SU1135526A1

SU1135526A1 - Method of manufacturing shell moulds

Info

Publication number: SU1135526A1
Application number: SU833642015A
Authority: SU
Inventors: Александр Вениаминович Марьянский; Владимир Семенович Серебро; Лидия Петровна Колиенко
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Специальных Способов Литья
Priority date: 1983-09-16
Filing date: 1983-09-16
Publication date: 1985-01-23

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОЮЛОЧКОВЫХ ФОРМ, включающий погружение нагретой модельной плиты с модел ми в псевдоожиженную сжатым воздухом смесь из песка, предварительно плакированного термореактив ньм св зующим, вьдержку моделей в упом нутой смеси, формирование оболочек на модел х, их уплотнение с последующим извлечением модельной плиты с модел ми и оболочками из смеси, отличающийс тем, что, с целью повьппени качества оболочковых форм путем устранени расслоени и обрывов смеси с моделей и увеличени плотности непосредственно прилегающей к модели рабочей части формы, нагретую модельную плиту погружают в псевдоожиженную смесь модел ми вверх на глубину , соответствующую величине столба i смеси над модел ми 0,3-0,6 м, после чего псевдоожижение прекращают и (Л вьщерживают модели в указанном полос жении до окончани формировани на них оболочек с последующим возобновлением псевдоожижени при извлечении модельной плиты с модел ми и оболочками из смеси.METHOD OF MAKING OULD FORMS, including immersing a heated model plate with models in a fluidized compressed air mixture of sand, a pre-clad thermo-reactive binder, loading models in the mixture, forming shells on models, sealing them, and then removing the model plate with a model and shells from the mixture, characterized in that, in order to improve the quality of the shell forms by eliminating the stratification and breakages of the mixture from the models and increasing the density directly a heated model plate is immersed in a fluidized mixture with models up to a depth corresponding to the value of column i of the mixture over models of 0.3-0.6 m, after which the fluidization is stopped and (L hold models in the specified bands until the formation of shells on them, followed by the resumption of fluidization when the model plate with models and shells are removed from the mixture.

