Способ изготовления форм по выплавляемым моделям

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению многослойных форм по выполняемым моделям. Сущность изобретения: лицевой счет формы, т.е. слой, прилегающий непосредственно к модели, наносят из суспензии наполнителя в кислом водном растворе ПАВ или в кислом водноорганическом растворе. Для подкисления водного раствора используют неорганические кислоты, а ПАВ используют анионактивного или неионогенного класса. В случае предъявляемых особо высоких требований к качеству поверхности отливок или для сокращения времени сушки облицовочного слоя в суспензию вводят органический растворитель. Этот слой подсушивают по крайней мере 5 мин без предварительной обсыпки огнеупорным материалом, затем на него наносят второй слой суспензии из огнеупорного наполнителя с этилсиликатным связующим, который также обсыпают огнеупорным материалом и подсушивают. Последующие слои формируют также из суспензии с этилсиликатным связующим или чередуя слои из суспензии с этилсиликатным связующим со слоями из суспензии для лицевого слоя. Такой способ изготовления многослойных форм позволит улучшить качество поверхности отливок за счет устранения дефектов типа шаровидных и червеобразных приливов. Кроме того, позволяет повысить и удельную прочность формы. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии изготовления форм по выплавляемым моделям.

Оболочковые формы в этом виде литья изготавливают нанесением на модель (блок моделей) слоев покрытия из суспензий, содержащих пылевидный огнеупорный наполнитель и связующее, в качестве которого служат растворы гидролизованного этилсиликата. Каждый слой суспензии присыпают зернистым огнеупорным материалом, затем сушат.

Недостатком указанного способа изготовления форм является периодически возникающий эффект поверхности отливок в виде червеобразных и шаровидных приливов.

Для сокращения количества отливок с указанными дефектами модельные блоки предварительно промывают в мыльном растворе или растворителях [1] или погружают их в раствор гидролизованного этилсиликата [2] Однако перечисленные способы не решают кардинально задачи улучшения качества поверхности.

Известен опыт использования для первого (лицевого) слоя формы суспензий с кремнезолем [3] Такие суспензии обеспечивают требуемое качество поверхности отливок.

Однако кремнезоль коагулирует при отрицательных температурах, имеет весьма ограниченный срок хранения. Кроме того, использование его в дополнение к основному связующему для форм как правило, к этилсиликату, вызывает дополнительные затраты и организационные трудности.

Известен способ изготовления форм с этилсиликатным связующим, по которому непосредственно на поверхность модели наносят слой из суспензии с этилсиликатным связующим, не обсыпая зернистым огнеупором. Этот слой подсушивают в течение часа, а затем наносят остальные слои с этилсиликатным связующим по традиционной технологии с обсыпкой и сушкой каждого слоя [4] Использование способа-прототипа позволяет лишь частично снизить количество дефектов поверхности, возникновение которых вызвано избирательным смачиванием связующего по отношению к материалу обсыпки. Значительная же часть дефектов в виде шаровидных приливов и в особенности червеобразные наплывы остаются, поскольку их причиной является старение суспензии с этилсиликатным связующим, сопровождающееся нарастанием его вязкости и поверхностного натяжения.

Другим недостатком прототипа является склонность слоя, не обсыпленного огнеупором, к растрескиванию. Особенно высока эта склонность для слоя, сформированного из суспензии с ЭТС-связующим, разбавленным органическими растворителями. Поэтому лицевой слой по прототипу может быть изготовлен лишь из суспензии с "водным" этилсиликатным связующим. Но и эти связующие не гарантируют от возможности растрескивания лицевого слоя, например, на моделях сложной конфигурации или при вынужденном увеличении времени сушки такого слоя (обеденные перерывы, остановки конвейеров и т.п.).

Задача изобретения повышение качества поверхности отливок за счет устранения дефектов типа шаровидных и червеобразных приливов. Кроме того, изобретение в ряде случаев позволяет повысить удельную прочность форм, т.е. прочность, отнесенную к единице связующего, расходуемого на изготовление формы в целом.

