Способ изготовления многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, включающий нанесение на модель суспензии на этилсиликатном связующем, последующую ее послойную обсыпку огнеупорным материалом, сушку, удаление модели и прокалку оболочковых форм, о т л и ч а.ю щ и йс я тем, что, с целью повьцпения качества отливок преимущественно с узкими протяженными незамкнутыми канавками за счет обеспечения их заданной геометрии, после обсыпки двух первых слоев огнеупорным материалом, их по- ; очередно обдувают сжатым воздухом под давлением 0,08-0,25 ат в течение 7-15с. при этом для упомянутых слоев оболочки используют суспензию следующего состава, мас.%: . Этилсиликат 17,5-21,23 Органический растворитель 11

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51) В 22 С 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,09-0,11

0,08-0,11

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3450801/22-02 (22) 11.06.82 (46) 30.03.84. Бюл. ) 12 (72) А.И.Коковихин (71) Проектно-конструкторское и технологическое бюро химического машиностроения (53) 621.74.045(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 839654, кл. В 22 С 9/04, 1979.

2. Литье по выплавляемым моделям.

Под ред.Я.И.Шкленника; М., "Машиностроение", 1971, с. 198-199, 231. (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОИНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕИЫМ МОДЕЛЯМ, включающий нанесение на модель суспензии на этилсиликатном связующем, последующую ее послойную обсыпку огнеупорным материалом, сушку, удаление модели и прокалку оболочковых форм, о т л и ч а,ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения качества отливок преимущественно с узкими протяженными незамкнутыми канавками за счет обеспечения их заданной геометрии, после обсыпки двух первых слоев огнеупорным материалом.их по-: очередно обдувают сжатым воздухом под давлением 0,08-0,25 ат в течение

7-15с. при этом для упомянутых слоев оболочки используют суспензию следующего состава, мас.X:

Этилсиликат 17,5-21,23

Органический растворитель 11> 7-14,25

Дистиллированная вода 0,40-0,42, .Соляная концентрованная кислота 0,20-0,22

Серная концентрированная кислота 0,33-0,36.

Авиационный бензин

Глицерин

Маршаллит

1082546 2 рии и необходимой чистоты поверхности

Отливоке

Цель изобретения — повышение качества отливок преимущественно с узос- 5 кими протяженными незамкнутыми канавками за счет обеспечения их заданной и геометрии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовле!

О ния многослойных оболочковых форм ой по выплавляемым моделям, включающему нанесение на модель суспензии на этилсиликатном связующем, последующую ее послойную обсыпку огнеупорным матео 15 риалом и сушку, удаление модели и прокалку оболочковых форм, после обсыпки двух первых слоев огнеупорным материалом их поочередно обдувают сжатым воздухом под далением 0,082п 0,25 ат в течение 7-15с, при этом для упомянутых слоев оболочки используют суспензию следующего состава, мас.7: н- Этилсиликат 1 7, 5-21, 23

Органический н- растворитель

Дистиллированная вода 0,4-0,42

Соляная концентрированная кислота о Серная концентрированная е- кислота 0,33-0,36

Авиационный р бензин 0,09-0, 11 ю Глицерин 0,08-0, 11 и Маршаллит Остальное т- Обдув первых двух слоев суспензии сжатым воздухом под давлением 0,0840

0,25 ат в течение 7-15с обеспечивает сплошность покрытия модели в узких местах.

11, 7-14,25

0,20-0,22

Изобретение относится к литейному производству, в частности к иэготов лению отливок размольной гарнитуры дисковых мельниц, В целлюлозно-бумажной промышленн ти для получения.термомеханической древесной массы, частично эаменяюще целлюлозу, требуется размольная гар нитура с большим количеством тонких ребер и узких протяженных канавок с шириной в основании 1,7 мм и глубин до механической обработки 11 0 мм.

Известен способ изготовления обо лочковых форм по выплавляемым моделям, который характеризуется тем,чт перед нанесением первого слоя огнеупорной суспензии тонкие полости в модели заливают керамической самотвердеющей .суспензией и выдерживают до ее полного отверждения (1) .

Однако этот способ не приемлем для изготовления оболочковых форм п выплавляемой модели с незамкнутыми канавками, так как заливаемая суспе зия на этилсиликатном связующем буд вытекать из канавок. Кроме того, да .ный способ трудоемок и требует боль ших производственных площадей из-эа длительной естественной сушки каждо го слоя: первые два слоя по 24 ч, остальные — по 6-8 ч.

