Способ изготовления отливок по удаляемым моделям

 

Изобретение относится к способам изготовления отливок по удаляемым моделям. Цель изобретения - повышение производительности изготовления отливок за счет интенсификации операций прокаливания оболочек, охлаждения отливок и их очистки от керамики и повышение твердости металла отливок и снижение глубины обезуглероживания металла отливок. Оболочку после нанесения суспензии обсыпают отходом процесса графитации электродной продукции (ОПГЭП) на основе кремния и его диоксида с содержанием 20 ... 40 мас.% карбида кремния. Оболочку также формуют крупной фракцией ОПГЭП. Теплопроводность ОПГЭП 0,7 ... 1,16 Вт/(м<SP POS="POST">.</SP>К), размер зерен для обсыпки первого слоя формы 0,1 ... 0,315 мм, для второго и последующего 0,315 ... 1,5 мм, а для опорного наполнителя 6 ... 10 мм. Благодаря высокой теплопроводности, малому насыпному весу (630-800 кг/м<SP POS="POST">3</SP>) и черному цвету интенсифицируется прокаливание форм и охлаждение металла. Создание в форме защитной атмосферы снижает обезуглероживание отливок, а быстрое охлаждение повышает их твердость, ОПГЭП образуется при совместном обжиге кварцевого песка и кокса при 2973 ... 3273 К в течение 10 ... 12 суток. 4 табл.

союз советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИК (59 4 В 22 С 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и открытиям при гкнт ссср (21) 4140165/31-02, 4140262/31-02 (22) 14. 08. 87

{46) 07.04.89. Бюл. У 13 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Ю.П. Васин, Т.М. Евсеева, М.А. Рысс, В.А. Лонэингер, М.В. Чирков, Г.А. Ахметэянов, В.Н. Карнаухов и А.И. Уткин (53) 621.74.045(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 916043, кл. В 22 С 1/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

ii1 282609, кл. В 22 С 9/04, 1968. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ПО

УДАЛЯЕМЦИ МОДЕЛЯМ (57) Изобретение относится к способам изготовления отливок по удаляемым моделям. Цель изобретения — повышение производительности изготовления отливок за счет интенсификации операций прокаливания оболочек, охлаждения отливок и их очистки от керамики и повышения твердости металi

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению отливок по удаляемым моделям.

Цель изобретения — повышение производительности изготовления отливок за счет интенсификации операций прокаливания оболочек, охлаждения отливок и их очистки от керамики и повышения твердости металла отливок и снижения глубины обезуглероживания металла отливок.

В качестве обсыпки и опорного наполнителя нового формовочного матела отливок и снижения глубины обезуглероживания металла отливок. Оболочку после нанесения суспензии обсыпают отходом процесса графитации электродной продукции (ОПГЭП), на основе кремния и его диоксида с содержанием 20. ..40 мас.Х карбида кремния. Оболочку также формуют крупной фракцией ОПГЭП. Теплопроводность

ОПГЭП 0,7...1, 16 Вт/(м К), размер зерен для обсыпки первого слоя формы

0,1...0,315 мкм, для в-,îðîãî и последующего 0,315...1,5 мм, а для опорного наполнителя 6...10 мм. Благодаря высокой теплопроводности, малому насыпному весу (630-800 кг/м ) и черному цвету интенсифицируется прокаливание форм и охлаждение металла. Создание в форме защитной атмосферы снижает обезуглероживание отливок, а быстрое охлаждение повышает их твердость, ОПГЭП образуется при совместном обжиге кварцевого песка и кокса при 2973...3273 К в течение 10...12 суток. 4 табл, 2 риала используют отход процесса графийации электродной продукции (ОПГЭП).

ОПГЭП образуется при совместном обжиге кварцевого песка и кокса при

2973...3273К в течение 10...12 сут.