Сущность изобретения заключается в следующем. Лицевой слой формы, т.е. слой непосредственно прилегающий к модели, наносят из суспензии, формирующей на модели покрытие минимальной прочности, а потому не подверженное растрескиванию. Поверхностное натяжение и вязкость жидкой фазы суспензии для лицевого слоя (далее "лицевой" суспензии) минимальны, так как эта суспензия не содержит каких-либо полимерных соединений. Благодаря сочетанию этих свойств на модели формируется покрытие равномерной толщины, плотно прилегающее к ее поверхности. За счет последующей операции нанесения слоя с этилсиликатным связующим слой закрепляется в форме благодаря пропитке этилсиликатным связующим. Это обеспечивает высокое качество поверхности отливок.

Лицевой слой наносят из суспензии огнеупорного наполнителя в кислом водном растворе ПАВ или в кислом водноорганическом растворе, мас. Вода 15-30 Неорганические кислоты 1-3 ПАВ анионактивного или неионогенного класса 0,05-0,2 Огнеупорный наполнитель Остальное Органический растворитель используют в составе суспензии при особо высоких требованиях к качеству поверхности отливки или для сокращение времени сушки слоя из лицевой суспензии, если такой слой наносят и во внутренней части формы, мас. Смесь воды и орга- нического растворителя в соотношении 1:1. 3:1 15-30 Неорганические кислоты 1-3 Огнеупорный наполнитель Остальное В составе суспензии используют следующие материалы: неорганические кислоты соляную, серную, азотную, ортофосфорную или их бинарные смеси; органический растворитель ацетон, спирты, отходы спиртоводочного производства, другие водорастворимые растворители; поверхностно-активные вещества анионактивного или неионогенного класса, например метаупон, циталан, авироль, сульфанол, сульфосид, ДНС.

Прилегающий в модели лицевой слой подсушивают на воздухе по крайней мере 5 мин. Верхний предел времени подсушивания неограничен, поскольку лицевой слой из суспензий приведенного состава не растрескивается и не меняет своих свойств во времени.

Это важно как с технологической точки зрения при изготовлении отливок сложной конфигурации, так и по организационным соображениям, так как позволяет оставлять модели с нанесенным лицевым слоем при непредвиденных паузах, в перерывах между рабочими сменами и т.п.

Подсушивание лицевого слоя менее 5 мин. не рекомендуется, т.к. такой слой может быть смыт при нанесении следующего.

После подсушивания лицевого (первого) слоя формы непосредственно на него наносят второй слой из суспензии огнеупорного наполнителя в этилсиликатном связующем. Этот слой обсыпают песком и сушат. Этилсиликатное связующее, проникая в лицевой слой, закрепляет его. Последующие слои наносят из суспензии с этилсиликатным либо иным известным связующим по общепринятой технологии или чередуют слои с этилсиликатным связующим со слоями из лицевой суспензии. При этом внутренние слои из лицевой суспензии по общепринятой технологии обсыпают песком и сушат.

Таким образом, начиная с третьего слоя можно чередовать слои из суспензии с этилсиликатным связующим со слоями из лицевой суспензии. Порядок чередования может быть различен, однако в любом случае за покрытием из лицевой суспензии должен следовать слой из суспензии с этилсиликатным связывающим или пропитывающий состав на основе этилсиликата, например эфиры ортокремниевой кислоты, их гидролизованные или негидролизованные растворы.

Такое чередование позволяет повысить удельную прочность форм, т.е. прочность, отнесенную к единице расходуемого связующего, поскольку лицевые суспензии не содержат этилсиликата.

Помимо экономии дорогостоящего связующего изменяется структура формы в ней появляются податливые слои из лицевой суспензии, что повышает трещиноустойчивость форм, их газопроницаемость.

П р и м е р 1 (прототип). На блок моделей из модельного состава Р-3 нанесли слой из суспензии с водным ЭТС-связующим. Этот слой, не обсыпая песком, подсушивали в течение ч, а затем нанесли остальные слои с обсыпкой и сушкой каждого по 2,5 ч. Модельный состав удаляли в воде, все остальные операции выполняли по традиционной технологии. Одновременно с формой изготавливали образцы для испытания при изгибе.