Description

Изобретение относитс к литейному производству и может быть использовано при изготовлении оболочковых форм из сыпучих плакированных смесей с термореактивными св зующими. Известен способ изготовлени оболочковых форм, в котором примен етс в основном Кронинг-процесс, заклгочаюпщйс в том, что песчаносмол ную смесь нанос т на нагретую модель методом свободной засыпки путем поворота модельной плиты вместе с заполненным смесью бункером 0J, Недостатками этого спосо ба вл ют с образование зон низкого уплотнени смеси на отдельных участках оболочки (теневой эффект), когда на пути падающей смеси при бункеровании оказываютс прот женные вертикальные стенки модели, а также обрывы и сколы полуотвердевшей оболочки с модельной плиты вследствие перемещени по ней столба остальной смеси в период возвращени бункера в исходное положение, а также из-за нагрева рамки бункера. Известен также способ изготовлени оболочковых форм, согласно которому нагретую модельную плиту погружают модел ми вниз в контейнер с псевдоожиженной сжатым воздухом п есчано-смол ной смесью и вьздерживают до образовани необходимой толщины оболочки на ее рабочей поверхности, после окончани формировани оболоч ки подачу воздуха в контейнер прекращают и извлекают из него модельную плиту с наросшей оболочкой 2. Недостатком данного способа вл етс пониженна плотность оболочки из-за формировани ее в среде движущихс под воздействием воздуха частиц смеси.Поэтому таким способом можно получить лишь относительно тонкие оболоч ки с толщиной стенки не более 6-8 мм. При изготовлении оболочковых полу форм большей толщины пониженна плот ность оболочки приводит к ее расслое нию и частичному обвалу с модельной плиты при извлечении из контейнера. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ изготовлени оболочковых форм, согласно которому нагретую модельную шшту с модел ми, закрепленными на ней в положении вниз, погружают в псевд ржиженный сжатый воздухом слой смеси из песка, предварительно плакированного термореактивным св зующим, выдерживают модели в упом нутой смеси с целью формировани на них оболочки , причем за несколько секунд до окончани цикла формировани оболочки расход воздуха на ожижение резко увеличивают. Поспедн операци производитс с целью уплотнени образовавшейс оболочки, после чего извлекают модельную плиту с оболочками из упом нутой смеси sj . Недостатком известного способа вл етс то, что при резком увеличение подачи воздуха происходит отрыв еще не затвердевших наружных слоев оболочки по кра м моделей, особенно при сложной их конфигурации. Кроме того, известный способ не позвол ет повысить плотность непосредственно прилегающего к модели рабочего сло оболочки, поскольку к моменту увеличени подачи воздуха он уже находитс в твердом состо нии. Уплотн ютс главным образом, только наружные (нерабочие) слои оболочки. Целью изобретени вл етс повышение качества оболочковых форм путем устранени расслоени и обрывов смеси с моделей и увеличени плотности непосредственно прилегающей к модели рабочей части, формы. Поставленна цель достигае тс тем, что согласно способу изготовлени оболочковых форм, включающему погружение нагретой модельной плиты с модел ми в псевдоожиженную сжатым воздухом смесь из песка, предварительно плакированного термореактивным св зующим, выдержку моделей в упом нутой смеси, формирование оболо чек на модел х, их уплотнение, с последующим извлечением модельной плиты с модел ми и оболочками из смеси, нагретую модельную плиту погружают в псевдоо:| нженную смесь модел ми вверх на глубину, соответствующую столба смеси над модел ми 0,3-0,6 мм, после чего псевдоожижение прекращают и вьщерживают модели в указанном положении до окончани формировани на них оболочек с последующим возобновлением псевдоожижени при извлечении модельной плиты с модел ми и оболочками из смеси. Сущность способа заключаетс в том, что после прекращени подачи .. воздуха слой смеси оседает и давит своим весом на модельную плиту rf мо дели. Таким образом, весь цикл формировани оболочки происходит под прессующим воздействием наход щегос над ней неподвижного столба смеси , вследствие чего обеспечиваетс высока плотность и прочность оболо ки по всей ее толщине. В результате улучшени качества рабочей поверхности оболочки и устран ютс ее обр вы и расслоение Высота неподвижного столба смеси над модел ми должна находитс в пре делах 0,3-0,6 м, что соответствует таковой в бункерах машин, работающих по Кронинг-процессу. При этом усилие гравитавдонного тфессовани например, в случае использовани пе чан о- смол ной формовочной смеси сое тавл ет 4,4-8,8 кПа. Столб смеси ниже 0,3 м недостаточен дл качаетвенного уплотнени оболочки, а выше 0,6 м нецелесообразен вследствие больших затрат гщклового времени на погружение и подъем модельной плиты . Повторное псевдоожижение сло по окончании фор 4ироваии оболочки необходимо дл облегчени удалени из него модельной «литы. После извлечени модельной плиты со сформировавшейс оболочкрй из повторно псевдоожиженного формовочного сло на наружной поверхности оболочки остаетс небольшое избыточное количество неотвердевшей снеси. Удаление этих излишков производитс либо ссыпанием их обратно в контейнер путем поворота модельной плиты модел ми вниз, либо обдувом наружной поверхности оболочки сжатым воздухом. В случае использовани формовочных составов с ферромагнитными наполнител ш удалить излишки смеси можно с помощью магнитной шайбы. Дл предотвращени налипани смеси на нерабочие поверхности модельной плиты их следует при погружении в контейнер защищать охлаждаемым кожухом . Пример . Из холодно-плакированной песчано-смол ной смеси на основе кварцевого песка КО16 и термореативного св зующего СФП-011Л в количестве 5% от массы смеси из готавливают оболочковые формы дл отливки корпусов гидрораспределителей , имеющих форму параллелепипеда габаритами 100х 70х 90 мм. Модельна оснастка состоит из модельной штаты габаритами 500Х 400x35 мм с установленными на ней четырьм модел ми и плиты с системой толкателей дл съема оболочки. Оболочковые полуформы получают путем погружени нагретой до 500520 К модельной оснастки в псевдоожиженный слой смеси. Дл сравнени условий формообразовани по известным и предлагаемому способам провод т три серии опытов. В первой серии модельную оснастку погружают модел ми вниз в псевдоожиженный слой смеси до уровн модельной плиты и вьщерживают в таком положении в течение 30 с при расходе сжатого воздуха 0;002 . Затем подачу воздуха прекращают и извлекают оснастку с наросшей оболочкой из сло . При этом происходит частичное отслаивание наружных частей оболочки и обрыв их с моделей под действием собственного веса . В второй серии (воспроизведение известного способа) вьщержку моделей в смеси производ т в течение 25 с при расходе воздуха 0,002 м /с (минимальное псевдоожижение), а затем - в течение еще 5 с при резко увеличенном до 0,015 расходе воздуха. Далее подачу воздуха прекращают и извлекают оснастку из смеси. Расслаивани оболочки в данном случае не происходит, однако имеет место отрыв наружных слоев оболочки в районе ребер моделей, происходивший в период резкого увеичени расхода воздуха. В третьей серии (воспроизведение редлагаемого способа) модельную снастку в защитном стальном кожухе огружают модел ми вверх на дно севдоожиженного сло смеси с расодом воздуха 0,002 , после чего одачу воздуха в слой прекращают. ысота неподвижного столба смеси ад модел ми составл ет при этом ,4 м. Через 26 с после погружени продолжительности погружени и одъема, оснастки составл ют 2 с кажа ) слой смеси снова псевдоожижают извлекают из него оснастку, обдуа наружную поверхность оболочкиThe invention relates to foundry and can be used in the manufacture of shell molds from loose clad mixtures with