SU944744A1 - Способ изготовлени многослойных оболочковых литейных форм - Google Patents

Description

(Б ) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

1

Изобретение относитс  к литейному производству и может быть использовано при изготовлении любой номенклатуры точных отливок.

Известен способ изготовлени  оболочковых литейных форм по вып лавл емым модел м путем нанесени  огнеупорной суспензии на блок выплавл емых моделей, замораживани  формы вместе с модел ми до (-100 F) и последующего помещени  в гор чую воду, где модели удал ютс  без растрескивани  формы 1j.

Однако форма при таком способе ее изготовлени  не имеет достаточную прочность после прокалки, позвол ющую выдержать заливку ее металлом с получением качественных отливок .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  способ с использованием опорной смеси в качестве упрочнител  при заливке

ее металлом, который включает нанесение огнеупорной смеси на легкоплавкий модельный блок, отверждение форм, удаление моделей, заливку в зазор между формой и опокой опорной смеси, ее упрочнение при отверждении и прокалку 2.

Такой способ изготовлени  оболочковой формы вызывает повышенный расход св зующего дл  изготовлени  многослойных оболочковых форм, повышенный расход нержавеющей стали дл  оснастки (опоки, несущие элементы транспортных устройств и т.п..) при прокаливании форм и значительно

15 удлин ет производственный цикл изготовлени  и прокаливани  форм.

Целью изобретени   вл етс  сокращение времени изготовлени  форм и

20 снижение себестоимости.

Указанна  цель достигаетс  тем, .что согласно- способу изготовлени  оболочковых литейных форм по выплавл емым модел м, включающему нанесение огнеупорной смеси на легкоплавкий модельный блок, отверждение форм, удаление моделей, заливку в зазор между формой и опокой опорной смеси, ее упрочнение при отверждении и прокалку, операцию упрочнени  сначала осуществл ют в опорной смеси следующего состава, мае,I:

Алюминиева  пудра Молота  окалина 8-13 Вода20-25

Пылевидный кварц Остальное

путем замораживани  при С: с повторным упрочнением при прокалке в течение 10-13 мин.

Сущность способа состоит в том, что 2 - 3-слойную оболочковую форму изготовленную по любой известной технологии, с выплавленными из нее модел ми помещают в оснастку дл  формовки. При этом заранее готов т опорную смесь, состо щую из пылевидного кварца, алюминиевой пудры и молотой окалины, и развод т водой до получени  сметанообразного состо ни . Указанную смесь заливают в зазор между оснасткой и оболочковой формой. После этого форму с оснасткой помещают в любой известный холодильный агрегат, обеспечивающий температуру не выше -268 К () дл  затвердевани  воды и, следователь Но, формовочной смеси. Далее, после замораживани  форму извлекают из холодильника и отдел ют от оснастки (путем, например, подогрева оснастки с расчетом расплавлени  воды на границе контакта оснастки и формы). Замороженную форму помещают в печь при температуре не ниже 1173 К (900 с) дл  прокаливани . При этом происход т следующие процессы. Вначале нагреваютс  периферийные (наружные) поверхности формы. При этом лед расплавл етс , и вода превращаетс  в пар, а суха  составл юща  продолжает нагреватьс  до 873°К (600 с), при которой начинаетс  экзотермическа ; реакци  между алюминиево пудрой и окалиной с выделением большого количества тепла. Продукты реакции, перемешива сь с парами воды образуют пористый конгломерат, прочность которого достаточна дл  сохранени  несущей способности формы при заливке. Эти процессы протекают

непрерывно в направлении от периферии к центру формы, форма не разрушаетс  .благодар  тому, что впереди и позади фронта экзотермической реакции имеютс  прочные образовани , а пориста  текстура затвердевших продуктов реакции обеспечивает беспреп тственный отвод паров и воды. После завершени  экзотермической

0 реакции и догорани  остатков модельного состава в полости формы прокаливание завершаетс , и форма готова к заливке без опорного наполнител . Верхний предел температуры замораживани  формовочной смеси -2бо К (-50 с) обусловлен созданием переохлаждени  воды на - -5 С, что  вл етq  необходимым условием замерзани  вход щей в состав формовочной смеси

0 воды. Нижний предел температуры -АО С замораживани  формовочной смеси обусловлен получением прочности бболочки , котора  становитс  транспортабельной к обжиговой печи.

Нижний предел температуры прокаливани  1173°К (900°С) обусловлен созданием температурного запаса начала экзотермической реакции, начинающейс  при 873 - 900°К, а также

необходимостью завершени  процесса удалени  модельного состава путем его догорани .

