Способ изготовления литейных форм по выплавляемым моделям

Авторы патента:

B22C9/12 - обработка форм или стержней, например сушка, отверждение

B22C9/04 - с применением разовых моделей

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ из гипсоналивных смесей на основе кристобалита и гипса-полугидрата, включающий заливку предварительно затворенной водой и вакуумированной смеси в технологическую оснастку, вьшлавление модели, нагрев и прокалку формы, отличающий-, с я тем, что, с целью улучшения качества форм путем снижения усадки и повышения прочности после прокалки , нагрев формы осуществляют при 200-300с в ваку5 ме, который поддерживают на уровне

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ!ТИЙ (21) 3530386/22-02 (22) 31. 12.82 (46) 23.01 85. Бюл. К 3 (72) И.M. Пиевский и А.Б. Шпильский (71) Институт технической теплофизики АН Украинской ССР (53) 621.744.3 .621.74.045(088.8) (56) 1. Кестнер О.Е. и др, Точное литье цветных сплавов в гипсовые и керамические формы. М., "Машиностроение", !968, с. 290, 66-68.

2. Разработка и внедрение промышленной технологии производства и использования отечественной формовочной массы при точном литье ювелирных изделий на предприятиях Союзювелирпрома. вЂ” Отчет ВНИИювелир рома по теме В 1270730970, 1979.

4(51) В 22 С 9 04 В 22 С 9/12 (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИ-

ТЕЙНЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЬ!М МОДЕЛЯМ из гипсоналивных смесей на основе кристобалита и гипса-полугидрата, включающий заливку предварительно затворенной водой и вакуумированной смеси в технологическую оснастку, выплавление модели, нагрев и прокалку формы, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения качества форм путем снижения усадки и повышения прочности после прокалки, нагрев формы осуществляют при 200-300 С в вакууме, который поддерживают на уровне (1-2) ° 10 Па в течение 45 мин вЂ” 2 ч.

1 11355

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления мелких деталей сложной конфигурации из цветных, редких и благородных металлов и их сплавов.

Известен способ изготовления литейных форм по выплавляемым моделям иэ быстросхватывающихся формовочных смесей с различными огнеупорны- 1О ми наполнителями и связкой из гипсаполугидрата, заключающийся в эатворении смеси водой с образованием гипса-двугидрата, вибровакуумировании, заполнении получающейся суспензией технологической оснастки, выплавлении модели и прокалке форм.

Поскольку при нагреве происходит дегидратация гипса, сопровождающаяся усадкой формовочной массы, в ря- щ де случаев перед обжигом форм применяют их пропаривание в автоклаве при избыточном давлении, способствующее расширению гипса P) .

Недостатками указанного способа р являются снижение более чем в два

° 1 раза прочности литейных форм, а также низкая производительность, обусловленная необходимостью длительной выдержки форм после пропаривания.

Известен способ изготовления литейных форм, согласно которому усадка гипса при его переходе в полугидрат компенсируется расширением крис35 тобалитового наполнителя, сопровождающим превращение - Ж -кристобалит, а весь цикл тепловой обработки литейных форм вЂ” выплавление модели, нагрев и прокалка вЂ” происходит в воздушной среде рабочего пространства обжиговых печей f2), Однако наиболее существенная усадка формовочной массы наступает при переходе обезвоженного полугидра-4> та связки в растворимый ангидрит с перестройкой моноклинной кристаллической решетки в ромбическую в интервале температур 300-400 С, что не может быть скомпенсировано крис- 50 тобалитовым эффектом расширения; наполнителя, имеющим место в интервале температур 220-270 С. Таким образом, значительная амплитуда термических объемных изменений вызы- 55 вается несовпадением температурных диапазонов расширения криатобалита и усадки гипса: при 220-270 Со

28 а превращения > р(-кристобалит, при 300-400 С вЂ” превращения обеэвоженного полугидрата в растворимый ангидрит. В результате формовочная масса испытывает сначала скачкообразное расширение, а затем усадку, что является причиной растрескивания форм и брака отливок по просечкам, прорывам и эасорам.

Целью изобретения является улучшение качества форм путем снижения усадки и повышения прочности после прокалки.

Эта цель достигается тем, что согласно способу изготовления литейных форм по выплавляемым моделям из гипсоналивных смесей на основе кристобалита и гипса-полугидрата, включающему заливку предварительно затворенной водой и вакуумированной смеси в технологическую оснастку, выплавление модели, нагрев и прокалку формы, нагрев формы осуществляют при 200-300 С в вакууме, кото0 рый поддерживают на уровне (1-2) r х10 4 Па в течение 45 мин вЂ” 2 ч.

