Способ изготовления форм вакуумной формовкой

 

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ ВАКУУМНОЙ ФОРМОВКОЙ преимущественно для получения плоских и коробчатых отливок, включакнций облицовку моделей синтетическим покрытием , установку опок на модельные плиты, насыпку на модели наполнителя , в качестве которого испольi зуют материалы с разной теплопрот водность), герметизацию и вакуумирование опок, извлечение моделей и сборку формы, .отличающийс я тем, что, с целью повышения качества отливок путем улучшения их механических свойств и снижения брака, насыпку материалов наполни .теля на модель осуществляют слоями, имеющими различные теплопроводность I и толщину, пропорциональную толщине .стенки отливки, причем указанные слой образуют из одного или из смеси нескольких материалов. 2.Способ по П.1, отличающийся тем, что первый слой наполнителя на модели образуют из материала с высокой теплопроводностью, пре имуществённо Металлического порошка, причем толщина слоя составляет 1,520 толщины стенки отливки. 3.Способ по П.1, о т л И ч .а ю щ и и с я тем, что первый слой наполнителя на модели образуют из материала с низкой теплопроводностью, преимущественно кварцевого песка, причем толщина .слоя составляет 2-80 толщины стенки отливки. 4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, НТО. второй слой наполнителя образуют из смеси материалов с разной теплопроводностью, 65 О5 ЭО ЭО 4;: причем его толщина составляет 4-100 ,толщины стенки отливки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (1 11

4(з1) В 22 С 9/02

Ф

)

1, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

А0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3689326/22-02 (22) 09.01.84 (46) 15.07.85. Бюл. Я- 26 (72) В.И, Михайличенко, О.А. Горбунов, П.И. Бродяной, В.В. Никитин, Н.В. Шестаков, Ю.А. Темник и В.Е.Татаренко (53) 621.744.06(088 ° 8) (56) Патент Японии Ф 55-64944, кл. В 22 С 9/02, опублик. 1980.

Патент Японии Р 50-8415, кл. В 22 С 9/02, опублик. 19?5.

Авторское свидетельство СССР

В 742030, кл. В 22 С 1/00, 1980. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛКНИЯ

ФОРМ ВАКУУМНОЙ ФОРМОВКОЙ преимущественно для получения плоских и коробчатых отливок, включающий облицовку моделей синтетическим по.крытием, установку опок на модель; ные плиты, насыпку на модели наполнителя, в качестве которого исполь,зуют материалы с разной тенлопро-. водность10, герметизацию и вакууми" рование опок, извлечение моделей и сборку формы,, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения качества отливок путем улучшения их механических свойств и снижения брака, насыпку материалов наполнителя на модель осуществляют слоями, имеющими различные теплопроводность и толщину, пропорциональную толщине ,стенки отливки, причем указ. нные

I слон образуют из одного или as смеси нескольких материалов.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что первый слой напол- . нителя на модели образуют из материала с высокой теплопроводностью, преимущественно металлического порошка, причем толщина слоя составляет 1,520 тозпцины стенки отливки.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю - 3 шийся тем, что первый слой наполнителя на модели образуют из материала с низкой теплопроводностью ° преимущественно кварцевого песка, причем толщина .слоя составляет 2-80 толщины стенки отливки.

4. Способ по пп.1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что второй слой наполннтеля образуют из смеси материалов с разной теплопроводностью, причем его толщина составляет 4-100 ,толщины стенки отливки.

i 1 6

Изобретение относится к литейнбму производству, в частности к литью в формы, изготавливаемые вакуумной формовкой.

Цель изобретения — повышение качества отливок путем улучшения их механических свойств и снижения брака.

Технологический процесс изготовления литейной формы по предлагаемому способу состоит в следующем. !

О

Модель покрывают герметизирующим элементом, например синтетической пленкой. Затем модель вакуумируют, для притягивания герметизирующего элемента к поверхности модели. Устанавливают,опоку и насыпают на мо,цель первый слой из материала наполнителя технологически необходимой толщины и теплопроводности и уплотняют его. Затем насыпают материалы второго слоя наполнителя и также уплотняют. Jfàëåå, в зависимости от высоты модели и опоки, наносят третий слой материалов до верха опоки, на контрлад опоки накладывают синтети25 .ческую пленку и создают в объеме опоки разрежение технически необходимой величины. Затем сообщают полость модели с атмосферой и извлекают модель из полуформы.

При заливке расплава в форму, изготовленную предлагаемым способом, слои наполнителя выполняют следующие функции.

В случае, когда изготавливают отливки с толщиной стенки больше

8 мм и в качестве материала первого слоя берут металлический порошок, то после заполнения йормы -расплавом кристаллизация поверхностного слоя отливки проходит со значительноч скоростью. Последующие слои наполнителя, выполненные из материалов с меньшей теплопроводностью, способствуют снижению скорости теплоотвода и обеспечивают сохранение в течение определенного времени в достаточном коЛичестве жидкой фазы, служащей для "залечивания" междендритных пустот кристаллизирующейся отливки, что .очень важно для сплавов, затвердевающих в широком интервале температур.