Наиболее близким к изобретению п технической сущности и достигаемому результату является способ изготовл ния оболочковых форм, включающий по слойное нанесение на модель огнеупо ной суспензии, последующую послойну ее обсыпку и сушку, выплавку моделе и прокалку форм, при этом используе ся суспензия, включающая в себя эти силикат, органический растворитель воду, соляную и серную кислоты, тех нологическую добавку — бензин и огн упорный наполнитель на основе окиси кремния (маршалит).

Суспензию наносят послоино на

45 блок легкоплавких моделей, дают стечь избытку, а затем производят обсыпку слоя и его сушку. При этом рекомендуется вязкость суспензии, равная о

35-45 С для первого слоя и 25-30с для всех последующих слоев (2) .

Однако известный способ не обеспечивает получение. качественных отливок с узкими протяженными канавками, так как огнеупорная суспензия,используемая в известном способе, не затекает в узкие канавки и не обеспечивает получение канавок требуемой геометУтонение первого слоя путем обдувки сжатым воздухом позволяет оставить в канавках плотную часть слоя и в то же время освободить полость канавки для нанесения полноценного второго слоя. Утонение второго слоя путем обдува сжатым воздухом освобождает полость канавки для затекания третьего слоя суспензии, дополнительно упрочняющей второй слой оболочки. В результате оболочка, оформляющая узкие канавки, получается плотной и прочной.

На фиг.1 представлен сектор размольной гарнитуры; на фиг.2 — разрез

Таблица 1

Содержание в составе, мас,X и условной вязкости,с

Составляющие суспензии

1 2

4 5

25 23

17 15

Этилсиликат 32

17,25 17,50 18,60

19,75 21,23 22,7

Эфиральдегидная фракция

11,54 11,70 12,46

13,20 14,25 15,30

Дистиллированная вода

0,39 0,40 0,40

0,42 0,43

Соляная концентрированная кислота

0,19 . 0,20 0,21

0,21

0,22 0,22

Серная концентрированная кислота

0,32

0,33

0,34

0,35

0,36 0,37

0,11 0,11

Авиационный бензин

0,10

0,09 0,09

0,10

0,10 0,11 .0,11

0,08 0,09

Глицерин

Маршаллит

0,07

65,88 63,30 60,75

70 15 69,70 67,80

3 10825

А-А на фиг.!, на фиг.3 — поперечный разрез блока по узкой канавке, полученный в результате нанесения первого слоя согласно известному способу; на фиг.4 — поперечный разрез блока по узкой канавке, полученный после нанесения второго слоя, согласно способа по прототипу; на фиг.5 — поперечный разрез блока по узкой канавке после нанесения первого слоя по пред-1О лагаемому способу, на фиг.6 то же, после утонения первого слоя, на фиг.7 — то же, после нанесения второго слоя, на фиг.8 — то же, после утонения второго слоя, на фиг.9 — 15 то же, после нанесения, третьего слоя.

На фиг.1-9 изображены узкие протяженные канавки 1, перегородки 2 в ка-. навках. модель 3, оставшаяся незаполМодельные блоки окрашивают путем окунания в суспензию, вынимают и дают стечь избытку суспензии, после И чего опускают вертикально в кипящий слой кварцевого песка зернистостью

0,1-0,2 мм. Затем после нанесения

46 4 ненной часть 4 канавки и центральная рыхлая часть 5 оболочки в узкой канавке, щелевидное пространство 6.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут шесть партий модельных блоков гарнитуры дисковых мельниц по четыре штуки в каждой партии. Модель" сектора гарнируты имеет следующие габаритные размерь : высота 400 мм, ширина 370 мм, толщина 56 мм. Поверхность модели с узкими протяженными канавками имела размеры: длина

156 мм, ширина 370 мм. Размеры канавок: длина 156 мм, ширина в основании 1,7 мм, глубина 11,0 мм.

В табл.1 представлены испытанные составы огнеупорной суспензии. первого слоя область модели с узкими протяженными незамкнутыми канавками обдувают сжатым воздухом при давлении 0,08-0,25 ат в течение 7-15с для утонения и уплотнени -." генного слоя. Максимальное время обдувки

1082546 сжатым воздухом 15с соответствует минимальному давлению воздуха 0,08 ат, минимальное время 7с — наибольшему давлению воздуха 0 25 ат. Более длительная обдувка сжатым воздухом, 5 т.е. более 15с, не способствует большему утонению нанесенного слоя.

