счет того, что суспензии для демпфирующего слоя керамической формы в литье по выплавляемым моделям, содержат наполнитель и высоко-щелочное водно-коллоидное связующее в виде водно-коллоидного раствора оксида металла со следующим содержанием, мас. %:The technical problem is solved due to the fact that the suspensions for the damping layer of a ceramic mold in investment casting contain a filler and a high-alkaline water-colloidal binder in the form of an aqueous-colloidal solution of metal oxide with the following content, wt. %:
согласно изобретению, по первому варианту, включает наполнитель следующего содержания, мас. %:according to the invention, according to the first embodiment, includes a filler with the following content, wt. %:
при этом, плотность суспензии составляет 1,30-1,50 г/см3, вязкость суспензии, определенная по вискозиметру ВЗ-4 составляет 15-20 с;in this case, the density of the suspension is 1.30-1.50 g/cm 3 , the viscosity of the suspension, determined using a VZ-4 viscometer, is 15-20 s;
согласно изобретению, по второму варианту, включает наполнитель следующего содержания, мас. %:according to the invention, according to the second embodiment, includes the filler of the following content, wt. %:
при этом, плотность суспензии составляет 1,30-1,50 г/см3, вязкость суспензии, определенная по вискозиметру ВЗ-4 составляет 10-15 сек.at the same time, the density of the suspension is 1.30-1.50 g/cm 3 , the viscosity of the suspension, determined using a VZ-4 viscometer, is 10-15 sec.
По первому варианту:According to the first option:
Кроме того, согласно изобретению, применяют высоко-щелочное водно-коллоидное связующее марки Армосил АМ плотностью 1,196-1,210 г/см3, со средой рН 9,5…10,5, содержащее оксид металла SiO2 в количестве 28,0-30,0%.In addition, according to the invention, a highly alkaline water-colloidal binder of the Armosil AM brand is used with a density of 1.196-1.210 g/cm 3 , with a pH of 9.5...10.5, containing metal oxide SiO 2 in an amount of 28.0-30, 0%.
Кроме того, согласно изобретению, в качестве наполнителя применяют муллит плавленый порошкообразный с удельной поверхностью 3000-5000 см2/г.In addition, according to the invention, fused powdered mullite with a specific surface of 3000-5000 cm 2 /g is used as a filler.
Кроме того, согласно изобретению, применяют графит кристаллический литейный в качестве сгораемого материала.In addition, according to the invention, crystalline casting graphite is used as a combustible material.
По второму варианту:For the second option:
Кроме того, согласно изобретению, применяют высоко-щелочное водно-коллоидное связующее марки Армосил АМ плотностью 1,196-1,210 г/см3, со средой рН 9,5…10,5, содержащее оксид металла SiO2 в количестве 28,0-30,0%.In addition, according to the invention, a highly alkaline water-colloidal binder of the Armosil AM brand is used with a density of 1.196-1.210 g/cm 3 , with a pH of 9.5...10.5, containing metal oxide SiO 2 in an amount of 28.0-30, 0%.
Кроме того, согласно изобретению, в качестве сгораемого материала применяют графит кристаллический литейный.In addition, according to the invention, crystalline cast graphite is used as a combustible material.
Суспензия для демпфирующего слоя керамической формы в литье по выплавляемым моделям по обоим вариантам содержит наполнитель и связующее в виде водно-коллоидного раствора оксида металла, при этом, количество демпфирующих слоев в составе формы определяется требованиями технологического процесса.The suspension for the damping layer of a ceramic mold in investment casting in both options contains a filler and a binder in the form of an aqueous colloidal solution of metal oxide, while the number of damping layers in the mold is determined by the requirements of the technological process.
Как и в прототипе, содержание высоко-щелочного водно-коллоидного связующего в виде водно-коллоидного раствора оксида металла составляет, мас. %: 73,0 - 77,0.As in the prototype, the content of a highly alkaline aqueous colloidal binder in the form of an aqueous colloidal solution of metal oxide is, wt. %: 73.0 - 77.0.
При содержании высоко-щелочного водно-коллоидного связующего в виде водно-коллоидного раствора оксида металла в количестве менее 73,0 мас. %, суспензия для демпфирующего слоя становится нетехнологичной, что связано с увеличением её вязкости выше заявленной.When the content of a highly alkaline aqueous colloidal binder in the form of an aqueous colloidal solution of metal oxide is less than 73.0 wt. %, the suspension for the damping layer becomes low-tech, which is associated with an increase in its viscosity above the declared one.
