Способ прокаливания оболочковых форм

Авторы патента:

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

СПОСОБ ПРОКАЛИВАНИЯ ОВОЛОЧ- КОВЫХ ФОРМ, полученных из смеси на основе электрокорунда по вьтлавляемым моделям для литья титановых сплавов, включающий нагрев формы в атмосфере инертного газа, вьщержку форюа в этой среде, охлаждение, отличающийся тем, что, с целью повышения качества поверхности титановых отливок, оболочковую форму нагревают до 1100-1150 С, а после вьщержки в атмосфере инертного газа изменяют среду нагрева на окислительную.

СО03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН 4(51) В 22 С 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3525716/22-02 (22) 23. 12.82 (46) 30.03.85. Бюл. У 12 (72) С.П.Серебряков и А.Я.Ларионов (71) Рыбинский авиационный технологический институт (53) 62 1.774.5836.21.74.045(088.8) (56) 1. Литье по выплавляемым моделям. Под. ред . Л.И.Шкленника и

В.А.Озерова. М., "Машиностроение", 1971, с. 250.

2. Патент ФРГ Ф 1188766, кл. 31 В 3/00, опублик. 1965.

„„SU„„1147515 А (54)(57) СПОСОБ ПРОКАЛИВАНИЯ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ, полученных из смеси на основе электрокорунда по выплавляемым моделям для литья титановых сплавов, включающий нагрев формы в атмосфере инертного газа, выдержку формы в этой среде, охлаждение, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения качества поверхности титановых отливок, оболочковую форму нагревают до 1100-1150 С, а после выдержки в атмосфере инертного газа изменяют среду нагрева на окислительиую.

1 11475

Изобретение относится к литейному производству„ в частности к литью титановых сплавов в оболочковые формы из электрокорунда, изготовленных по выплавляемым моделям.

Известен способ прокаливания обо5 лочковых форм, заключающийся в нагреве оболочек до 900-1000 С в атмосфере прокалочной печи (1) .

Недостатком известного способа. является низкое качество поверхности отливок из титановых сплавов, так как в местах подпутрений и карманов образуется загрязненный поверхностный слой глубиной до 0,5-1,0 мм.

Основной причиной этого загрязнения является взаимодействие заливаемого расплава с окисью кремния связующего и образование окисла металла и моноокиси кремния по реакции

He+SiO@ - . NeO+SiOp °

При этом металл загрязняется продуктами его взаимодействия с углеродными остатками модельного состава, 25

На иболее близким к предлагаемому яpëÿåòñÿ способ прокаливания оболочковых форм, полученных из смеси на основе электрокорунда по выплавляемым моделям для литья титановых сплавов, вклю ающтi нагрев форм в атмосфере

ЗО инертного газа, выдержку форм в этой среде, охлаждение (2) .

Зтот режим применяют для оболочек, имеющих на поверхности защитньп» слой металла, который препятствует вз.аимо-35 действию заливаемого титанового расплава с формой.

Однако применение этого способа прокаливания форм из электрокорунда не устраняет дефект по загрязнению 40 поверхности отливок, и металл также загрязняется продуктами его взаимодействия с углеродными остатками.

Целью изобретения является повышение качества поверхности титановых <5 отливок.

Цель достигается тем, что согласно способу нрокаливания оболочковых форм, полученных из смеси на основе электрокорунда по выплавляеьым моде- 50 лям для литья титановых сплавов, вклэча1эщему нагрев форм в атмосфере инертного газа, выдержку форм в этой среде, охлаждение, оболочковую форму нагревают до 1i00-1150 С, а после вы-55 дерла<и в атмосфере инертного газа изменяют среду нагрева на окислительн у о °

15 2

При нагреве до 1100-1150 С в инертной атмосфере (например, в атмосфере аргона) форм, полученных из смеси на основе электрокорунда с добавкой алюминиевого порошка и с кремнеземистым связующим, проходит реакция

2/3A1+SiOg=1/3A1gOp+SiO< .

Для завершения этой реакции форму выдерживают при указанных температурах, после чего среду нагрева изменяют на окислительную для окисления остатков модельного состава по реакции

С Ф О = СОу и оставшегося алюминия по реакции

2 Л1 + 1,з Oz AlzOÇ.

Образующийся по реакции окисел алюминия упрочняет и уплотняет форму.

