Способ свч-термообработки керамических литейных форм

Изобретение относится к литейному производству, в частности к термообработке керамических форм для литья по выплавляемым моделям, выполненных на основе Al2О3, Fe2O4, MnO2. Литейные формы размещают в камере СВЧ-нагрева на поворотной платформе с отверстиями. Литниковые чаши литейных форм располагают над отверстиями, количество которых равно количеству литейных форм. Платформу приводят во вращение со скоростью 1-3 об/мин. Уровень мощности СВЧ-энергии устанавливают из расчета 200-400 Вт на каждый килограмм массы литейных форм и осуществляют нагрев в течение 40-120 с. Уровень СВЧ-мощности снижают на 20-25% и выдерживают литейные формы в течение 4-8 минут для их прокаливания и полного удаления модельной массы. Отключают СВЧ-генератор, осуществляют охлаждение литейных форм до 70-80°С, выгружают литейные формы и выплавленную модельную массу. Обеспечивается ускорение технологического процесса, улучшение качества поверхности изделий и многократное использование модельной массы.

 

Способ СВЧ-термообработки керамических литейных форм с целью выплавления модельной массы и последующего их прокаливания относится к электрической обработке материалов и предназначен для отливки деталей сложной конфигурации в различных отраслях промышленности и прежде всего в авиационной промышленности.

Известен способ [1] воздействия СВЧ-энергии на литейную форму и выплавляемую модель до тех пор, пока выплавляемая модель не даст усадку и появится зазор между керамической формой и выплавляемой моделью, что должно исключить образование трещин разрывов в керамических формах.

Авторы способа [1] уделили главное внимание процессу изготовления литейных форм для литья по выплавляемым моделям и определили возможность нагрева их в СВЧ-печи. Они использовали для экспериментов камеру нагрева объемом 0, 042 м3 и образцы керамических форм объемом 33-65 см3, при максимальной мощности генератора Р=0,8 кВт время воздействия составляло 5-6 мин. Таким образом можно определить возможность нагрева моделей в СВЧ-поле, но не больше.

Исследования, проведенные с использованием бытовой микроволновой печи с очень малыми размерами образцов, не раскрывают возможности промышленного применения способа и отработки технологии.

Основными недостатками описанного изобретения можно считать следующие: нет ясности с нагревом нормальных литейных форм, в особенности многоэлементных блоков; неверно заявление о том, что время воздействия СВЧ-энергии на литейные формы определяется их массой и формой. От массы может зависеть только уровень подводимой к литейным формам СВЧ-мощности. Время воздействия должно быть минимальным и никак не больше 1-2 мин.

Наиболее близким является изобретение [2] российских авторов под названием «Способ изготовления многослойных неразъемных литейных форм и устройство для его осуществления», целью которого является «интенсификация процессов сушки слоев и выплавления моделей».

Здесь основное внимание уделено сушке слоев керамики, наносимых на блоки воскообразных моделей. О выплавлении воскообразных моделей лишь упоминается и технология не описывается.

К недостаткам изобретения [2] можно отнести следующие: камера нагрева, выполненная в форме многогранника, с двойным вводом СВЧ-энергии не может обеспечить равномерности нагрева литейных форм, поскольку эта форма близка к цилиндрической, а в большом цилиндре СВЧ-поле не бывает равномерным. Двойной ввод СВЧ-энергии от единого генератора создает условия для интерференции, которая увеличивает неравномерность. Для повышения равномерности авторами разработана очень сложная конструкция.

Следует отметить то, что ввод мелкодисперсной массы с большими потерями СВЧ-энергии, например графита, во многих случаях, например при отливке изделий из нержавеющих сталей, структура становится ауксенитной, что приводит к браку.

Существенным недостатком является неотработанность технологии выплавления модельной массы из керамических блоков.

Известно изобретение [3] «установка для выплавления моделей из керамических форм». Авторы предложили сложную конструкцию для улучшения качества модельного состава. Установка содержит камеру, цилиндрический экран внутри камеры, поддон с перегородками для сбора модельной массы. Насколько стабильно может работать такая установка, в которой большую роль играют перегородки, установленные в поддоне в строгое положение и многое зависит от воздушного потока, судить трудно. Однако можно судить о том, какое внимание уделяется сохранению в чистоте модельной массы для последующего использования.

В литейном производстве до настоящего времени применяются традиционные технологии термообработки литейных форм. Сущность процесса заключается в нагреве их в кипящей воде либо перегретым паром до температуры, при которой начинает расплавляться модельная масса. Модельная масса медленно нагревается от стенок литейных форм и между ними образуется зазор, позволяющий части модельной массы, оставшейся твердой, выпасть через литниковую чашу. Литейные формы могут выдерживаться в кипящей воде либо в перегретом паре до полного выплавления модельной массы. При таком нагреве керамических литейных форм нередко происходит их растрескивание, приводящее их в негодность. Модельная масса смешивается с водой и полностью идет в отходы. После удаления литейной массы литейные формы подлежат промывке с последующей сушкой в камере, продуваемой нагретым воздухом в течение нескольких часов, прежде чем они поступят на прокалку.