Это позволяет повысить механические свойства в отливках и снизить брак по трещинам.

Выполнение..первого слоя из материала с низкой теплопроводностью, который рекомендуется применять для тонкостенных отливок, позволяет сни6884

2 зить теплоотвод от расплава при заполнении им полости Формы. Это обеспечивает возможность сохранять высокую скорость заполнения Аормы расплавом, что имеет важное значение для процесса литья вакуумной формовкой, поскольку снижает вероятность разрушения формы в период заливки. Способ позволяет также снизить брак по недоливам, неспаям, так как заполнение формы производится расплавом с достаточной температурой, незначительно снижающейся в процессе заливки. Таким способом можно изготавливать отливки с минимальной толщиной стенки.

Последующие слои наполнителя из материалов с более высокой теплопроводностью способствуют увеличению теплоотвода от расплава после заполнения им полости формы, что позволяет уменьшить размер и увеличить количество зерен в структуре отливок.и, следовательно, повысить ее механические свойства.

Такой механизм работы требует при1 менения указанных слоев наполнителя определенной толщины по отношению к толщине стенки отливки. Так, если первый слой выполняют из материала с высокой теплопроводностью, то отношение толщины этого слоя к толщине стенки отливки должно составлять

1,5-20. При меньшем. соотношении масса охлаждающего слоя недостаточна для интенсивного охлаждения поверхностного слоя и не оказывает заметного влияния на механические свойства отливок. При большем соотношении теплоотвод от расплава становится настолько интенсивным, что приводит к объемной кристаллизации всей массы расплава, характерной для широкоинтервальных сплавов, с образованием значительных по величине внутренних напряжений в отливке, которые спо-. собствуют возникновению в ней трещин.

При выполнении первого слоя иэ материала с низкой теплопроводностью, например, иэ кварцевого песка, отно- шение толщины этого слоя к толщине отливки должно составлять 2-80. При меньшем соотношении толщина этого слоя недостаточна для снижения на . необходимую величину скорости теплоотвода от расплава при заполнении им формы. Это приводит к снижению температуры потока расплава, а следовательно, к снижению скорости эаполне3 1166884 ния формы, повышению вероятности разрушения формы и образованию неспаев, недоливов и других дефектов. При большем соотношении влияние на меха- те нические свойства отливок второго 5 вл слоя с большей теплопроводностью практически не сказывается, так как к моменту его нагрева эа счет теплоотвода от отливки через первый слой образование кристаллической структу- 1о ро ры отливки практически заканчивает- ся °

Второй слой выполняется толщиной, рак составляющей 4-100 по отношению к толщине стенки отливки. При меньшем 15 раз соотношении объем второго слоя недос- во вод таточек для снижения или увеличения теплоотвода в зависимости от казна- эфф чения первого слоя. При большем соот- под ношении толщин второго слоя и стен- 20 (ли ки отливки снижение теплоотвода от первого слоя, если он выполнен из ем наполнителя с высокой теплопроводностью, приводит к повышению ско- вое рости кристаллизации отливки и воз- 25 хан можному образованию трещин. Увеличе- бен ние теплоотвода от первого слоя, если он выполнен из наполнителя с .низ- нос кой теплопроводностью приводит к

У что снижению температуры потока распла- 30 го ва и образованию дефектов в отливках .I в виде неспаев, недоливов и т.д.

Выбор трещин слоев зависит от материала отливки, толщины ее стенок, тенлопроводности наполнителя. Так для -отливок из сплавов на основе же35 леза рекомендуемое соотношение толщин первого слоя и отливки при толщине стенки отливки от 10 до 30 мм составляет 4-15; при толщине стенки свыше 30 мм — 7-20; при толщине стен40 н ки от 5 до 10 мм — 30-80; а менее

5 мм — 40-80. тью

Для сплавов на медной основе это соотношение составляет соответственно 3-14; 5-18; 20-40; 30-70) для сплавов на основе алюминия

2,5-12; 2-10; 7-50; 10-60;.а для магниевых сплавов 2,5- 10; 1,5-8; 5-40;

10-50. S0

При этом нужно учитывать, что минимальная толщина слоя из металлического материала наполнителя не должна быть меньше 20 мм, а кварцевого песка 15 мм. Толщина второго слоя превышает толщину первого слоя в 1,2-3 раза.

Многообразие материалов отливок, еющих различную толщину стенок, и териалов наполнителей с различной плопроводностью позволяет осущестять способ и в других сочетаниях оев из других материалов наполниля. Так наполнитель может быть вылнен из смеси кварцевого или цирнового песков и металлического по шка, находящихся в различных объных соотношениях.

В зависимости от материала и хатеристики отливок может приметься до 4-5 слоев наполнителя в личных сочетаниях по теплопроности.

