SU1764770A1 - Способ изготовлени форм по выплавл емым модел м - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к литейному производству, в частности к процессу изготовлени  литейных форм из кристаллического кварца, и может быть использовано при прокалке форм, изготовленных по выплавл емым модел м. Сущность изобретени : оболочки форм после выплавки из них моделей и установки в герметизированную опоку загружают в печь, где прокаливают их в два этапа: на первом этапе температуру и врем  прокаливани  определ ют по соответствующим формулам, а на втором этапе - врем  прокаливани  при 950-1000°С также определ ют по расчетной формуле. Двухэтапный способ прокаливани  позвол ет сократить цикл изготовлени  форм и повысить качество отливок. 1 табл (Л С

Description

Изобретение относитс  к литейному производству и может быть использовано дл  изготовлени  керамических форм из кристаллического кварца, получаемых по выплавл емым или выжигаемым модел м.

Известен способ изготовлени  форм, включающий нанесение огнеупорного покрыти  на выплавл емую модель, сушкупо- крыти , удаление модели и прокаливание форм в окислительной атмосфере перед заливкой их металлом.

Однако наличие окислительной атмосферы при литье сплавов с легкоокисл ющимис  химическими элементами приводит к возникновению в отливках спаев, окисных плен, пригара, питтинговой коррозии, что понижает прочность и герметичность отливок . Отливки из сплавов на основе железа имеют обезуглероженный и обедненный легирующими элементами поверхностный слой глубиной до 1 мм Этот слой образуетс  в результате взаимодействи  между углеродом и легирующими элементами сплава (Cr, Ti, AI, Мп и т. п.) и кислородом окружающей среды, диффундирующим через поры керамической формы. У таких отливок низка  чистота поверхности, коррозионна  стойкость, низка  обрабатываемость и повышенна  склонность к образованию трещин . В известном способе керамические формы за врем  от выгрузки из печи прока- ливани  до заливки быстро и неравномерно охлаждаютс , тер   температуру со скоростью 160...250°С/мин в первые две минуты

ч

о

45ь J vj

О

после выгрузки из печи. Такое интенсивное снижение температуры керамической формы вызвано с одной стороны ее небольшой массой и теплоемкостью, с другой стороны значительным температурным градиентом между поверхностью формы и окружающей средой. Неравномерное и быстрое понижение начальной температуры формы приводит к неуправл емости процессами формировани  отливки, непредсказуемости развити  усадочных дефектов, спаев, недоливов , что особенно отчетливо видно на отливках с прот женными стенками с толщиной менее 8 мм. Низкий коэффициент теплопроводности материала формы и наличие полиморфных превращений у кристаллического кварца при длительной выдержке формы до заливки вне печи прокаливани  привод т к большим перепадам температур по толщине стенки формы и вместе с тем к образованию трещин в форме , ее разупрочнению и разрушению.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому  вл етс  способ изготовлени  форм, включающий нанесение огнеупорного покрыти  на выплавл емую модель, сушку покрыти , удаление модели и прокаливание формы в герметизированной опоке.

Недостатком известного способа  вл етс  невозможность сокращени  длительности прокаливани  форм на основе кристаллического кварца поскольку он не обеспечивает оптимальной скорости нагрева формы 160...170°С/час при температуре полиморфного превращени /3-кварца в а -кварц. При скорости нагрева формы более 160...170°С/час в интервале температур 500.,.600°С в стенках формы возникают недопустимо высокие термические напр жени , привод щие к растрескиванию внутреннего сло  или разрушению формы. При скорост х нагрева формы менее 160...170°С увеличиваетс  длительность прокаливани  формы. Кроме этого, известный способ не обеспечивает сохранени  начальной температуры формы от выгрузки из печи прокаливани  до заливки. Это приводит к неуправл емости процессами формировани  отливки, развитию усадочных дефектов, спаев, недоливов и, как следствие , снижению прочности и герметичности лить .

Прокаливание керамических форм в опорном наполнителе по известному способу увеличивает длительность прокаливани  до 16...24 часов за счет большой массы опорного наполнител  и его теплоемкости.

0

Целью изобретени   вл етс  сокращение цикла изготовлени  форм за счет уменьшени  времени их прокаливани .

Указанна  цель достигаетс  тем, что дл 

изготовлени  форм, преимущественно из кристаллического кварца, нанос т огнеупорное покрытие на выплавл емую модель , сушат покрытие, удал ют модель из

0 оболочки формы и прокаливают при 950...1000°С в герметизированной опоке, причем прокалку ведут в два этапа: на первом - прокаливание провод т при температуре загрузки формы, которую определ ют

5 по формуле:

Т 573+т т

при этом врем  прокаливани  определ ют по формуле:

Г1-3.34Т2 - 1,25т1-85 -27,5т +175, а на втором - продолжительность прокаливани  при 950...1000°С определ ют по формуле:

га 1,25 т1 85 +95,

5 Где Т - температура прокаливани  форм на первом этапе, °С;

т - врем  выдержки форм от выгрузки из печи до заливки, мин.;

Г1 - врем  первого этапа прокалива0 ни , мин.;

та- врем  второго этапа прокаливани , мин:;

m - поправочный коэффициент (т 10-25),°С/мин.

