Способ изготовления многослойной оболочковой формы по выплавляемым моделям
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСГЬ БЛИН (1% (18 з(я) В 22 С 9/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ. -1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " .-: .- — .
М АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3344911/22-02 (22) 09.10.81 (46) 23.08.83. Бюл. и 31 (72) Б.А . Кириевский, В.В. Чихачев, З.E. Шишкарев, В.П . Шариков и М.Н. Семенова ,(53) 621.744 3:621.74.045(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
М 223268, кл . В 22 С 9/12, 1966 .
2. Авторское свидетельство СССР
И 270195, кл. В 22 С 9/04, 1969.
Авторское свидетельство СССР
М 764839„ . B 22 С 9/12, 1978. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ОБОЛОЧКОВОЙ ФОРМЫ ПО BblfllNB""
ЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, включающий послойное нанесение на легкоплавкую модель сус-. пензии на этилсиликатном связующем и обсыпку кварцевым песком каждого слоя, послойную сушку. оболочковой формы, удаление из нее легкоплавкой модели, введение в оболочковую Форму кислодсодерщего вещества и после-. дующую прокалку, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью сокращения продолжительности прокалки оболочко вых форм и расхода кислородсодержащего вещества, последний .слой обсыЧают кварцевым песком с добавкой
20-40 мас.Ф магнезита для получения избыточного давления газа в форме, а после- сушки последнего слоя на него наносят слой 65-703-ного раствора. полиметилфенилсилоксановой смолы в этиловом спирте, который сушат для образования непроницаемого для кислорода слоя.
1 103643
Изобретение относится к литейному производству, а именно к области литья по выплавляемым моделям.
Известны различные способы изготовления оболочкоеых форм с ускоренным циклом прокалки за счет нагрева форм е дисперсном теплоизлучателе с пониженной температурой прокалки
И повышенной прочностью форм за счет нагрева форм в вакууме t 1) и t 2) ° 10
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготовления оболочковых форм, включающий послойное нанесение на легкоплав" 15 кую модель суспензии на этилсиликатном связующем и обсыпку кварцевым песком каждого слоя, послойную сушку оболочковой формы, удаление из нее, легкоплавкой модели, введение в оболочковую форму кислородсодержащего вещества и последующую прокалку, при этом кислородсодержащее вещество вводят в стояк литниковой системы оболочковой формы после удаления легкоплавкой модели перед прокалкой формы ° В качестве кислородсодержащего вещества (окислителя) используют перманганат калия в количестве 0,05-- .
0,12/ от веса заливаемой стали P3)„
Недостатками известного способа являются длительность прокалки и повышенный расход окислителя, что связано с неэффективным использованием выделяющегося при его разложении кислорода. Окислитель находится в стоя35 ке формы, и выделившийся при его разложении кислород не всегда проникает е удаленные труднодоступные места оболочковой формы, где скапливается наибольшее количество остатков пег40 коплавкой модели. Кроме того, при термическом разложении окислителя в форме образуются нелетучие продукты реакции, которые засоряют металл при ,его заливке.
Целью изобретения является сокращение продолжительности прокалки оболочковых форм и расхода кислородсодержащего вещества.
Поставленная цель достигается тем,50 что согласно способу изготовления многослойной оболочкоеой формы по выплавляемым моделям, включающему послойное нанесение на легкоплавкую модель суспензии не этилсиликатном 55 связующем и обсыпку кварцевым песком каждого слоя, послойную сушку оболочковой формы, удаление иэ нее легкоплаекой модели, введение е оболочкоеую форму кислородсодержащего вещества и последующую прокалку, последний слой обсыпают кварцевым песком с добавкой 20- 40 мас.3 магнези- та для получения избыточного давления газа в форме, а после сушки последнего слоя на него наносят слой
65-703-ного раствора полиметилфенилсилоксановой смолы в этиловом спир- те, который сушат для образования непроницаемого для кислорода слоя.
Таким образом, при изготовлении оболочковой формы,кислородсодержащий продукт находится непосредственно в оболочке, что способствует более равномерному его распределению в форме и более полному окислению остатков легкоплавких моделей в оболочковой форме в процессе прокалки.
При изготовлении многослойной оболочки кислородсодержащее вещество, вводили также в состав суспензии для 2-га и 3-го слоев оболочки. В качестве кислородсодержащего вещества дпя суспензии использовали калиевую селитру.
Однако процессу эффективного окисления остатков модельного состава препятствует избыточное давление в полости формы, которое создается при ее прокалке вследствие образования газообразных продуктов сгорания модельного состава и которое направлено к наружной поверхности формы, что приводит к вытеснению из формы кислорода, образующегося при разложении кислородсодержащего продукта е процессе прокалки оболочковых форм.