Предлагаемый формовочный материал не имеет полиморфных превращений, прочный, высокоогнеупорный. ОПГЭП на основе кремния и его диоксида содержит 20...40K карбида. кремния. Содержание в ОПГЭП менее 20Х Si0 не обеспечивает преимуществ способа, а при содержании SiC более 407. увеличивается брак электродной продукции, 23 4

ОПГЭП в качестве обсыпки и опорного наполнителя позволяет значительно сократить время охлаждения отливок после заливки„ так как при температуре более 973 К решающую роль в передаче тепле играет лучистый теплообмен. Структура формооболочки и опорного наполнителя с порами, увеличивающнмися по размеру от облицованных слоев к наполнителю эа счет выбора рационального зернового состава обсыпочного материала, обеспечивает создание направленного и интенсивного теплового потока от границы металл — форма. Высокая скорость отвода тепла обеспечивает быструю кристаллизацию металла. В поры оболочки металл практически не проникает, так как на интенсивно охлаждающейся поверхности формы он теряет жидкотекучесть. Отливки, полученные по предлагаемому способу, имеют высокую размерную точность и чистую поверхность без пригара. После охлаждения отливок керамика с SOX их поверхности удаляется на выбивной решетке. Выщелачивание необходимо только для удаления керамики из отверстий. Так как обсыпочный материал и опорный наполнитель - ОПГЭП длительное время прокаливается в процессе графитации при температурах, значительно превышающих температуры прокалки и заливки оболочковых форм, и по химическому составу близок к составу затвердевшего связующего, процессы спекания отсутствуют, поэтому керамика в полостях отливок не содержит труднорастворимых в щелочи соединений и удаляется в течение

2...3 ч. з

14704 основного продукта процесса графитации и повышается брак отливок по газовым раковинам..

Теплопроводность ОПГЭП, используемого в качестве материала обсыпки и

5 опорного наполнителя, составляет

0,70...1,16 Вт/(м К) и обеспечивается всеми составляющими отхода. ОПГЭП с теплопроводностью менее 0,7 Вт/(м К)10 не обеспечивает высокой скорости нагрева и охлаждения оболочек, а теплопроводность более 1,16 Вт/(м-К) приводит к появлению дефекта отливок "недолив". Отход процесса графитации электродной продукции представляет собой смесь спеченных частиц порошка и пыли черного цвета. Черный цвет оболочки и опорного наполнителя и структура оболочки, создаваемая зерновым составом при температурах прокалки и заливки, способствует интенсификации .передачи тепла.

Отход процесса графитации, используемый в качестве обсыпочного матери- 25 ала, хорошо смачивается связующим на основе этилсиликата и жидкого стекла. ОПГЭП вЂ” пористый материал с насыпным весом 630-800 кг/м .

Использование для первого слоя у) формы зерен 0,1...0,315 мм обусловлено. следующим. размер зерна менее

:О, 1 мм не обеспечивает достаточной прочности облицовочного слоя формы из-за растрескивания оболочки при сушке. Частицы зерен более 0,315 мм снижают качество поверхности отливок и их точность. Выбор для второго и последующих слоев размера частиц обсыпочного материала 0,315...1,5 мм .4 связан с условием обеспечения минимальной пористости на контакте слоев, частицы больше 1,5 мм увеличивают пористость контакта, что приводит к снижению прочности формы, частицы менее 0,315 мм не обеспечивают арми рования слоя суспензии, что ведет к

его разрушению из-за образования трещин. Размер частиц обсыпочного материала 1,5-5,5 мм обусловлен требованиями к опорным слоям формы: частицы менее 1,5 мм не обеспечивают высокой термостойкости, частицы более 5,5 мм не удерживаются связующим на поверхности формы..

S5

Фракционный состав опорного наполнителя 6,0... 10,0 мм обеспечивает высокую теплопроводность и газопроницаемость. Использование частиц менее 6.,0 мм снижает газопроницаемость опорного наполнителя, частицы больше 10,0 мм не применяются, так как не могут обеспечить плотную .равномерную засыпку.

Повышение производительности труда достигается за счет сокращения цикла прокалки оболочек и интенсифи- кации охлаждения отливок, уменьшения продолжительности операции выбивки и очистки отливок от керамики.

Время прокалки оболочек на основе

ОПГЭП в опорном йаполнителе ОПГЗП уменьшается с 4,0 до 1,0...2,5 ч за счет быстрого и равномерного прогрева оболочковых форйс

5 14704

За счет интенсивного отвода тепла от отливки. оболочкой и опорным напол нителем достигается значительное уменьшение или полная ликвидация

5 обезуглероженного слоя, измельчение зерна отливок, что ведет к повышению твердости, износостойкости поверхности отливок, увеличению срока их эксплуатации. Кроме того, достигается экономия жаростойких материалов и электроэнергии, так как сокращается длина конвейеров в зоне прокалки и охлаждения.