В таблице приведены абсолютные значения прочности, а также величина удельной прочности, отнесенной к единице израсходованного связующего.

Склонность к формированию дефектов поверхности типа шаровидных и червеобразных приливов оценивали в баллах на специальных пробах, имеющих конфигуpацию зубчатой рейки, у основания зуба которой, как правило, образуются приливы указанного вида. Согласно принятой бальной оценке, количество баллов соответствует числу образовавшихся приливов. Проба, изготовленная по примеру 1, оценена баллом 6.

П р и м е р 2 (по изобретению). На блок моделей наносили слой из суспензии состава, мас. Вода 27 Соляная кислота 1 Ортофосфорная кислота 1,5 Сульфанол 0,1 Пылевидный кварц Остальное Через 5 мин. на лицевой слой наносили второй слой покрытия из суспензии с этилсиликатным связующим, обсыпали его песком, сушили 2,5 ч, затем по той же технологии, что и второй слой наносили еще три слоя с этилсиликатным связующим, модели удаляли в воде. Остальные операции выполняли по традиционной технологии.

П р и м е р 3 (по изобретению). Аналогично примеру 2. Состав лицевой суспензии, мас. Вода + ацетон в соотношении, об, 2:1 25 Ортофосфорная кислота 3,0 Пылевидный кварц Остальное Время между нанесением первого (лицевого) и второго слоя формы 12 ч (имитация остановки конвейера в ночное время). Растрескивание лицевого слоя после выдержки в течение 12 ч. не обнаружено. Второй и третий слои наносили из суспензий с этилсиликатным связующим, четвертый из лицевой, пятый из суспензии с этилсиликатным связующим. Все слои, начиная со второго, обсыпали песком и сушили по 2,5 ч. каждый, далее все аналогично примерам 1 и 2.

П р и м е р 4 (по изобретению). Состав лицевой суспензии, мас. Вода 30 Азотная кислота 0,3 Ортофосфорная кислота 0,7 Метаупон 0,2 Пылевидный шамот Остальное
Время подсушивания лицевого слоя 15 мин.

Второй, третий, четвертый слои наносили из суспензии с этилсиликатным связующим, пятый из лицевой суспензии. Время сушки 2-5-го слоев по 2,5 ч. каждый. По завершении сушки 5-го слоя его пропитывают гидролизованным раствором этилсиликата и через 30 мин. из формы удаляют модельный состав. Порядок чередования слоев схематически приведен в таблице. При этом приняты следующие буквенные обозначения: 3 слой из суспензии с этилсиликатным связующим; Л слой из лицевой суспензии; О обсыпка; П пропитка; цифрами обозначено количество повторяющихся операций.

Таким образом, приведенные примеры подтверждают, что реализация изобретения позволит повысить качество поверхности отливок, а также снизить расход дорогостоящих этилсиликатных связующих благодаря увеличению удельной прочности форм.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, включающий нанесение на модель лицевого слоя, его подсушку, нанесение последующих внутренних слоев из суспензии с этилсиликатным связующим, их обсыпку и сушку, отличающийся тем, что лицевой слой наносят из суспензии с подкисленным водным растворителем состава, мас.

Вода 15,0-30,0
Неорганическая кислота 1,0-3,0
Поверхностно-активное вещество анионактивного или неоногенного класса 0,05-0,2
Огнеупорный наполнитель Остальное
или из суспензии с подкисленным водно-органическим растворителем состава, мас.

Смесь воды и органического растворителя в соотношении 1:1 3:1 15,0-30,0
Неорганическая кислота 1,0-3,0
Огнеупорный наполнитель Остальное
подсушку облицовочного слоя осуществляют по крайней мере 5 мин с последующим упрочнением его суспензией из огнеупорного наполнителя и этилсиликатного связующего.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что внутренние слои из суспензии с этилсиликатным связующим чередуют слоями из суспензии состава, используемого для формирования облицовочного слоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1