При содержании высоко-щелочного водно-коллоидного связующего в виде водно-коллоидного раствора оксида металла в количестве более, 77,0 мас. %, суспензия для демпфирующего слоя становится нетехнологичной, что связано с уменьшением ее вязкости ниже заявленной.When the content of a highly alkaline aqueous colloidal binder in the form of an aqueous colloidal solution of metal oxide is in an amount of more than 77.0 wt. %, the suspension for the damping layer becomes low-tech, which is associated with a decrease in its viscosity below the declared one.
В отличии от прототипа, по первому варианту, в качестве керамического огнеупорного материала используют муллит плавленый порошкообразный, содержание которого в суспензии промежуточного слоя формы составляет 6,0-8,0 мас. %.Unlike the prototype, according to the first option, fused powdered mullite is used as a ceramic refractory material, the content of which in the suspension of the intermediate layer of the mold is 6.0-8.0 wt. %.
При содержании муллита плавленого порошкообразного в суспензии для демпфирующего слоя менее 6,0 мас. %, суспензия становится нетехнологичной, что связано с уменьшением ее вязкости ниже заявленной.When the content of fused powdered mullite in the suspension for the damping layer is less than 6.0 wt. %, the suspension becomes low-tech, which is associated with a decrease in its viscosity below the declared one.
При содержании муллита плавленого порошкообразного в суспензии для демпфирующего слоя более 8,0 мас. %, суспензия становится нетехнологичной, что связано с увеличением ее вязкости выше заявленной.When the content of fused powdered mullite in the suspension for the damping layer is more than 8.0 wt. %, the suspension becomes low-tech, which is associated with an increase in its viscosity above the declared one.
В отличии от прототипа, по первому варианту, в качестве сгораемого материала используют графит кристаллический литейный, содержание которого в суспензии демпфирующего слоя составляет 17,0-19,0 мас. %.Unlike the prototype, according to the first option, crystalline cast graphite is used as a combustible material, the content of which in the suspension of the damping layer is 17.0-19.0 wt. %.
При содержании графита кристаллического литейного в суспензии для демпфирующего слоя менее 17,0 мас. %, вязкость суспензии уменьшается ниже заявленной, что способствует формированию слоя недостаточной толщины.When the content of crystalline casting graphite in the suspension for the damping layer is less than 17.0 wt. %, the viscosity of the suspension decreases below the stated value, which contributes to the formation of a layer of insufficient thickness.
При содержании графита кристаллического литейного в суспензии для демпфирующего слоя более 19,0 мас. %, вязкость суспензии возрастает выше заявленной, что способствует формированию чрезмерно толстого слоя.When the content of crystalline casting graphite in the suspension for the damping layer is more than 19.0 wt. %, the viscosity of the suspension increases above the stated value, which contributes to the formation of an excessively thick layer.
В отличии от прототипа, по второму варианту, в качестве сгораемого материала используют графит кристаллический литейный, содержание которого в суспензии демпфирующего слоя формы составляет 23,0-27,0 мас. %.Unlike the prototype, according to the second option, crystalline casting graphite is used as a combustible material, the content of which in the suspension of the damping layer of the mold is 23.0-27.0 wt. %.
При содержании графита кристаллического литейного в суспензии для демпфирующего слоя менее 23,0 мас. %, вязкость суспензии уменьшается ниже заявленной, что способствует формированию слоя недостаточной толщины.When the content of crystalline casting graphite in the suspension for the damping layer is less than 23.0 wt. %, the viscosity of the suspension decreases below the stated value, which contributes to the formation of a layer of insufficient thickness.
При содержании графита кристаллического литейного в суспензии для демпфирующего слоя более 27,0 мас. %, вязкость суспензии возрастает выше заявленной, что способствует формированию чрезмерно толстого слоя.When the content of crystalline casting graphite in the suspension for the damping layer is more than 27.0 wt. %, the viscosity of the suspension increases above the stated value, which contributes to the formation of an excessively thick layer.