Использование ОПГЭП обеспечивает утилизацию отходов процесса графитации, количество которых достигает

100000 т ежегодно.

Способ осуществляют следующим образом. 20

На модели отливок сложной конфигурации наносят последовательно четыре слоя покрытия, используя этилсиликатную суспензию следующего состава, Ж:

Этилсиликат-40 9,85 ls

Этиловый спирт 9,79

Соляная кислота 0,29

Вода 1,96

Вязкость суспенэии для первого слоя

110 по ВЭ-4, для второго, третьего З0

tf и четвертого 60 . Сушка каждого слоя

ll

3 ч, t = 20-22 С и влажность 7 -80X.

Химический и фракционный составы обсыпочного материала приведены в табл. 1.

После удаления-моделей оболочки заформовывают при вибрации в наполнитель. .Состав наполнителя приведен в табл. 2 °

Скорость нагрева формооболочек при прокалке и скорость охлаждения отливок определяют с помощью набора хромель-алюминиевых термопар, подключенных к прибору КСП-4 с автома45 тической записью.

Одновременно с формооболочками изготавливают стандартные образцы для испытания прочности, газопроницаемости и термостойкости по извест- 50 ным методикам.

23 6

Результаты испытаний приведены в табл. 3.

Продолжительность операций прокалки, охлаждения и очистки отливок от керамики, а также качество получаемых отливок в зависимости от способа их изготовления определяются по стан-, дартным методикам и приведены в табл. 4.

Способ позволяет сократить процесс изготовления отливок при одно.:ременном повышении качества литья.

Стоимость отливок снижается засчет использования в качестве обсыпочного материала и опорного наполнителя более дешевого материала — отхода процесса графитации электродной продукции.

Одновременно решается задача утилизации отходов.

Формула изобретения

Способ изготовления отливок по удаляемым моделям, включающий изготовление оболочковой формы путем послойного нанесения суспензни, обсыпку каждого слоя теплопроводным материалом, прокаливание и заливку в опорном наполнителе, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повышения производительности изготовления отливок за счет интенсификации операций прокаливания оболочек, охлаждения отливок и их очистки от керамики и повышения твердости металла отливок и снижения глубины обезугле- роживания металла отливок, в качестве обсыпочного материала и опорного наполнителя используют отход процесса графитации электродной продукции на основе кремния и его диоксида с содержанием 20...40 мас.7. карбида кремния, при этом отход имеет темплопроводность О, 70... 1, 16 Вт/(м ° К) и размеры зерен для первого слоя покрытия О, 1. ° .0,315 мм, для второго и последующих сл оев О, 3 1 5... 1, 5 мм, а для опорного наполнителя 6... 10 мм.

1470423

Таблица 1Материал обсыпки по слоям

Состав обсыпочного маФракционный

Теплопроводность обсыпочсостав по слоям, мм

1 2 териала, мас.X ного материала ки кр емний и его диоксид

Отход процесса графита- 20 ции электродной продукции

0,70

0,315 0,315 0,315

Таблццв2

Ьв d

Пенонвнот

Отход процесса грвфнтвцнн .

То ле

10.

Таблнцв 3

octbs ИПв, dPd t6lgl трре, Ь

273 l 173

Табллцв 4 орос та Цр грена тел оу1очех, нр ннн ч е ахн

5,8 12 0 0,25 42

S;6 10 0 0,20 42

5,4 10 0 0,16 45

52 10 0 0 1 48

Составитель И. Куницкая

Техред М.Дидык КорректОр H. Муска

Редактор Н. Тупица

Заказ 1415/12 . Тираж 710 Подписное

1,ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 3-35, Рауь1ская наб., д. 4/5 г

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1

1 ° tl

Г а ина 101

Вариант изготов ления оболочЬврлвнт

«еготов» денна о лнвох

2 3

3

16

18

19

2,5

2,3

t,4

1,4

4,7

5 1

5Э

5,,3 карбид кремния

Деформвцна, 6,1

6,7, 6,9

6 ° 7

1,$

1,7

1,6

1,S

6,2

7,4

7>5

7.Ý оста х от» до