thermosetting binders. The known method of making shell molds, in which the Croning process is mainly used, is caused by the fact that the sand-resin mixture is applied to the heated model by free filling by turning the model plate along with the filled hopper 0J mixture. The disadvantages of this method are the formation of zones of low compaction of the mixture in certain areas of the shell (shadow effect), when the stretched vertical walls of the model, as well as breaks and chipped semi-hardened material, are in the path of the falling mixture when bunkering from the model plate due to the movement of the rest of the mixture on it during the return of the bunker to its original position, as well as from the heating of the bunker frame. A method of making shell molds is also known, according to which a heated model plate is dipped down into a container with a fluidized compressed air sand and resin mixture downward and held until a desired shell thickness is formed on its working surface, after the shell is formed, the air supply to the container is stopped and remove from it a model plate with an enlarged shell 2. The disadvantage of this method is the reduced density of the shell due to its formation in a medium moving under the influence of iem air smesi.Poetomu particles can be obtained in this way only a relatively thin hull of a wall thickness less than 6-8 mm. In the manufacture of shell-shells of thicker forms, the reduced density of the shell leads to its stratification and partial collapse from the model plate when removed from the container. The closest to the invention to the technical essence and the achieved result is the method of making shell molds, according to which a heated model pin with models fixed on it in a downward position is immersed in a pseudo liquefied air-compressed layer of sand mixture previously clad with a thermosetting binder, the models are kept in the aforementioned mixture in order to form a shell on them, and a few seconds before the end of the shell formation cycle, the air consumption for liquefaction sharply increases. A step-by-step operation is performed to consolidate the formed shell, after which a model plate with shells of the mixture sj is removed. The disadvantage of this method is that with a sharp increase in the air supply, the not yet hardened outer layers of the shell break off along the edges of the models, especially if they are complicated in configuration. In addition, the known method does not allow an increase in the density of the working layer of the shell immediately adjacent to the model, since by the time the air supply is increased, it is already in a solid state. Only the outer (non-working) layers of the shell are mainly consolidated. The aim of the invention is to improve the quality of shell forms by eliminating stratification and breakages of the mixture from the models and increasing the density of the working part immediately adjacent to the model. The goal is achieved by the fact that, according to the method of making shell molds, including immersion of a heated model plate with models in a fluidized compressed air mixture of sand, previously clad with a thermosetting binder, holding the models in said mixture, forming shells on the models, seal, followed by extraction of the model plate with models and shells from the mixture, the heated model plate is immersed in a pseudo: | The mixture is upward to a depth corresponding to the mixture column above the 0.3-0.6 mm models, after which the fluidization is stopped and the models are held in the specified position until the shells are formed on them and the fluidization is then resumed. and shells of the mixture. The essence of the method lies in the fact that after stopping the supply of air, the layer of the mixture settles and presses its weight on the model plate of the rf model. Thus, the entire cycle of shell formation occurs under the pressure of the stationary mixture of mixture standing above it, as a result of which the density and strength of the shell are ensured throughout its thickness. As a result of improving the quality of the working surface of the shell and eliminating its processing and stratification, the height of the fixed column of the mixture above the models should be in the range of 0.3-0.6 m, which corresponds to that in the bunkers of machines operating according to the Kroning process. In this case, the force of gravitational pressing, for example, in the case of using a resin-molding sand mixture, is 4.4-8.8 kPa. The mixture column below 0.3 m is insufficient for shaking the shell, and above 0.6 m is impractical due to the high costs of dwell time and the rise of the model plate. Repeated fluidization of the bed at the end of the shape of the shell is necessary to facilitate removal of the model litta from it. After removing the model plate with the formed shell from the re-fluidized molding layer, a small excess amount of unhardened torn remains on the outer surface of the shell. The removal of these surpluses is done either by pouring them back into the container by turning the model plate downwards or by blowing the outer surface of the shell with compressed air. In the case of molding compounds with ferromagnetic fillers, the excess mixture can be removed using a magnetic washer. To prevent the mixture from sticking to the non-working surfaces of the model plate, they should be protected with a cooled jacket when immersed in the container. An example. From a cold-clad sand-resin mixture based on quartz sand KO16 and a thermoreactive binder SPP-011L in an amount of 5% by weight of the mixture, sheath molds are prepared for casting hydraulic distributors of the parallelepiped shape with dimensions of 100x 70x 90 mm. Model equipment consists of a model staff of 500X 400x35 mm with four models installed on it and a plate with a pusher system for removing the shell. Shell half molds are produced by immersing the model tooling heated to 500,520 K in a fluidized bed of the mixture. To compare the shaping conditions of the known and proposed methods, three series of experiments were carried out. In the first series, the model equipment is immersed by the models down into the fluidized bed of the mixture to the level of the model plate and held in this position for 30 seconds at a flow of compressed air of 0; 002. Then the air supply is stopped and the snap-in equipment is removed from the layer. When this occurs, the partial exfoliation of the outer parts of the shell and breaking them from the models under the action of its own weight. In the second series (reproduction of the known method), the models are mixed in a mixture for 25 seconds at an air flow rate of 0.002 m / s (minimum fluidization), and then for another 5 seconds at a dramatically increased air flow rate to 0.015. Further, the air supply is stopped and the equipment is removed from the mixture. In this case, delamination of the shell does not occur, however, there is a separation of the outer layers of the shell in the region of the model edges, which occurred during a period of sharp increase in air flow. In the third series (reproduction of the variable method), the model tackle in a protective steel casing is loaded with models up to the bottom of the fluidized bed of the mixture with an air gap of 0.002, after which the air supply to the layer is stopped. The height of the fixed column of the mixture of ad models is 4 m. 26 seconds after immersion, the duration of the immersion and the height of the equipment is 2 s each) the layer of the mixture is again fluidized, the equipment is removed from it,