Химический состав муллита плавленого обеспечивается технологией поставщика, нормируется требованиями СТО 68051575.015 и характеризуется следующими показателями:The chemical composition of fused mullite is provided by the supplier’s technology, is standardized by the requirements of STO 68051575.015 and is characterized by the following indicators:
Технологические показатели связующего обеспечиваются технологией поставщика, нормируется требованиями ТУ2145-011-61801487 и характеризуется следующими показателями:The technological indicators of the binder are provided by the supplier’s technology, are standardized by the requirements of TU2145-011-61801487 and are characterized by the following indicators:
- плотность составляет 1,196 - 1,210 г/см3;- density is 1.196 - 1.210 g/cm 3 ;
- pH 9,5 - 10,5;- pH 9.5 - 10.5;
- содержащее SiO2 составляет 28,0 -– 30,0 мас. %;- containing SiO2 amounts to 28.0 – 30.0 wt. %;
- вязкость кинематическая, не более 10 сСт.- kinematic viscosity, no more than 10 cSt.
Технологические показатели графита кристаллического литейного обеспечиваются технологией поставщика, нормируется требованиями ГОСТ5279 и характеризуется следующими показателями:Technological indicators of crystalline casting graphite are provided by the supplier’s technology, standardized by the requirements of GOST 5279 and characterized by the following indicators:
- зольность, не более 13 мас. %;- ash content, no more than 13 wt. %;
- остаток на сетку № 016, не более 40 мас. %;- residue on mesh No. 016, no more than 40 wt. %;
- содержание воды, не более 1 мас. %.- water content, no more than 1 wt. %.
Суспензия для демпфирующего слоя керамической формы в литье по выплавляемым моделям характеризуется следующими показателями:The suspension for the damping layer of a ceramic mold in investment casting is characterized by the following indicators:
по первому варианту:according to the first option:
- плотность суспензии составляет 1,30 - 1,50 г/см3;- the density of the suspension is 1.30 - 1.50 g/cm 3 ;
- вязкость суспензии составляет 15 - 20 сек.- the viscosity of the suspension is 15 - 20 sec.
по второму варианту:according to the second option:
- плотность суспензии составляет 1,30 - 1,50 г/см3;- the density of the suspension is 1.30 - 1.50 g/cm 3 ;
- вязкость суспензии составляет 10 - 15 сек.- the viscosity of the suspension is 10 - 15 sec.
Предложенное техническое решение по использованию суспензии для демпфирующего слоя керамической формы в литье по выплавляемым моделям обеспечивает получение литейных форм стабильно высокого качества, исключает образование «горячих» трещин на теле отливок, приводит к снижению отклонений отливок по геометрии, адаптировано к автоматизированному процессу изготовления форм, при этом, обеспечивает экономичность, безотходность и экологическая безопасность суспензий без ограничений по срокам их живучести.The proposed technical solution for the use of a suspension for the damping layer of a ceramic mold in investment casting ensures the production of casting molds of consistently high quality, eliminates the formation of “hot” cracks on the body of the castings, leads to a reduction in deviations of castings in geometry, is adapted to the automated mold manufacturing process, with This ensures the efficiency, waste-free and environmental safety of suspensions without restrictions on their survivability.
Кроме того, в составе суспензии для демпфирующего слоя керамической формы в обоих вариантах применяют высоко-щелочное водно-коллоидное связующее марки Армосил АМ плотностью 1,196-1,210 г/см3, со средой рН 9,5…10,5, содержащее оксид металла SiO2 в количестве 28,0-30,0%, что обеспечивает связку порошкообразных наполнителей и усиление сцепления с последующими слоями формы, приводит к снижению брака отливок по «горячим» трещинам, обеспечивает адаптацию к автоматизации процесса изготовления форм, экономичность, безотходность и экологическую безопасность, при этом, отсутствуют ограничения по срокам живучести суспензий.In addition, in the composition of the suspension for the damping layer of the ceramic form in both variants, a highly alkaline water-colloidal binder of the Armosil AM brand is used with a density of 1.196-1.210 g/cm 3 , with a medium pH of 9.5...10.5, containing metal oxide SiO 2 in an amount of 28.0-30.0%, which ensures the binding of powdered fillers and increased adhesion to subsequent layers of the mold, leads to a reduction in casting defects along “hot” cracks, ensures adaptation to automation of the mold manufacturing process, efficiency, waste-free and environmental safety, At the same time, there are no restrictions on the survivability of suspensions.
Кроме того, в составе суспензии для демпфирующего слоя литейной формы по первому варианту применяют муллит плавленый порошкообразный с удельной поверхностью 3000-5000 см2/г, что обеспечивает дополнительные точки контакта между слоями формы после сгорания графита кристаллического литейного.In addition, in the composition of the suspension for the damping layer of the casting mold according to the first option, fused powdered mullite with a specific surface of 3000-5000 cm 2 /g is used, which provides additional contact points between the layers of the mold after the combustion of crystalline casting graphite.