Вследствие вакуумирования гипсовых форм при нх нагреве от 200 до

300 С происходит смещение в указанную область температур процесса превпревращения обезвоженного полугидрата в растворимый ангидрит, что позволяет совместить кристобалитовый эффект расширения наполнителя и эффект усадки гипсовой связки.

Подвергнутые вакуумированию формы . изменяют свою структуру. без резких изменений объема, что обеспечивает их целостность и отсутствие трещин после прокаливания.

Верхний предел давления 2 ° 10 Па является границей осуществления эффекта снижения температуры перестройки кристаллической решетки ангидрита, нижний предел не ограничен; Однако целесообразно ориентироваться на недефицитные и простые в эксплуатации механические насосы с масляным уплотнением, что и обуславливает нижний предел 1 10 Па.

Нижняя граница времени нагрева.

45 мин соответствует максимально возможной скорости превращения полугидрата гипсовой связки в ангидрит, а верхняя граница 2 ч вЂ” зремени нагрева наиболее массивных форм, применяемых в и сцизнонном литье изделий нз благор: дных сплавов.

3 1t

Формы изготавливают следующим образом.

Навески наполнителя и гипса или готовая сухая гипсовая смесь вводятся в воду эатворения, смешиваются в течение 3-4 мин, суспензия вибровакуумируется 1-2 мин, после чего заливается в технологическую оснастку (опоки с моделями отливаемых изделий), в которой снова вибровакуумируется в течение 1-2 мин.

После затвердевания формовочной массы при комнатной температуре опоки с формами помещают в прокалочную вакуумную печь, где сначала при атмосферном давлении и температуре 120-140 С в течение 2 ч осуществляется выплавление моделей, затем температуру в печи поднимают со скоростью 140 С/ч до 200 С, по о достижении которой включается вакуумный насос, и дальнейший нагрев ведут в вакууме на уровне (1-2)

i104 Па до достижения 300ос. После этого вакуум отключают и формы продолжают нагревать с той же скоростью до достижения 700-750 С, при котоо рой в течении 2-3 ч формы.прокаливают. После прокалки формы быстро переносят в литейные установки для заливки металлом.

H p и м е р 1. Изготавливают опытные образцы стандартных размеров диаметром 50 мм, высотой 50 мм и

5 М 5 Х 5 мм из формовочной смеси

"Инвестрайт". Сухая смесь затворяется водой при водомассовом отношении

0,4 л/кг, раэмешивается в течение

3-4 мин до сметанообразной консистенции, вибровакуумируется в течение

1,5 мин, после чего разливается в формы цилиндров и балочек и снова вакуумируется s формах в течение

2 мин. Через час после этого по окончании твердения образцы извлекают из форм, образцы-цилиндры поI мещают в вакуумную печь, а образцыбалочки - в дилатометр, выдерживают в течечие 2 ч при 130 С, после чего о начинается автоматически регулируемый подъем температуры с постоянной

35528 4 скоростью 140оС/ч. После достижения о температуры 200 С создается вакуум на уровне 1,5 ° 104 Па, который поддерживается до тех пор, пока не установится температура 300 С. После это о

ro вакуум отключается, а образцы продолжают нагреваться до 700 С. После выдержки при этой температуре в течение 2 ч образцы извлекают из

1О печи и подвергают технологическим испытаниям.

Пример 2. Аналогично при.меру 1, однако вакуумирование проводят на уровне (3-4) ° 10 Па. Отмечается усадка в интервале 300400 С величиной 0,1Ж, имеются трещины на поверхности образцов.

Пример 3. Аналогично примеру 1, однако время нагрева от

200 до 300 С составляет 25 мин. Отмечается усадка величиной 0,13Х имеются трещины на поверхности образцов.

Для получения сравнительных данных проводится термическая обработ- . ка аналогичных образцов, изготовленных из того же материала по известному способу беэ вакуумирования при обжиге.

Режим обработки и результаты испытаний приведены в таблице.

Как видно из таблицы и примера 1 усадка массы по предлагаемому способу отсутствует по сравнению с известным способом, а прочность

35 выше, при этом вследствие отсутствия трещин лучше и качество поверхности, Иэ примеров 2 и 3 следует, что отклонение от указанных парамет40 роВ приводит к ухудшению качества форм.

Использование изобретения в ювелирной промышленности и приборостроении позволяет повыснть производи45 тельность точного литья по выплавляемым моделям путем уменьшения брака отливок и затрат на переделку форм и переплавку бракованных изделий из благородных металлов и спла50 вов.

1135528 и е

F O

O I.е

1»

g I A Е

I о ! 3, а ! их л

О сч л о

1 и о 3 л о!

I и х m оя i

1 и о о сч и о ь о о сч

О о и с"> о о

S OD о с(с а о хе сс л