SU1359054A1 - Способ изготовлени литейных форм - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к литейному производству, а именно к способу изготовлени  .форм (ф) дл  точного лить  из черных и цветных сплавов с применением разовой модели (РМ), полученной методом вакуумной формовки . При отверждении в РМ керамической смеси при затрудненной ее усадке возникают дополнительные напр жени , которые привод т к деформации Ф и ее разупрочнению.- Эти недостатки устран ютс  регулированием податливости РМ fпрочности на сжатие РМ разрежением в ее внутренней полости под облицовочной пленкой. Это достигаетс  тем, что вакуум внутри облицовочной пленки РМ снимают перепадом давлени  60-70 мм рт.ст. в минуту до атмосферного . Благодар  свободной усадке керамики при ее отверждении по всему объему и образованию мелкой сетки трещин в поверхностном слое керамической Ф, а также при равных значени х свободной и затрудненной деформации ее при термической обработке дополнительные напр жени  в литейной Ф не возникают, что значительно повьппает ее качество. 3 табл. (Л 00 ел со ел 4::.

Description

Изобретение относитс  к литейному щзоизводству, а именно к способу получени  химически твердеющих форм или стержней из жидконаливных самотвердеющих смесей при производстве точных отливок из черньпс и цветных сплавов.

Цель изобретени  - повьшение качества литейных форм путем:изменени  податливости разовой модели в процессе отверждени  самотвердеющей смеси при стабилизационной выдержке ее под пленкой в разовой модели.

При изготовлении известным способом с помощью вакуумной формовки разовую модель формуют и упрочн ют уплотнением песка вибрацией и разрежением внутри полости облицЬвочной

пленки с учетом зернистости, насыпно- 20 пленкой благодар  теплообмену между го веса и текучести формовочного ма- нагретым до 60-90 С формовочным материалом разовой модели и керамикой, что приводит к минимальным значени м адгезии между пленкой и затвердевшим

териала. Дл  повышени  эластичности и устранени  по влени  складок облицо- цовочной пленки на рабочей поверхности разовой модели при ее изготовлении 25 поверхностным слоем керамики и обра- вакуумной формовкой сыпучий формовоч- зованию зазора между ними. Однако,

в керамической форме продолжают протекать процессы отверждени  св зующего и испарени  его дисперсионной

ный материал нагревают до 60-90°С. Геометрические размеры рабочей полости разовой модели на стадии ее изготовлени  фиксируетс  в услови х опти- 30 среды, которые вызьшают объемную мальной степнеи разрежени  360 мм усадку керамики, а разна  ее усадка рт.ст. при длительности вибрации бо- по объему вызывает деформацию, что

приводит к возникновению напр жений, ведущих к по влению трещин. 35 Дл  ускорени  образовани  конечной стабильной структуры керамики за счет старени  гел  и образовани  мелкой сетки трещин в поверхностном слое керамической формы ее выдерживают режени  Р 360 мм рт.ст. соответству- 40 под облицовочной пленкой в разовой ет прочность на сжатие G 3,4- модели. Стабилизационна  выдержка под 3,6 кгс/см .пленкой фиксируетс  формированием заУказанные физические характеристики разовой модели определ ют ее возмжность противосто ть воздействию жидкоподвижной керамической смеси при заполнении и в процессе ее отверждени  до упругого состо ни . Полученную таким образом по опи50

лее 6 с, когда твердость формьг достигает максимума и дополнительной усад-- ки ее не происходит. Предел прочности на сжатие Gg пропорционален степени разрежени  Р, а максимальному значению твердости разовой модели НЕ 93-95 при оптимальной степени разсанному процессу разовую модель заполн ют керамической смесью на основе гидролизованного этилсиликата, смеси огнеупорных материалов и геле- образовател  -. вещества с основными свойствами, где она через несколько минут переходит в студеобразное состо ние , а затем твердеет вследствие гелеобразовани . В процессе заполнени  и перехода керамической смеси в

зора между облицовочной пленкой и поверхностным слоем керамической фор45 мы. Формирование зазора обусловлено разрежением под облицовочной пленкой разовой модели и объемной усадкой керамики , котора  продолжаетс  со свободной деформацией в пределах до 5-6 мин после ее частичного затвердевани  . Врем  выдержки фиксируетс  изменением прозрачности облицовочной пленки при по влении в зазоре аэрозолей дисперсионной среды св зующего,

55 в результате ее испарени  из керамики , Так как поры и капилл ры затвердевшей керамической смеси в период ее нахождени  в упругом состо нии имеют разнообразную форму и залолне студеобразное состо ние до прио брет ни  керамикой упругого состо ни  вакуум полости облицовочной пленки

разовой модели поддерживаетс  посто нным л/ЗбО мм рт.ст., что обеспечивает размерную точность разовой модели при ее вибрации дл  удалени  газовых включений из керамической .