Кроме того, в составе суспензии для демпфирующего слоя керамической формы в обоих вариантах применяют графит кристаллический литейный, что обеспечивает (после сгорания графита при проведении прокалки форм), образование между слоями формы полости с ослабленными границами раздела, которая демпфирует (гасит) напряжения, возникающие в отливке при усадке металла.In addition, crystalline casting graphite is used as part of the suspension for the damping layer of the ceramic mold in both variants, which ensures (after combustion of the graphite during calcination of the molds) the formation of a cavity between the layers of the mold with weakened interfaces, which damps (extinguishes) the stresses arising in casting during metal shrinkage.
Изобретение реализуется на роботизированном комплексе при комнатной температуре следующим образом. Для приготовления суспензии для демпфирующего слоя керамической формы рассчитывают необходимое количество исходных материалов (связующее и наполнитель), после чего связующее заливается во вращающийся бак-смеситель, куда последовательно и небольшими порциями загружается наполнитель. Перед использованием суспензии ее компоненты перемешивают во вращающемся баке-смесителе не менее 48 часов для стабилизации системы и равномерного распределения наполнителя в связующем.The invention is implemented on a robotic complex at room temperature as follows. To prepare a suspension for the damping layer of a ceramic mold, the required amount of starting materials (binder and filler) is calculated, after which the binder is poured into a rotating mixing tank, where the filler is loaded sequentially and in small portions. Before using the suspension, its components are mixed in a rotating mixing tank for at least 48 hours to stabilize the system and uniformly distribute the filler in the binder.
Приведены примеры осуществления изобретения по первому варианту.Examples of implementation of the invention according to the first embodiment are given.
Пример 1. Применяли суспензию для демпфирующего слоя литейной формы с плотностью 1,50 г/см3 следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее Армосил АМ - 73,0; муллит плавленый с удельной поверхностью 3000 см2/г - 8,0; графит кристаллический литейный- 19,0, при этом, плотность связующего составляла 1,196 г/см3, содержание SiO2 в связующем составляло 28,0 %, рН среды составляло 9,5 ед., а вязкость готовой суспензии составляла 20 сек. Example 1. A suspension was used for the damping layer of a casting mold with a density of 1.50 g/cm3 the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder Armosil AM - 73.0; fused mullite with specific surface area 3000 cm2/g - 8.0; crystalline casting graphite - 19.0, while the density of the binder was 1.196 g/cm3, SiO content2 in the binder was 28.0%, the pH of the medium was 9.5 units, and the viscosity of the finished suspension was 20 sec.
Пример 2. Применяли суспензию для демпфирующего слоя литейной формы с плотностью 1,40 г/см3 следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее Армосил АМ - 75,0; муллит плавленый с удельной поверхностью 4000 см2/г - 7,0; графит кристаллический литейный - 18,0, при этом, плотность связующего составляла 1,200 г/см3, содержание SiO2 в связующем составляло 29,0 %, рН среды составляло 9,8 ед., а вязкость готовой суспензии составляла 18 сек. Example 2. A suspension was used for the damping layer of a casting mold with a density of 1.40 g/cm3 the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder Armosil AM - 75.0; fused mullite with specific surface area 4000 cm2/g - 7.0; crystalline casting graphite - 18.0, while the density of the binder was 1,200 g/cm3, SiO content2 in the binder was 29.0%, the pH of the medium was 9.8 units, and the viscosity of the finished suspension was 18 sec.
Пример 3. Применяли суспензию для демпфирующего слоя литейной формы с плотностью 1,30 г/см3 следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее Армосил АМ - 77,0; муллит плавленый с удельной поверхностью 5000 см2/г - 6,0; графит кристаллический литейный- 17,0, при этом, плотность связующего составляла 1,208 г/см3, содержание SiO2 в связующем составляло 30,0 %, рН среды составляло 10,0 ед., а вязкость готовой суспензии составляла 16 сек.Example 3. A suspension was used for the damping layer of a casting mold with a density of 1.30 g/cm3 the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder Armosil AM - 77.0; fused mullite with specific surface area 5000 cm2/g - 6.0; crystalline casting graphite - 17.0, while the density of the binder was 1.208 g/cm3, SiO content2 in the binder was 30.0%, the pH of the medium was 10.0 units, and the viscosity of the finished suspension was 16 sec.
Приведены примеры осуществления изобретения по второму варианту.Examples of implementation of the invention according to the second embodiment are given.