После обдувки блоки сушат на воздухе 1,5 ч, затем на 30 мин помещают . в аммиачную камеру, после чего провя- 10 ливают на воздухе 30 мин.

Второй и третий слои суспензии наносят аналогично первому, но третий слой обсыпают песком зернистостью

0,315 мм без применения обдува сжа- 15 тым воздухом.

Последующие слои на всех партиях модельных блоков наносят с использованием суспензии состав которой имеет следующее соотношение ингредиен- 20 тов, мас.X: этилсиликат 32-+6,95; эфироальдегидная фракция 11,48; дистиллированная вода 0,39, соляная концентрированная кислота 0,19, серная концентрированная кислота 0,31, 25 авиационный бензин 0,08, глицерин

0,06, маршаллит 70,54. Вязкость суспензии данного состава 27с. Зернистость кварцевого песка для последующих слоев 0,315 мм. 30

Для последующих слоев необходимо использовать суспензию, содержащую большее количество маршаллита и имеющую более высокую вязкость {2535c). В случае использования для по- 35 следующих слоев суспензии предлагаемого состава (как для первых трех слоев) необходимо для получения нужной толщины корки нанести большее количество слоев, что приводит к по- 40 вышению трудоемкости изготовления блоков примерно на ЗОБ и соответственно к снижению производительности труда

Остальные операции выполняют ана- 45 логично известному способу.

Выплавку модели проводят в горячей воде, прокалку блоков — в сыпучем наполнителе. Блоки заливают сталью марки 40Х17Н2МЛ. Готовые отливки отделя- ют от стояков путем обрезки абразивным кругэМ и Очищают от керамики методом вьпцелачивания в горячем растворе щелочи.

Испытаны предлагаемые суспензии предлагаемым способом, но без применения обдува воздухом. Для этого были изготовлены партии оболочек с использованием для первых трех слоев суспензий составов 1-6 (табл.1). Готовые блоки применяли для заливки металла, а также для разрезки корок и оценки плотности корок в ребрах, которые соответствуют узким канавкам в отливках. При осмотре разрезанных корок выявилось, что поверхности ребер полностью оформлены и соответствуют геометрическим размерам канавок выплавляемой модели за исключением тех оболочек, для формирования которых использовали составы суспензии 1. Верхняя часть ребер у этих оболочек корок неровная, ребра оформлены не полностью. Качество оболочек в разрезе по ребрам при использовании суспензии всех составов неудовлетворительное. Ребра оболочек образованы плотными тонкими корочками (толщиной около 0,5 мм). Однако остальная внутреняя часть ребер имеет рыхлую структуру с пустотами в центральной части.

Осмотр изготовленных отливок показал, что при использовании суспензии всех составов в канавках образовались заливы, прочно соединенные с ребрами. Удалить заливы не удалось, все отливки были забракованы. Причина образования неудаляемых заливов состоит в следующем: под действием гидродинамического напора жидкий металл продавливает тонкую и потОму непрочную подложку и заполняет полости центральной части ребер.

Следовательно, качественную оболочку в узких канавках невозможно получить без применения операции послойного утонения наносимой оболочки сжатым воздухом.

Конкретные результаты измерения глубины канавок на отливках, изготовленных с использованием суспензии всех опробованных составов, приведенные в табл.3, показали, что для составов 2-6 глубина канавок равна

11,0 мм, для состава 1 6"9 мм, для составов 7 и 8 6-7 мм.

Дно канавок в отливках для соста" вов 1, 7 и 8, волнообразное, поэтому глубина их находится в указанных пределах. т.е.. в одной и той же канавке наблюдается разная глубина в зависимости от степени проникновения суспензии в канавку при ее нанесении.

Для сравнения изготавливают две партии блоков, по четыре блока в каждой, известным способом.

6 8

Модельные блоки окунают в суспензию, вынимают и путем медленного поворачивания дают стечь избытку суспензии, после чего опускают блоки в кипящий слой кварцевого песка зернис- тостью 0,.1-0,2 мм. После нанесения O первого слоя блоки сушат на воздухе

1,5 ч, затем на 30 мин помещают в аммиачную камеру, после чего провяливают на воздухе 30 мин.

Для нанесения последующих слоев используют кварцевый песок зернистостью 0,315 мм и суспензию вязкостью 27с следующего состава, мас.7: этилсиликат 32 16,95, эфироальдегидная фракция 11,48;дистиллированная вода 0,39, соляная концентрированная кислота О, 19", серная концентрированная кислота 0,31, авиационный бензин

0,08, глицерин 0,06, .маршаллит 70,54, Все остальные операции выполняют ана" логично нанесению первого слоя. Выплавка моделей, прокалка блоков и другие операции выполняют так же, как и при проведении предлагаемого способа.

