Способ изготовления керамических форм

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕ СКИХ

РЕСПУБЛИК (3 9) (1! ) (st)s В 22 С 9/04

ГОСУДЛРСТБЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4727916/02 (22) 14,06.89 (46) 23,11.91. Бюл, М 43 (71) Одесский политехнический институт (72) 10.А. Селиванов и Л.А. Иванова (53) 621.74.045(088.8) (56)Литье по выплавляемым моделям /Под ред. Я.И. Шкленника и В.Л. Озерова. — M.:

Машиностроение, 1984, с. 208 — 232. . Авторское свидетельство СССР

tv 1353565, кл. В 22 С 9/04, 1987. (54) СПО(ОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ (57)-Изрбретение относится к способам изготовления литейных керамических форм по удаляемым моделям. Цель иэобретения— улучшение качества поверхности отливок за счет повышения газопроницаемости форм и уменьшения их коэффициента термического расширения. Это достигается тем, что форИзобретение относится к лйтейному производству, в частности к способам изготовления форм по удаляемым моделям.

Цель изобретения — улучшение качества поверхности отливок за счет повышения газопроницаемости форм и уменьшения их коэффициента термического расширения:

Сущность способа состоит в применении диатомита для изготовления форм, являющегося одновременно огнеупорным наполнителем и связующим. а также энергии сверхвысокой частоты (СВЧ) для их сушки.

Для получения оболочек используют суспенэию, состоящую из 25 — 55 мас,0ь му изготавливают из суспенэии состава, мас.%: тонкоизмельченный диатомит удельной поверхности 3000 ... 5000 см /г с содгр2 жанием Ма20 (или К20) 2 ... б — 25 ... 55; вода

45 ... 70, а в качестве обсыпочного материала используют природный диатомит с размером частиц 0.25 ... 1,1 мм. Сушку форм ведут в электрическом поле сверхвысокой частоты в диапазоне 915 .. 2450 МГц. мощностью 0,5 ... 50 кВт и напряженностью

2 ... 6 кВ/м. Диатомит получают путем обжига в присутствии карбонатов натрия и/или калия при 1250 ... 1300 С с последующим его измельчением до дисперсности

3000 ... 5000 см /г. При затворении молотого диатомита он приобретает связующие свойства, Прочность керамики при изгибе—

1,8 ... 9,0 МПа, общая пористость 62 ... 68;ь, KTP 0,3 ... 0,4 1/ С х l0, газопроницаемость 180 ... 220 ед., чистота поверхности

12 ... 28 мкм. 1 з.п.ф-лы, 2 табл. молотого диатомита удельной поверхно-, стью 3000 — 5000 см /г с содержанием оксида натрия и/или калия 2,0-6,0 мас.,4 и 45 — 75 мас.",, воды, а в качестве обсыпочного материала используют природный (не молотый) диатомит с размером частиц

0,25 — 1,1 мм.

Диатомит для суспензии получают гутем обжига в течение г= 0,5 — 0,6 ч природно- д го диатомита в присутствии карбонатов натрия и/или калия, например, технической соды, при 1250-1300 С.

Получаемый щелочно-кремнеземный ингредиент подвергают измельчению и последующему пол олу до получения порошка дисперсности 3000 -5000 см /г.

1692720

При затворении молотого диатомита с

2,0-6,0 мас.% оксида натрия или калия водой он приобретает связующие свойства.

Это связывающее обладает кремнеземистым модулем 20 — 60, плотностью 1,4-1,6 г/см, воз дородным показателем рН 93-11,2, термостойкостью 1650 .С.

Дисперсность молотого диато лита для приготовления суспензии ниже 3000 см /г приводит к снижению прочности оболочки как в сыром, так и в сухом (прокаленном) состоянии, а при использовании материала

2 с дисперсностью выше 5000 см /г не наблюдается дальнейшего улучшения прочностных характеристик керамической оболочки и чистоты поверхности отливок.

Суспензию приготавливают путем смешивания молотого диатомита с водой или путем предварительного затворения обо>кженного диатомита расчетным количеством воды с последующим его мокрым помолом.

Условная вязкость суспензии, определяемая по времени истечения пробы на вискозиметре В3-4, составляет 35-55 с, Способ осуществляется следующим образом.

Вначале приготавливают суспензию и помещают в специальный бак; Модельный блок 2 — 3 раза погружают в бак с суспензией, поворачивая его вокруг оси на 45 — 60О. выдерживают 2 — 3 с и производят на пескосыпе обсыпку природным сухим диатомитом с размером частиц 0,25 — 1.1 мм, Плотность природного диатомита составляет 500 ...

700 кг/м, При общей пористости 70 — 80% обсыпка в виде пористых пушинок выполняет с од-, ной стороны роль адсорбента. отсасывая жидкую фазу из нанесенного слоя суспензии на поверхность, с другой стороны природный диатомит, имея ворсистую форму, выполняет роль армирующего, упрочняющего материала оболочки.

Сушку нанесенной обмазки производят

s электрическом поле сверхвысокой частоты

2450 МГц.