суспензии после ее заливки;

Врем  приобретени  керамикой упругого состо ни  - образовани  гел  св зующего, определ етс  визуально по влением характерной гл нцевой

пленки на ее открытой поверхности, зависит от состава смеси и находитс  в пределах 1-5 мин. За этот период керамическа  смесь твердеет на поверхности контакта с облицовочной и:

риалом разовой модели и керамикой, что приводит к минимальным значени м адгезии между пленкой и затвердевшим

поверхностным слоем керамики и обра- зованию зазора между ними. Однако,

зора между облицовочной пленкой и поверхностным слоем керамической формы . Формирование зазора обусловлено разрежением под облицовочной пленкой разовой модели и объемной усадкой керамики , котора  продолжаетс  со свободной деформацией в пределах до 5-6 мин после ее частичного затвердевани  . Врем  выдержки фиксируетс  изменением прозрачности облицовочной пленки при по влении в зазоре аэрозолей дисперсионной среды св зующего,

в результате ее испарени  из керамики , Так как поры и капилл ры затвердевшей керамической смеси в период ее нахождени  в упругом состо нии имеют разнообразную форму и залолнены жидкостью (дисперсионной средой св зующего), то после нагрева поверхностного сло  керамической формы до 60-90°С, в результате испарени  ле- тучих из пор и капилл ров в зазор, образуетс  мелка  сетка трещин. Дл  образовани  мелкой сетки трещин в поверхностном слое керамической формы стабилизационна  выдержка состав- л ет 5-6 мин после конца заполнени  керамической смесью разовой модели и приобретени  керамикой упругого состо ни . Однако, в процессе стабилизационной выдержки в местах за- ;Трудненной объемной усадки керамической формы, создаютс  напр жени , пре вышающие.прочностные характеристики керамики, что приводит к нарушению ее сплошности и разрушению формы Объ сн етс  это тем, что предел прочности на сжатие Jg разовой модели составл ет 3,4-3,6 кгс/см, а предел прочности на изгиб сырых и подсушен- ньпс керамических образцов после ста- билизационной вьщержки, не превьш1ает 1,4-1,9 кгс/см. Следовательно, дл  предотвращени  разрушени  сплошности керамики и образовани  глубоких трещин в местах затрудненной усадки не- обходимо условие, при котором д f Это условие может быть вьтолнено при минимальных значени х разрежени  внутри разовой модели и сохранени зазора между облицовочной пленкой и керамикой при непрерывном процессе ее объемной усадки.

В процессе стабилизационной выдержки с внутренней полости облицовочной пленки разовой модели равно- мерно снимают вакуум, что при длительности стабилизационной вьщержки 5-6 мин определ ет скорость снижени  перепадом давлени  60-70 мм рт.ст./ /мин с 360 мм рт.ст. до атмосферного При этом прочность на сжатие разовой модели уменьшаетс  пропорционально разрешению, обеспечива  равномерное увеличение ее податливости, а непрерывный процесс объемной усадки кера- МИКИ обеспечивает сохранение зазора между пленкой, удерживаемой разрежением внутри разовой модели, и поверхностным слоем керамической формы. После разупрочнени  разовой модели в процессе-стабилизационной выдержки керамическую форму освобождают от материала модели, снимают с поверхности последней пленку, удал ют летучие составл ющие и форму прокаливают .

Благодар  свободной усадке керамики при ее отверждении по всему объему и образованию мелкой сетки трещин в поверхностном слое керамической формы при равных значени х свободной и затрудненной деформации ее при термической обработке, дополнительные внутренние напр жени  в литейной форме не возникают, что значительно повьш1ает ее качество.

Были проведены сравнительные испытани  известных и предлагаемого способов изготовлени  керамических стержней дл  получени  литых распределительных каналов корпуса гидроаппаратуры . Керамический стержень представл ет собой знаковую часть диаметром 120 мм, высотой 24 мм и шесть цилиндрических выступов диаметром 20 мм и высотой 80 мм, расположенных симметрично по наружному диаметру знаковой части.

Стержни получали известным способом по алюминиевому .стержневому  щику и по разовью модел м, изготовленным с помощью вакуумной формовки по модели-образцу самого стержн , и по изобретению. Нанесение облицовочной пленки на оснастку и изготовление разовых моделей осуществл ли на установке вакуумной формовки Э-75 производства опытного завода НИИСЛ. В качестве облицовочной пле}1ки использовали СЭВилен толщиной 0,1-0,12 мм, а в качестве сыпучего материала формовочный кварцевый песок средней зернистости . Керамическую смесь на основе гидролизованного этилсиликата-32 с органическим растворителем - ацетоном приготавливали в лопастном смесителе при 1420 об/мин, где на 1 л св зующего брали 3 кг наполнител  (60% молотого кварца КП-1 и 40% формовочного песка 1 К02А) и вводили 36- 38 мл 15%-ного раствора аммиака.

При изготовлении стержней по алюминиевому стержневому  щику на его рабочую полость наносили с помощью вакуума облицовочную пенку, после чего рабочую полость стержневого  щика с разделительным покрытием заполн ли керамической смесью.