108254

При этом для нанесения перв применяют два состава сусле занных в табл.2. ого слоя нзии, укаТаблица 2

Содержание в составе, мас.Ж

Составляющие суспензии

14,38

Этилсиликат 32 15,95

Эфироальдегидная фракция

10,70 9,74

Дистиллированная вода

0,27

0,33

Соляная концентрированная кислота

0,14

0,17

Серная концентрированная кислота

Качество поверхности отливок в узких протяженных канавках оценивают путем измерения глубины канавок штангенциркулем и визуально.

0,28

0,24

Авиационный бензин

Качество полученных корок контролируют путем испытания образцов на изгиб. Прочность образцов на изгиб, изготовленных по предлагаемому и известному способам, практически одинакова и находится в пределах, указанных в табл.3.

0,07

0,08

0,06

0,05

Глицерин, Маршаллит

75, 11

72,43

Таблица 3

Физико-механические свойства оболочек и качество отливок, изготовленных предлагаемым способом при нанесении первых трех слоев суспензии

Состав суспензии

Качество отливок в узких канавках

Размеры канавок, мм, качество поверхности

Удаляемость заливов из канавок

Глубина 6-9, вместо Удаление заливов иэ требуемых 11, поверх- канавок затруднено, ность канавки веров- все отливки - брак ная, дно волнообразное по геометрии узких протяженных канавок

91-94

75-77

Продолжение табл, 3

1082546

Состав суспенэии

Прочност изгиб, к

Качество отливок в узких канавках

Размеры канавок, мм, Удаляемость заливов качество поверхности из канавок

92-95

76-78

Глубина 11, ширина 1,7, поверхность чистая, дно ровное

Удаляемость заливов легкая

92-95

76-78

То же

То же

93-95

77-78

76-78

74-78

92-95

92-94

Глубийа 11, ширина 1,7, на поверхности канавок небольшой пригар

92-95

74-78

Глубина 6-7, Удаление невозможно, поверхность неровная, все отливки — брак дно волнообразное

90-94

73-77

В процессе изготовления блоков для получения сравнительных данных производили разрезку блоков по узким незамкнутым канавкам. Разрез блока, изготовленного известным способом, 45 условно представлен на фиг.3 и 4.

После нанесения первого слоя нижняя часть 4 узких канавок остается незаполненной суспензией, а центральная часть 5 канавок имеет неплотную рых- 5О лую структуру. При нанесении второго слоя суспензия не проникает в центральную часть канавок из-за высокой вязкости, а только перекрывает их сверху, поэтr,èó корка в узких местах 55 канавок модели 3. остается неплотной и непрочной и не достигает дна канавки.

Характер разреза блоков, изготовленных по предлагаемому способу, условно изображен на фиг.5-9.

При нанесении первого слоя суспензия (фиг.5), имеющая более низкую вязкость, покрывает всю поверхность канавки. При посЛедующем утонении сжатым воздухом из центральной части

5 канавки удаляется рыхлая часть корки и на модели 3 остается только плотная часть слоя (фиг.6). В освободившуюся полость узкой канавки после утонения наносится полноценный второй слой, Разрез блока представлен на фиг.7. После утонения второго слоя в узкой канавке освобождается щелевидное пространство 6, в которое при нанесении третьего слоя проникает

108254 б

11 ополнительно у прочняет суспензия и д ко ки. IIpH IIocJ едующей обсыпке песком узкая канавка и

В результате в узких мируется пл отная и и прочная корка,п отливках узкие воляющая п получить на отлив

1 требуемых геонезамкну н тые канавки тре зме ов и чистоты поверметрических размеров и чи хности.

12 изобретения по р с авне еализация из обеспечивае ным способом о ес нию с известн отливок разие качественных о получение нитуры с нез амкнутыми мольной гарни ур т ебуемой гео" енными канавками тре уе протяженным беспечивает высои тем самым о ес метрии и производсткое качество гарнйтуры в есной массы ической древес ве термомеханиче го экономически э и за счет этого

1Î равныи 101 7 тыс.руб.

1082546 фиГ. 8, слуг. 7

ВРЧИПИ Заказ 1629/11

Тираж 775 . Подписное

Филаал ППП "Патент",.

r. Ужгород, ул. Проектная, 4