сжатым воздухом. Никаких нарушений целостности оболочки при таком способе формообразовани не наблюдают.compressed air. No disruption of the integrity of the shell is observed with this method of shaping.

Во всех сери х опытов извлеченную оснастку с оболочкой направл ют в электропечь дл доотверзкдени , после чего с помощью системы толкателей производ т съем полуформ и оценку их качества.In all series of experiments, the extracted equipment with the casing is sent to the electric furnace for additional removal, after which the pusher system is used to remove the half-molds and assess their quality.

Толщина нерасслоившихс участков оболочки в первой и второй сери х составл ет 10-12 мм, а в.третьей серии - 14-16 мм, что св зано с большей скоростью нарастани оболочкового сло при прессовании его неподвижиым столбом смеси. Шероховатость рабочей поверхности оболочковых полу (1)орм в сери х 1 и 2 составл ет 100 - R 125, а в серии 3 - R 63 (при шероховатости моделей Rjj 2,5). The thickness of the non-delaminated areas of the shell in the first and second series is 10-12 mm, and the third series is 14-16 mm, which is associated with a higher rate of growth of the shell layer when pressed with its immobile column of the mixture. The roughness of the working surface of the cladding floor (1) orms in series x 1 and 2 is 100 - R 125, and in series 3 - R 63 (with a roughness of Rjj 2.5 models).

Таким образом, использование предлагаемого способа изготовлени оболочковых форм обеспечивает по сравнению с известными способами устранение расслоени и обрывов смеси с модельной плиты, уплотнение и улучшение чистоты поверхности рабочего сло оболочки, а также ускорение формировани оболочки.Thus, the use of the proposed method of making shell molds, in comparison with known methods, eliminates stratification and breaks in the mixture from the model plate, compacts and improves the surface cleanliness of the working layer of the shell, as well as accelerates the formation of the shell.

В результате, брак изготовлени оболочковых форм может быть снижен с 5% (средн величина брака при использовании существующих способов формообразовани ) до 2%, т.е. значительно уменьшаютс потери идущей в отвал формовочной смеси.As a result, the production of shell molds can be reduced from 5% (the average value of scrap using existing forming methods) to 2%, i.e. the loss of the moldable mixture going down is significantly reduced.

Экономический эффект от внедрени предлагаемого способа составл ет 249 тыс. руб.The economic effect from the introduction of the proposed method is 249 thousand rubles.

Claims

METHOD FOR MANUFACTURING SHELL FORMS, including immersing a heated model plate with models in a fluidized-compressed mixture of sand preliminarily clad with a thermoset binder, depositing models in the mixture, forming shells on the models, compacting them, and then removing the model plate with models and shells mixtures, characterized in that, in order to improve the quality of shell forms by eliminating delamination and breaks of the mixture from the models and increasing the density directly adjacent to the model of the working part of the mold, the heated model plate is immersed in the fluidized mixture with the models up to a depth corresponding to the size of the mixture column above the models 0.3-0.6 m, after which the fluidization is stopped and the models are held in the indicated position until the formation of shells on them with subsequent resumption of fluidization when removing the model plate with models and shells from the mixture.

00 cl SL CO S

1 1135526 1