Предлагаемый способ СВЧ-термообработки керамических литейных форм позволяет устранить недостатки, отмеченные в каждом из вышеприведенных способов.

Сокращение времени термообработки керамических форм до 40...120 секунд исключает одновременный нагрев керамики литейных форм и модельной массы, что не допускает образования трещин и даже разрушения литейных форм из-за существенной разницы в температурном расширении керамики и модельной массы.

Дозированный уровень поступающей в камеру СВЧ-энергии, составляющий 200-400 Вт на каждый килограмм массы литейных форм, позволяет осуществлять термообработку значительного количества керамических форм, выполненных из таких материалов как Al2О3, Fe2О4, MnO2, независимо от их массы.

Возможность прокаливания литейных форм сразу после удаления модельной массы обеспечивает полное ее удаление и высокую степень чистоты внутренней поверхности литейной формы, так как исключается процесс промывки керамических форм с последующей их сушкой.

Осуществление предлагаемого способа СВЧ-термообработки керамических форм для литья по выплавляемым моделям возможно при наличии многомодовой камеры СВЧ-нагрева, описанной в патенте [4], объемом около 3 куб. м., работающей на частоте 915 МГц. В камере нагрева устанавливается поворотная диэлектрическая платформа, которая содержит от 10 до 20 отверстий. Над каждым отверстием при загрузке устанавливаются керамические литейные формы так, чтобы литниковые чаши форм совпадали с отверстиями в платформе. Для сбора модельной массы под поворотной платформой устанавливают поддоны.

Работа по СВЧ-термообработке керамических форм производится следующим образом. Включают электропривод вращения платформы и устанавливают на платформу на каждое отверстие керамические блоки с модельной массой. Дверь камеры закрывают. Скорость вращения платформы устанавливают равной 1-3 об/мин. Включают СВЧ-генератор и устанавливают значение выходной мощности из расчета 200...400 Вт на килограмм массы керамических форм. При этом время нагрева должно составлять 40...120 секунд. По истечении указанного времени уровень мощности снижают на 15-25% и обеспечивают выдержку керамических форм в течение 4-8 минут для полного удаления остатков модельной массы и прокаливания их при температуре 200-250°С, что повышает их прочность перед обжигом. После этого СВЧ-генератор отключают. После охлаждения керамических форм до температуры 70-80°С их выгружают из камеры. Останавливают вращение платформы и выгружают поддоны с выплавленной модельной массой.

После выгрузки литейные формы подвергают обжигу традиционными способами, после чего заливают металлом и получают изделия высокого качества. Вышеизложенное подтверждено совместной с ВИАМ и заводом «Салют» отработкой технологии.

Способ СВЧ-термообработки керамических форм для литья по выплавляемым моделям, выполненных на основе Al2O3, Fe2O4, MnO2, включающий размещение литейных форм в камере СВЧ-нагрева, установку их на поворотную платформу так, чтобы литниковые чаши совпадали с отверстиями, выполненными в поворотной платформе, приведение платформы во вращение, воздействие СВЧ-энергией для выплавления модельной массы, отличающийся тем, что платформу вращают со скоростью 1-3 об/мин, уровень мощности СВЧ-энергии устанавливают из расчета 200-400 Вт на каждый килограмм массы литейных форм и осуществляют нагрев в течение 40-120 с, затем уровень мощности понижают на 15-25% и выдерживают литейные формы в течение 4-8 мин для обеспечения прокаливания их и полного удаления модельной массы, отключают СВЧ-генератор и осуществляют охлаждение литейных форм до 70-80°С, выгружают литейные формы и выплавленную модельную массу.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья по выплавляемым моделям, в частности деталей газотурбинного двигателя из суперсплавов.

Изобретение относится к способу литья для изготовления деталей, имеющих внутренние полости или отверстия. .
Изобретение относится к области литейного производства. .
Изобретение относится к литейному производству, преимущественно к изготовлению керамических форм по выжигаемым моделям. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к литью по выплавляемым моделям. .
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении сложнопрофильных форм для отливок из углеродистых и нержавеющих сплавов.
Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии изготовления форм по выплавляемым моделям, и может быть использовано для изготовления оболочковых форм.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изготовлению литейных керамических форм по выплавляемым моделям методом электрофореза. .

Изобретение относится к литейному производству. .
Изобретение относится к литью алюминиевых сплавов по газифицируемым моделям и может быть использовано в авиационной технике и автомобилестроении. .
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении отливок из жаропрочных, легированных и нержавеющих сплавов
Изобретение относится к области литейного производства

Изобретение относится к литейному производству
Изобретение относится к области литейного производства

Изобретение относится к области литейного производства
Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам изготовления керамических оболочковых форм в точном литье по выплавляемым моделям (ЛВМ)
Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам изготовления керамических оболочковых форм в точном литье по выплавляемым моделям (ЛВМ)

Изобретение относится к области литейного производства

Изобретение относится к литейному производству, в частности к термообработке керамических форм для литья по выплавляемым моделям, выполненных на основе Al2О 3, Fe2O4, MnO 2

Наверх