Поэтому, с целью изменения направления движения активного кислорода, выделяющегося иэ 2-го и 3-го слоев оболочки в зону скопления остатков легкоплавких моделей, последний слой суспензии обсыпают кварцевым песком с добавкой магнезита, ко- . торый е процессе прокалки разлагается с образованием нейтрального угле кислого газа, Температура его разложения не должна быть ниже 0,9 температуры разложения кислородсодержащего продукта, входящего в состав 2-го и ,3-го слоев суспензии, так как при более низких температурах разложения происходит выделение нейтрального газа, а кислород из 2-го и 3-го слоев формы, требуемый для окисления мо3 : 10 дельных остАтков, выделяться еще не начинает, что снижает эффективность действия окислителя.
Температура разложения окислителя обсыпки также не должна превышать
1,2 температуры окислителя суспензии, так как в противном случае кис лород из 2-го и 3-го слоев формы начинает выделяться раньше нейтрального газа, назначение которого заключается в том, чтобы создать, избыток давления в последнем слое оболочковой формы и направить движение кислорода, выделяющегося из 2-го и 3-го слоев, внутрь формы.
Максимальный окислительный эфффект достигается только при условии, что температуры разложения кислородсодержащего продукта 2-ro и 3-ro слоев суспенэии и окислителя, содержащегося в обсыпке, должны быть близки.
Этим условиям соответствуют кислород.спдержащие продукты - калиевая селитра KN0 с температурой начала разложения, равной 408 С, и магнезит о
МцСОэ с температурой разложения 400 С c выделением углекислого газа СО, обладающего слабоокислительными свойствами, что дополнительно способствует окислению остатков легкоплавких моделей. Разложение калиевой селитры и магнезита заканчивается также при близких температурах, а именно КМО5при температуре порядка 500 С, а. магнезит - при 540оС
С целью предотвращения ухода углекислого газа через наружную поверхность оболочковой Формы на нее наносится запирающий слой, препятствующий выходу газов иэ оболочки.
Температура разложения материала запирающего слоя должна быть не ниже
600 С и не выше 900 С, так как при этих условиях оболочковая форма "заперта" на период разложения окислителей, и выделяющийся в Форме кислород максимально расходуется на окисление модельного состава (3600 С), а в период заливки метапла запирающий слой не является источником газовыделений (900 С} .
Таким требованиям соответствует
65-70 -ный раствор полиметилфенилсилоксановой смолы в этиловом спирте (кремнийорганическая смола К-9), начинающий разлагаться при 700 С.
Составы оболочек по известному и предлагаемому способам представлены, в; табл. 1.
36436 4
Концентрация раствора кремнийорганической смолы с этиловом спирте обусловлена требованиями обеспечения сплошности запирающего слоя, так как слой наносится на наружный песчаный слой оболочковой формы, имеющий крупные поры. При концентрации смолы в растворе менее 653 не достигается полная сплошность (непрерывность) запирающего слоя и в период выделения окислительных газов в оболочке при прокалке не обеспечивается их направленное движение внутрь формы.
Свойства и продолжительность прокалки оболочковых Форм в зависимости от способа их изготовления представлены в табл. 2.
Как видно из приведенных экспериментальных данных, оптимальными оболочковыми формами являются оболочки
8 и 9, которые характеризуются тем, что для 2-го и 3-го слоев в суспензию введена калиевая селитра в количестве 3-4 мас., в обсыпочный материал на основе кварцевого песка последнего слоя оболочки введен магнезит в количестве 20-40, а запирающим слоем является 65-70 -ный раствор кремнийорганической смолы
К-9 в этиловом спирте.
Содержание кислородсодержащего продукта в суспензии 2-го и 3-го слоев менее 3 малоэффективно из-эа недостаточного количества кислорода, а более 4Й - приводит к снижению прочности непрокаленных оболочек и увеличивает количество брака отливок по .вине формы.
Использование обсыпочного материа! ла на основе кварцевого песка с содержанием магнезита менее 203 снижает эффективность действия избыточного давления выделяющегося нейтрального газа, обеспечивающего направленное движение кислорода, выделяющегося в форме при разложении окислителя во 2-м и 3-м слоях оболочки.
Использование в смеси магнезита более 43 не приводит к заметному сокращению продолжительности прокалки, в то же время увеличивается расход магнезита.
Зерновой состав магнезита, входящего в состав обсыпочного материала на основе кварцевого песка, не должен отличаться от зернового состава, применяемого для последнего слоя кварцевого пеСка.