Пример 1. Применяли суспензию для демпфирующего слоя литейной формы с плотностью 1,50 г/см3 следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее Армосил АМ - 73,0; графит кристаллический литейный - 27,0, при этом, плотность связующего составляла 1,196 г/см3, содержание SiO2 в связующем составляло 28,0 %, рН среды составляло 9,5 ед., а вязкость готовой суспензии составляла 15 сек.Example 1. A suspension was used for the damping layer of a casting mold with a density of 1.50 g/cm3 the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder Armosil AM - 73.0; crystalline casting graphite - 27.0, while the density of the binder was 1.196 g/cm3, SiO content2 in the binder was 28.0%, the pH of the medium was 9.5 units, and the viscosity of the finished suspension was 15 sec.
Пример 2. Применяли суспензию для демпфирующего слоя литейной формы с плотностью 1,40 г/см3 следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее Армосил АМ - 75,0; графит кристаллический литейный - 25,0, при этом, плотность связующего составляла 1,200 г/см3, содержание SiO2 в связующем составляло 29,0 %, рН среды составляло 9,8 ед., а вязкость готовой суспензии составляла 13 сек.Example 2. A suspension was used for the damping layer of a casting mold with a density of 1.40 g/cm3 the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder Armosil AM - 75.0; crystalline casting graphite - 25.0, while the density of the binder was 1,200 g/cm3, SiO content2 in the binder was 29.0%, the pH of the medium was 9.8 units, and the viscosity of the finished suspension was 13 sec.
Пример 3. Применяли суспензию для демпфирующего слоя литейной формы с плотностью 1,30 г/см3 следующего состава, мас. %: высоко-щелочное водно-коллоидное связующее Армосил АМ - 77,0; графит кристаллический литейный - 23,0, при этом, плотность связующего составляла 1,208 г/см3, содержание SiO2 в связующем составляло 30,0 %, рН среды составляло 10,0 ед., а вязкость готовой суспензии составляла 11 сек.Example 3. A suspension was used for the damping layer of a casting mold with a density of 1.30 g/cm3 the following composition, wt. %: highly alkaline water-colloidal binder Armosil AM - 77.0; crystalline casting graphite - 23.0, while the density of the binder was 1.208 g/cm3, SiO content2 in the binder was 30.0%, the pH of the medium was 10.0 units, and the viscosity of the finished suspension was 11 sec.
Одинаковый положительный технический результат достигнут во всех приведенных примерах осуществления изобретения по двум вариантам.The same positive technical result was achieved in all the given examples of implementation of the invention in two variants.
По заявленному изобретению успешно проведены работы, составы суспензий для демпфирующего слоя керамической формы в литье по выплавляемым моделям, по обоим вариантам, успешно внедрены на роботизированном комплексе в литейном производстве АО «ОДК-Авиадвигатель» при изготовлении керамических оболочковых форм для получения отливок склонных к образованию «горячих» трещин.According to the claimed invention, work has been successfully carried out; suspension compositions for the damping layer of a ceramic mold in investment casting, in both variants, have been successfully implemented on a robotic complex in the foundry of JSC "ODK-Aviadvigatel" in the manufacture of ceramic shell molds for the production of castings prone to the formation of " hot cracks.
Таким образом, предлагаемое изобретение (варианты) по использованию составов суспензий для демпфирующего слоя керамической формы в литье по выплавляемым моделям с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, по обоим вариантам, обеспечивает получение литейных керамических форм стабильно высокого качества, позволяет адаптировать к автоматизированному процессу изготовления керамических форм, а также обеспечивает экологическую безопасность, экономичность, безотходность суспензий без ограничений по срокам их живучести, способствует исключению образования «горячих» трещин на теле будущих отливок, снижению отклонений отливок по геометрии.Thus, the proposed invention (options) for the use of suspension compositions for the damping layer of a ceramic mold in investment casting with the above distinctive features, in combination with known features, for both options, ensures the production of casting ceramic molds of consistently high quality, allows adaptation to automated process of manufacturing ceramic molds, and also ensures environmental safety, efficiency, waste-free suspensions without restrictions on their survivability, helps eliminate the formation of “hot” cracks on the body of future castings, and reduces deviations of castings in geometry.