Изготовление стержней с применением разовой модели по модели-образцу самого стержн  осуществл ли известным способом с помощью вакуумной фор513590546

мовки. По этому способу дл  нанесе- ре 2-2,5 ч и охлаждали вместе с пени  облицовочной пленки на модель-об- ,чью до 40-50 С. разец сложного профил  без складок и

повреждений при формовке сьтучий ма- Коробление цилиндрических высту- териал нагревали до 60-90 С, уплотне- пов определ ли металлическим угол- ние вибрацией производили в течение ком, а наличие крупных трегцин на сты- 6-7 с и вакуумировали.форму, довед  ке выступов и знаковой части и разру- разрежение в, ней под облицовочной шение керамики - визуально соответ- пленкой до 360 мм рт.ст. Полученную ю стванно после приобретени  упругого таким образом вакуумную форму - разо- состо ни , стабилизационной выдержки вую модель освобождали от модели об- в оснастке и под пленкой, удалени  разц&, кантовали на 180 и,устанавли- летучих и прокалки, вали на вибростол вакуумной установки под заливку керамической суспен- 15 В табл. 2 представлены результаты зией.испытаний.

После заполнени  стержневого  щи- Изменение размерной точности ке- ка и разовых моделей керамической рамических стержней определ ли конт- суспензией указанного выше состава , рольными измерени ми размеров между производили ее вибрирование на уста- 20 . внутренними поверхност ми выступаю- новке 3-75 в течение 3-4 с дл  уда- щих цилиндрических выступов, располо- лени  воздушных пузырьков, образовав- женных симметрично относительно друг шихс  в процессе гравита,ционной за- друга в нижнем основании знаковой ливки.части, и по свободной усадке размеВрем  затвердевани  керамической 25 ров по наружному диаметру знаковой смеси до упругого состо ни  после части после их термообработки по вы- стержневого  щика составл ло 1,4- шеописанному режиму. 1,6 мин, а разовых Моделей, уплотненных вакуумом мм рт.ст, - Вли ние технологических факторов 1,0-1-,2 мин. Сатиблизационную вьщерж- 30 на изменение линейных размеров в проку керамического стержн  в оснастке каленньк керамических стержн х пред- и под облицовочной пленкой в разовой ставлены в табл. 3.

модели осуществл ли в течение 5- Из табл. 1 и 2 видно, что изготов- 6 мин, после чего стержень из метал- ление керамических стержней по пред- лической оснастки извлекали сжатым gg лагаемому способу по сравнению с воздухом через технологические отвер- известным предупреждает образование сти  в оснастке, а из известной разо- крупных трещин, коробление и разруше- вой модели освобождали сбросом ваку- ние стержней. Объ снить это можно и ума. При этом в про цессе стабилиза- тем, что согласно табл. 3 значени  ционной выдержки по предлагаемому 40 затрудненной и свободной деформации. техническому решению во внутренней уравниваютс  и преп тствуют возникно- полости разовой модели под облицовоч- вению дополнительных напр жений в ке- ной пленкой осуществл ли равномерное рамике, это повышает качество стерж- сн тие вакуума на 60-70 мм рт.ст./мин ней.

до атмосферного (760. мм рт.ст.). , 45 При изготовлении литых заготовок

гравюры матрицы по керамическим

Значени  прочности на сжатие разо-; стержн м, изготовленным предлагаемым вой модели от разрежени  в ее внутрен- способом, была достигнута высока  ней полости под облицовочной пленкой размера  точность между ос ми формо- представлены в табл. 1.50 образующих поверхностей симметричных

После извлечени  и освобождени  составных частей пресс-формы и исклю- керамических стержней летучие состав- чена механическа  обработка их рабо- л ющие из последних удал ли выжигани- чих поверхностей.

ем в течение 12-15 мин. Прокалку ке- Применение предлагаемого способа рамических стержней проводили в элек- gg изготовлени  литейных форм может най- тропечи сопротивлени , где стержни ти широкое применение в цехах и уча- нагревапи вместе с печью до 900- стках по производству точньк отливок 920 С со скоростью 5-10 град/мин, и литых изделий, например, матриц затем выдерживали при этой температу- пресс-форм, кокилей, штампов и т.п.

. 1359054

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ изготовлени  литейных форм - включающий получение разовой модели методом вакуумной формовки, заполнение ее самоотвердеющей смесью, от-, верждение последней, сн тие в:акуума внутри облицовочной пленки разовой модели и отделение формы от материа- ла модели, отличающийс  тем, что, с целью повышени  качества литейных форм путем изменени  податливости разовой модели в процессе, отверждени  самотвердеющей смеси при стабилизационной выдержке ее под - пленкой в разовой модели, внутри об- лицовочной пленки разовой модели давление поднимают до атмосферного со скоростью 60-70 мм рт.ст./мин.

   Да

   Да

   Нет

   1-2 1-2

   . 1-2 1-2 Нет

   Таблица I

   3,6-3,4 3,4-2,9 2,9-2,4 2,4-1,9 1,9-1,4 1,4-1,0

   360-400 420-470 480-540 540-610 600-670 660-740

   Т а б л и ц а 2

   2-3

   1-2 Нет

   1-2

   1-2 Нет

   Э-4

   1-2 4-5

   1-21-2 2-3

   Нет- Нет Нет

   ТаблицаЗ