Нижний предел (10 мин) времени прокаливани  ( С) обусловлен опытными данными, полученными из хронометрировани  процессов протекани  экзотермической реакции, догорани  модельного состава в предельных услови х: минимальных температур прокаливани  1173 К, замораживани  формы 200 К (в жидком азоте) и максимальной толщины зазора между выступающими част ми оболочки и оснастки 0,015 м.

Врехний предел (15 мин) времеуи прокаливани  (Т 800°С) вз т с запасом на точность составлени  предельных условий и измерений и увеличение габаритов и металлоемкости форм, влекущее за собой повышение количества остатков модельного состава в форме.

Нижний предел содержани  алюминиевой пудры в составе формовочной смеси (3 мас.|) вз т из услови  создани  минимальной прочности конгломерата продуктов экзотермической реакции . При меньших количествах длюминиевои пудры те.плр экзотермическо реакции расходуетс  в основном на испарение влаги, продукты реакции не расплавл ют пылевидный кварц: конгломерат при этом не образуетс  и формовочна  смесь становитс  сыпучей после окончани  экзотермической реакции. Верхний предел содержани  алюминиевой пудры (5%) вз т из услови  создани  оптимальной прочности конгломерата продуктов экзометрической реакции, не преп тствующей выбивке отливок из формы. При большем содержании алюминиевого порошка прочность конгломерата резко возрастает и не обеспечивает выбиваемосТи отливок из форм с применением известного оборудовани . Пределы содержани  молотой окали ны в формовочной смеси (8-13 мас получены из расчета стехиометрического соотношени  алюмини  и окислов железа при экзотермической реак ции 1:(2,5 - 3). В качестве примера были вз ты 3-слойные выплавленные оболочки, которые заформовали в опорных смес  трех составов, приведенных в табл. При этом предлагаемые смеси, раз веденные водой до сметанообразного состо ни , заливали в зазор между оболочковой формой и дерев нным рзъемным жакетом. В собранном виде каждую форму с жакетом помещали в жидкий азот, выдерживали 300 - 400 и извлекали из емкости с азотом. Далее дерев нный жакет отдел ли от формы, а последнюю устанавливали В камерную печь и прокаливали при 600 - 800 С, После завершени  экзотермической реакции и сгорани  остатков модельного состава форму извлекали из печи и заливали сталью. Результаты экспериментов сравнивали с данными дл  известного способа по экономии св зующего, нержавеющей стали и длительности цикла изготовлени  оболочек, формовки и прокаливани . Свойства опорной смеси по предлагаеMOMy и известному способам представлены в табл, 2.. Точность отливок, полученных по обоим сравниваемым способам, пор дка 7-9 (дл  известного) и 5-7 (дл  предлагаемого), шеррховатость отливок составл ет мкм. Если заливка форм в известном способе может быть осуществлена только углеродистыми стал ми, то в случае получени  форм предлагаемым способом ограничений на род сплава нет. Как следует из табл, 2, изобретение позвол ет в 1,5-3 раза снизить расход св зующего, в отдельных случа х отказатьс  от нержавеющей стали дл  опок при прокаливании форм и в k раза сократить длительность производственного процесса. Техникоэкономическа  эффективность изобретени  представлена в табл. 3 Реализаци  изобретени  позволит сократить длительность тепловой обработки литейной формы,что, в свою очередь, приведет к экономии св зующего и нержавеющей стали. Ожидаемый экономический эффект 120130 руб, на тонну лить . Таблица 1

Таблица 2

зующее на 1 т отливок, руб Затраты на нержавеющую сталь дл  опок на 1 т годных отливок , руб. Затраты на алюминиевую пудру дл  1 т годных отливок, руб.

Таблица 3

100

Claims (2)

198 9 Формула изобретени  Способ изготовлени  многослойных оболочковых литейных форм по выплавл емым модел м, включающий нане-s сение огнеупорной смеси на легкоплавкий модельный блок, отверждение форм, удаление моделей, заливку в зазор между формой и опокой опорной смеси, ее упрочнение при отверж-10 дении и прокалку, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  времени изготовлени  форм и снижени  себестоимости, сначала упрочнение осуществл ют в опорнойis смеси состава, мас.%: «10 Алюминиева  пудра Молота  окалина 8-13 Вода 20-25 Пылевидный кварц Остальное путем замораживани  при температуpg -4 с повторным упрочнением рр прокалке в течение 10-13 мин. Источники информации, щрин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3770, кл. В 22 С 9/0, опублик. 1973.

2. Литье по выплавл емым модел м . Под редакцией Я.И. Шкленника. М., Машиностроение, 1971, с. .