Целесообразность применения СВЧнагрева объясняется тем, что вода, по сравнению с другими жидкостями, обладает наибольшими диэлектрическими потерями и интенсивно поглощает СВЧ-энергию.

Применение СВЧ-энергии позволяет генерировать тепло внутри материала обмазки (обьемная сушка) вместо обычного подведения тепла внутрь обмазки путем теплопроводности, что является основным условием для предупреждения появления внутренних напряжений, вызывающих растрескивание оболочковой формы, Модельные составы. обладая весьма малыми диэлектрическими потерями. практически не генерируют СВЧ-энергию, Отечественной промышленностью выпу5 скаются СВЧ-установки любой мощности с частотой 915 и 2450 МГц. Последняя предназначена для обработки материалов на небольшую глубину (не более 20 — 25 мм), в других случаях применяют частоту 915 МГц.

10 Используемая мощность СВЧ-установок от

0,5 — 50 кВт позволяет сушить оболочки для отливок от 50 г до 250 кг.

Оптимальная напряженность электрического поля СВЧ составляет 2 — 6 кВ/см.

15 При применении напряженности поля меньше 2 кВ/см не обеспечивается снижение влаги в обмазке до 1%. Сушка суспензии электрическим полем СВЧ-напряженностью более 6 кВ/см (выше верхнего пре20 дела) приводит к высокой скорости парообразования, возникновению давления выше критического (> 30 кПа) и нарушению целостности керамического покрытия.

После нанесения необходимого количе25 ства слоев модель удаляют. Парафино-стеариновые модели удаляют (вымывают) в перегретой модельной композиции. Более экономичным и приемлемым для оболочковых фор л йа основе кремнезема является

30 удаление моделей в автоклаве. воздействуя на них перегретым паром. Одновременно с удалением модели идет гидратация кремнезема и упрочнение оболочки. После удаления моделей оболочки прокаливают при

35 900-950 С и заливают сталью.

Пенополистироловые модели с нанесенными на них слоями,оболочками) предварительно перед заливкой выжигаются.

После заливки и охлаждения оболочка

40 легко отделяется от металла, а полученные в ней отливки имеют высокое качество поверхности и высокую геометрическую точность.

В табл. 1 приведены составы суспензии, 45 а в табл. 2 — физико-механические свойства оЪолочек и отливок.

Формула изобретения

1. Способ изготовления керамических форм преимущественно по удаляемым моS0 делям, включающий послойное нанесение на модель суспензии, ее обсыпку огнеупорным материалом и сушку форм, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения качества поверхности отливок за счет повы55 шения газопроницаемости форм и уменьщения их коэффициента термического расширения, наносят суспензии состава. мас.%:

Тонкоизмельченный диатомит удельной поверхности

1692720

2. Способ по и, 1, отличающийся тем, что сушку форм ведут в электрическом поле сверхвысокой частоты в диапазоне

915-2450 МГц, мощностью 0,5-50,0 кВт и напряженностью 2 — 6 к8/см.

3000 ... 5000 см /г с содержанием Naz0< (или К20) — 2 ... 6 мас»% 25-55

Вода . 45-70, а в качестве обсыпочного огнеупорного ма- 5 териала используют природный диатомит с размером частиц 0,25 ... 1,1 мм.

Таблица 1

Составы суспензии, мас.Ф

Ингредиенты

Т ° 1

Лз1 АЗ БУ

Мокрый помол при

50-900С

Простое перемешивание !1окрый помол при обычной температуре

Тридимитокристобалит дисперсностью

4,0 тыс. см2/г с содержанием оксида натрия, мас.Й

2,0

4,0

6,0

Вода

55 55

55 55

45 45

55 55 55

55 55 Та блица 2

Свойства

5,8 10,2 15,5 . 6,0 . 13,D 19з5 г

1,8. 3,0 5,0 1,9 4,5 7,0

68 67 66 66 65 65

7,2 18,5 28,8

6,8

9,0 1

2,3

0,3 0,35 0,4

1650

0i11

0,3 0,35 0,4 к

°

1700..ГЛЬ. г-", а е, Ц .12...".т бл °

22D 2ОЪ,.: 18D .=1 =..З

12 15 22

0,3 0,35 0,4

Отсутствует н

220 200 180

12 15 28

180

220 200

12 15

-с» °

Редактор Е, Папп

Заказ 4035 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Произеодстеенно-издательскии комбинат "Патент", г. Ужгород. Ул.Гагарина, IOI

Прочность на сжатие, МПа

Прочность при изгибе, МПа

Общая пористость,ф

-Температура деформации под нагрузкой

0,2 МПа, С .. Коэффициент теплопроводности, ккал/м ч.град

Коэффициент термического расширения, : f/ С ° 10

Максимальная тем пера тура, С (не более) й1нейная усадка, Ф

Удельная теплоемкость, ккал/кг, С

Газопроницаемость,ед .

Чистота поверхности отливок, R мкм

Оболочковая форма для литья по выплавляемым моделям состава

Составитель 8. Иванов

Техред М.Моргентал Корректор 7. Малец