Предлагаемый способ особенно ек-чвен в сочетании с литьем регулируемым газовым давлением тьем под низким давлением с проодавлением, вакуумным всасывании т.д.). В этом случае в .объеме плава создается повышенное силополе, что позволяет повысить меические свойства отливок, осоно толстостенных, и снизить брак за обвала формы за счет возможти увеличения скорости заливки, особенно важно для тонкостеннолитья °

Пример 1. Отливку из спламарки АЛ7-3 с толщиной стенки мм и весом 7 кг изготавливают дующим образом.

На модель верха накладывают синическую пленку из сополимера лена с винилацетатом, подогреваее и создают между моделью и пленразрежение. Далее на модель усталивают опоку вь;сотой 450 мм и нанослой стального порошка зернистос0,05 мм и толщиной 100 мм. Слой порошка уплотняют вибрацией в тече.— ние 5 с. Затем наносят второй слой наполнителя из смеси стального порошка зернистостью 0,05 мм и кварцевого песка зернистостью 0,016 мм.

Соотношение порошка и песка в. смеси составляет соответственно 40 и 607..

Второй слой выполняют толщиной 200 мм.

Наполнитель уплотняют вибрацией в течение 10 с. Затем в опоку доверху насыпают кварцевый песок зернистостью 0,016 мм, уплотняют вибрацией в течение 15 с, выравнивают верх наполнителя, накладывают на контрлад синтетическую пленку и создают в объеме опоки разрежение с остаточ884

Составитель В, Сазонов

Редактор И. Касарда . Техред Л.Микеш Корректор О. Тигор

I °

Заказ 4360/11 Тираж 747 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 .1166 ным давлением О, 7 кгс/см, снижают, разрежение между пленкой и моделью до атмосферного давления и снимают полуформу верха с модели.

Аналогично изготавливают полу-. 5 форму низа, спаривают и скрепляют опоки. Собранную полуформу заливают расплавом при 700й10 С на машине литья с противодавлением в течение

10 с с выдержками под противодавлением 5 кгс/см в течение 50 с и без . давления s течение 30 с.

Отливки, полученные предлагаемым способом, имеют после термообработки по режиму Т5 предел прочности

51 кгс/мм, относительное удлинение

3,5Х,, твердость по Бринелю 145 ед. при общем браке отливок 8 (в том числе брак по трещинам 90X). Отливки, полученные в формах, изготовлен- 20 . ных вакуумной формовкой с наполнителвм s виде только стального порошка с зернистосшью 0,05 мм, имеют при литье с противодавлением с указанными технологическими режимами следую- 25 щие показатели: предел прочности

45 кгс/мм ; относительное удлинение 2,8Х, твердость по Бринелю

130 ед, при общем браке 14Х.

Hp и м е р 2. Форму для получе- 30 ния отливки из сплава марки. Бр ОЦС

5-5-5 с толщиной стенок от 5 до 10мм и весом !2 кг изготавливают как и в примере 1. При этом толщина первого слоя из стального порошка составляет 170 мм, толщина второго слоя из стального порошка и кварцевого песка, смешанных s соотношении 60 и 40 ., составляет 230 мм.,После съема с.модели рабочую поверхность полуформы 40 покрывают противопригарной краской . на основе маршаллита, этилового

)спирта и поливинилбутираля и сушат .в течение 10 мин.

После изготовления формы ее заполняют расплавом из ковша при 1150 С за 12 с . При.этом отливки имеют предел прочности 26 кгс/мм, относительное удлинение 24, твердость 75 ед.. при браке по трещинам 5Х. Отливки, изготовленные в формах, где в качестве наполнителя применяют смесь сталЬного порошка и кварцевого песка в соотношении 50 и 50Х имеют предел прочности 21 кгс/мм, относительное . удлинение 20, твердость 70 ед. при

Ъ браке по трещинам 9Х и вследствие механического пригара З .

Пример 3. Форму для получе,ния отливки из сплава марки АЛ2 с толщиной стенки 3,0 мм и весом 1,8 кг изготавливают как и в примере 1.

Толщина первого слоя из кварцевого песка зернистостью 0,016 мм составляет 75 мм, а второго слоя, состоящего. нз смеси кварцевого песка H стального порошка в соотношении 70 и ЗОХ, 150 мм. Опоку доверху засыпают кварцевым песком. Изготовление отливки производят на машине литья под низким давлением с температурой заливки

720+10 С, временем заливки 6 с.

Отливки, полученные по предлагаемому способу, имеют после термообработки по режиму Т2 предел прочности

18 кгс/мм, относительное удлинение

4 при браке по недоливам и неснаям

10Х. Отливки, изготовленные вакуумной формовкой с одним наполкителем —

1 кварцевым песком на машинах под низким давлением, имеют предел прочности 14,5 кгс/мм, относительное удли-.-" нение 2,5 . при браке по недоливам . и неспаям 25 .