1036436
20
При концентрации смолы более 703 иэ-эа увеличения вязкости раствора нв поверхности формы образуется неравномерный слой с местными утолщениями, что приводит к повышенному 5 гаэовыделению при .заливке форм металлом.
Пример. Приготавливают суспензию следующего состава, мас.3:
Этилсиликат 40 11-13
Этиловый спирт 14-16
Неорганическая
I кислота 0,6-1 5
Вода 1 "2
Огнеупорный на" 15
I полнитель Остальное
Окунанием наносят 1-й слой суспензии на модельный блок с последующей его обсыпкой кварцевым песком.
Осуществляют сушку слоя. В готовую суспензию укаэанного состава для
2-го .и 3"t о слоев оболочки добавляют измельченную калиевую селитру
KN0g в количестве 3"43, перемешивают суспензию и наносят 2-й и 3-й слои с послойной обсыпкой их кварцевым песком и сушкой каждого слоя . Далее аналогично 1-му слою наносят 4-й слой суспензии с обсыпкой кварцевым песком и сушкой покрытия, а затем 30 последний 5-й слой суспенэии, который, обсыпают смесью кварцевого песка и магнезита при содержании последнего в смеси 20-403. После сушки последнего слоя и удаления модельного состава на наружную поверхность оболочковой формы пульверизатором наносят слой раствора кремнийорганической смолы К-9 в этиловом спирте. Прокалку готовых оболочек новых форм можно осуществлять сыпучим наполнителем как в опорном наполнителе, так и без наполнителя. Прокаленные обо" лочки заливают металлом и по выходу годных отливок опреДеляют эффективность действия окислителей при раз" личной продолжительности прокалки.
Сравнительные результаты прокалки представлены в табл. 3.
Предлагаемый способ изготовления оболочковых форм обеспечивает получение 1003-ного выхода годных отливок при температуре прокалки 850"С и времени выдержки 4,0 ч против
8,0 ч по известному способу при прокалке в опорном наполнителе и при выдержке 1,5 ч против 2,0 ч без напол" нителя.
Ожидаемый экономический эффект за счет сокращения продолжительности прокалки и снижения расхода активного окислителя составит 20 тыс. руб. в год. 1036436
Таблица1! 1
2,0
10,0
20
3,0
4,0
75
80
100
6,0
2,0
Во 2-м и 3-м слоях суспензии
10
65
3,0
4,0
70
50!
5;0
6,0
100
Оболочки
Известная
П редлагаемые
Используемые кислородсодержа-. щие вещества (окисли- тели) КМпОу (по авт. саид. 764839) ККО во 2-м и
3-м слоях суспензии, ИдСО в обсыпке последнего слоя, раствор кремнийоргаиической смолы в зтиловом спирте, "запирающий" слой
Содержание окислителя в суспензии, мас,.3
0,05-0,2 от веса металла (в гюлость формы на дно стоя ка) Содержание
NgCOS в обсыпочном материале на основе кв.песка, мас.3
Концентра ция К-9 в этиловом спирте, мас.3
Количество слоев формы, содержащих КИО в суспензии
Во всех пяти слоях оболочковой формы
1036436
Табл и ца 2
Прочность оболочек, кгс/см
Мийимальное время прокалки, обеспечивающее 1003 выход годных отливок, ч
Оболочки
Прокаленных, при 850 С
Мепрокаленных
Прокалка в напол- Прокалка. без нителе наполнителя
Известная
2,0
8,0
162
Предлагаемые
8,0
130
2,0
6,0
1 5
125
6,0
118
6,0
126
1 5
6,0
1;5
120
8,0
47,165
2,0
6,0
160
1 5
6,0
160 50
148
6,0
1 5
38
6,0
120
Таблица 3;
Выход годных отливок, 3, при длительности прокалки, ч:
Способ изготовления ферм
Температу ра прокал ки, С
«» «»«е «» ее« е«»
»»«» е
Без наполнителя
8 наполнителе
«
20 15 100, » «° « ° «е
Предлагаемый 850 100 100 98 88 63
100 100 96 !84
««е ее» «е»
Составитель Г. Зарецкая, PegaK Top»В Данко Техред М. Ге щ;0ь Корректор Г Решетник
Заказ 5894/9 Тираж 813 Подписное
ВНИИПИ Го/ударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035 Москва Ж-35 Раушская наб, и. 4/Ч
Л Ве» е ° »«е««е«ееЛ 84ЬС « филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. 0poe êòíàÿ, 4
Известный 850 100 95 . 72 61 40 100 90 77 51