Claims (11)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2803907C1 true RU2803907C1 (en) | 2023-09-21 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1410634A (en) * | 1972-10-18 | 1975-10-22 | Ici Ltd | Mould preparation |
| SU863695A1 (en) * | 1979-08-30 | 1981-09-15 | Предприятие П/Я Р-6564 | Suspension for making intermediate layers of casting ceramic moulds using cast models |
| SU1014625A1 (en) * | 1981-05-13 | 1983-04-30 | Пермский Моторостроительный Завод Им.Я.М.Свердлова | Suspension for making intermediate layer of multilayer shell mould |
| US6450243B1 (en) * | 2000-03-17 | 2002-09-17 | Richard Dudley Shaw | Investment casting |
| FR2862244B1 (en) * | 2003-11-13 | 2006-12-08 | Howmet Res Corp | REINFORCED CARAPACEOUS MOLD AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME |
| RU2314891C1 (en) * | 2006-06-06 | 2008-01-20 | Лариса Владимировна Давыдова | Mold making method for casting with use of investment patterns |
| RU2529603C1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-09-27 | Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Method to produce casting ceramic moulds by investment patterns for geometrically complex casts |
| RU2725921C1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-07-07 | Акционерное общество «ОДК-Авиадвигатель» | Method of making ceramic shell mold |
| RU2729229C9 (en) * | 2020-01-31 | 2022-02-08 | Акционерное общество «ОДК-Авиадвигатель» | Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1410634A (en) * | 1972-10-18 | 1975-10-22 | Ici Ltd | Mould preparation |
| SU863695A1 (en) * | 1979-08-30 | 1981-09-15 | Предприятие П/Я Р-6564 | Suspension for making intermediate layers of casting ceramic moulds using cast models |
| SU1014625A1 (en) * | 1981-05-13 | 1983-04-30 | Пермский Моторостроительный Завод Им.Я.М.Свердлова | Suspension for making intermediate layer of multilayer shell mould |
| US6450243B1 (en) * | 2000-03-17 | 2002-09-17 | Richard Dudley Shaw | Investment casting |
| FR2862244B1 (en) * | 2003-11-13 | 2006-12-08 | Howmet Res Corp | REINFORCED CARAPACEOUS MOLD AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME |
| RU2314891C1 (en) * | 2006-06-06 | 2008-01-20 | Лариса Владимировна Давыдова | Mold making method for casting with use of investment patterns |
| RU2529603C1 (en) * | 2013-04-26 | 2014-09-27 | Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Method to produce casting ceramic moulds by investment patterns for geometrically complex casts |
| RU2729229C9 (en) * | 2020-01-31 | 2022-02-08 | Акционерное общество «ОДК-Авиадвигатель» | Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns |
| RU2725921C1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-07-07 | Акционерное общество «ОДК-Авиадвигатель» | Method of making ceramic shell mold |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100557205B1 (en) | Investment Casting Molds and Manufacturing Methods | |
| JP4663782B2 (en) | Investment casting mold and manufacturing method | |
| US7004230B2 (en) | Investment casting shells and compositions including rice hull ash | |
| KR101285020B1 (en) | A sizing composition, a casting mould, a method for producing a casting mold, and a use of a casting mould | |
| JP5590518B2 (en) | Molding material mixture containing borosilicate glass | |
| HU213910B (en) | Blackwash for producing mould coatings | |
| CN105170968B (en) | A kind of submersed nozzle | |
| US7296616B2 (en) | Shell mold for casting niobium-silicide alloys, and related compositions and processes | |
| JP2021070052A (en) | Structure for manufacturing cast article | |
| JPH01293939A (en) | Manufacture of mold for investment casting | |
| JP5069592B2 (en) | Immersion nozzle | |
| KR100565102B1 (en) | Investment Casting Mold and Manufacturing Method | |
| RU2803907C1 (en) | Suspension for damping layer of ceramic moulds in investment casting (options) | |
| Lü et al. | Bending strength and fracture surface topography of natural fiber-reinforced shell for investment casting process | |
| RU2729229C1 (en) | Method of making a ceramic mold for casting on molten patterns | |
| US3153826A (en) | Precision casting molds and techniques | |
| US20050061471A1 (en) | Molding composition and method of use | |
| CA2098494A1 (en) | Process and binder for producing ceramic shells as casting moulds | |
| JPS6110079A (en) | Refractories for cast construction | |
| US4605057A (en) | Process for producing core for casting | |
| RU2725921C1 (en) | Method of making ceramic shell mold | |
| JP2003290873A (en) | Lost pattern casting method | |
| RU2794474C1 (en) | Suspension for shell ceramic mold | |
| JP7071604B1 (en) | Refractory and refractory members for continuous casting | |
| RU2360764C1 (en) | Manufacturing method of ceramic molds by removed patterns |