5 При прокаливании керамической формы герметизированна  опока  вл етс  экраном между формой и печью. Наличие экрана в этом случае уменьшает удельный тепловой поток в два раза, а скорость нагре0 ва керамической формы зависит оттеплофи- зических характеристик материала опоки. Первый этап прокаливани  формы при температуре Т в течение времени т- обеспечивает нагрев при температурах 500...600°С

5 со скоростью 160...170°С. В этом случае форма не испытывает больших термических напр жений, привод щих к растрескиванию внутреннего сло  или разрушению формы . Второй этап прокаливани  при

0 температуре 950,..1000°С в течение времени Т2 обеспечивает нагрев формы до температуры печи прокаливани  и достаточную выдержку формы при этих температурах дл  наиболее полного удалени  остатков газо5 творных составл ющих модельного состава , стабилизации газопроницаемости и минимальной газотворной способности всей формы.

В расчетах Т, r , TZ участвует величина т - врем  от выгрузки формы из печи прокаливани  до заливки. За врем  т температура керамической формы остаетс  неизменной , что гарантирует однородность температурного пол  формы и, следовательно, стабильность и управл емость процессами формировани  отливки. Таким образом, наличие отличительных признаков и более высокого результата, чем в прототипе, соответствуют критери м новизны и положительного эффекта.

Поиск проведен по известным рубрикам МКИ. Известных решений не обнаруже- но. Это позвол ет сделать вывод о соответствии технического решени  критерию существенные отличи .

Пример. Керамические формы на основе кристаллического кварца и раствора гидролизованного этилсиликата ЭТС-40 (ГОСТ 5.1174-71) изготавливают по выплавл емым модел м.. Материал модели-масса Р-3 (ТУ 6-02-998-75). Модели удал ют в воде при температуре 96,..98°С. Керамические формы устанавливают в герметизированные опоки из пенодиатомита марки ПК-400. В пространство между опокой и формой ввод т карбюризатор (отходы модельной массы Р-3), опоки накрывают крышками с отверсти ми дл  литниковой воронки, а литниковые воронки накрывают пенодиатомитовыми колпаками. Все стыки герметизируют песчаными затворами, Заливку форм осуществл ют на конвейере, где врем  от выгрузки форм из печи прокаливани  Н-75 до заливки составл ет до 8 минут. Дл  пенодиатомита величина коэффициента ,5. В этом случае первый этап прокаливани  провод т при температуре:

Т 573+18,5 -8 721°С, в течение времени:

,43-82-1,25 8185-27,5-8+ 175 117 мин.

Второй этап прокаливани  провод т при температуре 950...1000°С в течение времени:

Т2 1,25 81 85+95 153мин.

После окончани  прокаливани  формы извлекают из печи прокаливани  и заливают высоколегированной хромоникелевой сталью 08Х14Н7МЛ по ГОСТ 2176-77. Непосредственно перед заливкой с литниковых воронок форм снимают колпаками, а после заливки их устанавливают на прежнее место.

Качество залитых отливок специального назначени  массой от 2 до 25 кг с толщиной стенок от 2 до 40 мм оценивали визуально,

капилл рной дефектоскопией, рентгено- контролем. Отливки испытывали на герметичность методом аквариума при давлении воздуха до 25 МПа и методом обдува воздушно-галиевой смесью при разре0 жении мм. рт. ст. (0,13Па).Полученные результаты сравнивали с результатами способа, прин того за прототип . Результаты исследований и испытаний представлены в таблице.

5 Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о большей эффективности за вл емого способа по сравнению с прототипом .

Ожидаемый экономический эффект от

0 внедрени  предлагаемого способа составит 470 руб/т.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ изготовлени  форм по выплавл емым модел м преимущественно из кри5 сталлического кварца, включающий нанесение огнеупорного покрыти  на выплавл емую модель, сушку покрыти , удале- ние модели из оболочки формы и прокаливание формы при 950-1000°С в гер0 метизированной опоке, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  цикла изготовлени  форм за счет уменьшени  времени их прокаливани , прокалку ведут в два этапа: на первом прокаливание провод т при тем5 пературе загрузки формы, которую определ ют по формуле Т 573+т т , при этом врем  прокаливани  определ ют по формуле: ,34т2 - 1,25т1 85 -27,5т +175,ана втором продолжительность прокаливани  при 950-1000°С определ ют по формуле:

   ,25 т1 85+95,

   где Т - температура прокаливани  форм на первом этапе, °С;

   5т- врем  выдержки форм от выгрузки

   из печи до заливки, мин.;

   тч - врем  первого этапа прокаливани , мин.;

   Т2 - врем  второго этапа прокалива0 ни , мин.;

   m - поправочный коэффициент (т 10-25), °С/мин.