Изменение изобарно-изотермического потенциала для первой реакции аС, =-216399 вЂ” 168,5 T (Дж), константа равновесия реакции

Рйэ

К а2в, а лЕ Ыо, Отсюда равновесное давление SiO (субокиси кремния) гя

>glP, где а,а д, вЂ” активности алюминия: и

SiOq в форме.

Так как вводимый в оболочки алюминиевый порошок марки ЛСД-ВЧ (ТУ-48-5-1-72) содержит 99,987. активного алюминия, то ад =1, Для связующего

8 -02 в а „э 1 °

Пользуясь равенством 6G =-19,17Т

1g К определяют температуру, выше которой происходит реакция взаимодействия алюминия с окисью кремния из этилсиликатного связующего. Температура составляет 1012 С. Так как имеется окисная пленка, температура взаимодействия составляет 1030 С, что определяют при дифференциально-термическом анализе (ДТЛ) в атмосфере аргона оболочек, изготовленных из суспензий следующего состава, мас.ч.:

Порошок алюминия марки ЛСД-4 0,3

Электрокорунд К07 3

Гидролизованный раствор этилсиликата с 16K SiOq 1

Расчеты и ДТЛ дают ориентировочные данные о режиме пассивирования форм.

47515 4 ном (по ГОСТ 3647), последующие слои вЂ” электрокорундом той же марки, зерном ¹ 20 или 25.

Полученные образцы оболочек нагревают и выдерживают в атмосфере ар-. гона в течение 1 ч, затем выдерживают на воздухе 1ч для замены инертной атмосферы окислительной вытеснениеМ аргона атмосферным воздухом.

Прочность форм на изгиб, кг/см при „,„, С

Глубина загрязненного слоя,мкм, при толщине стенки отливки, мм

Способ

800

Известный 1,2) (105б С) 13

0,30

0,25

Предлагаемый

Прокаливание при, С

О, 10

0,10

1100

0,10

0 05

1 150

1200

0,05

0 05

0,05

1250

1300

П р и м е ч а н и е. Отливки из сплава ВТ-5Л, залитого при 1750 С в холодные формы.

Как видно из данных таблицы, прочность оболочек, прокаленных по пред- 11 лагаемому режиму, выше прочности оболочек, прокаленных по режиму-прототипу, как при 800 С, так и после их охлаждения при 20 С.

При прокаливании оболочек до

1050 С в атмосфере аргона (по прототипу) отливки из титана имеют загрязненный поверхностный слой 0,25Загрязнение поверхности титановых отливок определяют на образцах "ступенчатая проба" с толщиной стенки отливки 2, 10 и 20 мм, для чего изготавливают оболочки из суспензии, мас.ч..:

Электрокорунд К07 с,размером зерен

3-7 мкм 0,15

Порошок алюминия марки АСД-ВЧ 2,35

Гидролиз ованный раствор этилсиликата с 16Е SiOz 1,0

1- и 2-й слои обсыпают электрокорундом марки "24A" или "25А", зерРезультаты измерений прочности форм при 20 и 800 С, глубины загрязненного слоя отливок, полученных по режиму-прототипу и предлагаемому приведены в таблице.

0,3 мкм. С увеличением температуры прокаливания до 1100-1150 С и переключением атмосферы прокаливания с инертного газа на окислительную (к . атмосферному воздуху) глубина загрязненного лоя отливок уменьшается в

5-2,5 раза, т.е. составляет О, 10,05 мкм, так как с увеличением температуры прокаливания происходит возгонка и удаление моноокиси кремния и

1147515

Составитель Л.Шкленник

Редактор Л.Веселовская Техред С.Мигунова

Корр ект ор Е. Р ошк о

Заказ 1456/13 Тираж 747

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 заливаемый расплав титана не взаимодействует с окисью кремния, а при переключении атмосферы на окислительную происходит догорание остатков модельного состава.. Увеличение температуры 5 прокаливания выше 1300 С нецелесооб-, разно, так как уже при 1250 С загрязненный слой на отливке исчезает.

Таким образом, применение предлагаемого способа прокаливания повышает качество поверхности отливок, т.е. уменьшает загрязненный слой. Кроме того, уменьшаются трудозатраты при производстве отливок и очистке их от загрязненного поверхностного слоя (экономический эффект 2700 руб. в гоф