Способ изготовления керамических форм по растворяемым моделям для получения точных отливок


 


Владельцы патента RU 2469814:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для фасонного литья точных отливок из высоколегированных сплавов. Способ включает формирование на растворяемой модели огнеупорных слоев из суспензии с этилсиликатным связующим, обсыпку их огнеупорным материалом, послойную сушку, растворение модели в воде, обжиг керамической формы. Два первых огнеупорных слоя пропитывают гидрофобным раствором, содержащим алюминиевый порошок. Наличие в составе алюминиевого порошка обеспечивает прочное связывание слоев формы оксидами алюминия. Последующие огнеупорные слои формируют с использованием поочередно суспензий с повышенной и пониженной вязкостью. В качестве гидрофобного раствора используют не растворимый в спирте углеводородный раствор, например лак БТ-77 плотностью 0,86-0,88 г/см3. После растворения модели в ванне с водой, в которой концентрация солей находится в пределах 5-15%, керамическую форму сушат без промывки от насыщающих солей. Обеспечивается повышение размерной точности отливок и их качества за счет снижения дефектов по засорам, просечкам и повышения их. 4 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Данное изобретение относится к области литья по выплавляемым моделям и может найти применение при изготовлении точных отливок.

В настоящее время точные отливки, например, лопатки авиационных двигателей, получают в керамических формах на этилсиликатном связующем, содержащем после гидролиза. В качестве материала удаляемой модели используют техническую мочевину (карбамид), химическая формула которого (NН2)2СО, с небольшими добавками водорастворимых солей. Блок моделей окунают в суспензию с дистенсиллиманитовым наполнителем (КДСП), дают стечь ее избытку и наносят присыпку из электрокорундового порошка. Затем полученный огнеупорный слой отверждают и таким образом наносят еще семь слоев. Суспензия первого слоя имеет более высокую вязкость - 45…55 с по вискозиметру В3-4, а последующих - 25…35 с. На 1 л связующего суспензии первого слоя приходится 2 кг КДСП, а второго слоя - 1,24 кг, т.е. в суспензии второго слоя связующего примерно на 38% больше. Это позволяет проникать суспензии последующих слоев в поры отвержденного первого слоя. Плотность облицовочного слоя, контактирующего при заливке формы с металлическим сплавом, повышается, а вероятность размывания формы уменьшается. Для удаления модели из формооболочки последнюю опускают в ванну с холодной водой, в которой мочевина растворяется, промывают в ванне с горячей водой при ее температуре не менее 95°С, а затем в ванне с теплой водой (60…80°С) [Литье по выплавляемым моделям / Под ред. Я.И.Шкленника и А.А.Озерова. М.: Машиностроение, 1984. - 408 с.].

Применение карбамида обусловлено его существенными преимуществами перед другими модельными составами [Лакеев А.С.и др. Прогрессивные способы изготовления точных отливок. Киев: Техника, 1984. - 160 с.]:

1. Высокая точность размеров модели.

2. Высокая теплостойкость, отсутствие деформации модели до температуры 65…75°С.

3. Наименьшая линейная усадка 0,09…0,4%.

5. Малое содержание золы 0,10…0,18%.

6. Высокая текучесть в жидком состоянии позволяет изготовлять модели методом свободной заливки в прессформу.

Главным достоинством карбамида является высокая точность размеров модели, что заметно снижает потери дорогостоящего сплава при шлифовке и полировке детали.

Несмотря на большие преимущества карбамида перед другими модельными составами он также имеет существенные недостатки:

1. Мочевина относится к щелочной среде, а связующее суспензии - к кислой. При нанесении суспензии на модель происходит контакт двух веществ с противоположными свойствами и возможно их взаимодействие.

2. Наибольший отрицательный эффект на форму производит операция растворения модели, когда карбамид подвергается гидролизу в воде с образованием ионов NH4+1 и ОН-1. Зона контакта внутренней поверхности керамической формы и модели по мере растворения последней насыщается продуктами гидролиза, что приводит к разрушению кислого геля связующего и разупрочнению рабочего слоя формы, что особенно усиливается в ванне с горячей водой. При подъеме форм из ванны происходит отекание с них воды, которая уносит с собой отделившиеся от них огнеупорные частички. В дальнейшем после обжига форм также часть огнеупорных частиц отделяется от рабочей поверхности формооболочки.

3. В ванну добавляют соляную кислоту. При этом должна образоваться соль NH4Cl, но она в воде легко диссоциирует на ионы NH4+1 и Cl-1, а ион Н+соединяется с ионом ОН-1, образуя нейтральное вещество - воду. Во время последующей сушки форм в их порах образуются соли соляной кислоты, которые могут упрочнять форму и в условиях вакуумной заливки подвергаться возгонке с поверхности нагретой до 900°С формы, что приведет к получению некачественной поверхности отливки.

По этой причине для получения жаропрочных отливок, получаемых литьем при пониженном до 1,33…0,65 Па давлении, не может быть применен способ [А.с. СССР 603483. Способ изготовления керамических литейных форм по удаляемым моделям. Каплуновский Г.А. и др. Реферативный журнал. Технология машиностроения, 1978, №12. - с.35.], целью которого является исключение дефектов литья по неметаллическим включениям и повышения чистоты литой поверхности за счет предупреждения образования в форме трещин. Согласно данному способу форму с моделью пропитывают водным раствором карбамида (5...25 мас.%). Эти способы можно применять для получения отливок без высоких требований к качеству. В случае применения первого способа заметно повышается прочность керамической формы, что вызывает появление трещин на лопатках авиационных двигателей. Например, если предел прочности при изгибе керамической формы находится в пределах 2,3…2,5 МПа, то насыщение ее карбамидом приведет к повышению этого показателя до 2,3…2,8 МПа [Лакеев А.С.и др. Прогрессивные способы изготовления точных отливок. Киев: Техника, 1984. - 160 с.], что может являться недопустимым для отливок определенного типа Лакеев А.С. и др. Прогрессивные способы изготовления точных отливок. Киев: Техника, 1984. - 160 с.).

Положительный фактор этих методов, связанный с повышением прочности керамической формы, может быть частично реализован при использовании низкокремнеземистого связующего, т.е. при снижении содержания связующего в суспензии, но это возможно применить только при изоляции облицовочных слоев керамической формы.

Известно покрытие для внутренних поверхностей форм (четыреххлористый углерод CCl4) при литье по выплавляемым моделям [Пат.46-40860 Япония, 1971. Покрытие для форм по выплавляемым моделям]. Формы предназначены для литья чугуна и стали. Однако, формировать такое покрытие до удаления модели бесперспективно, т.к. температура кипения ССl4 всего 76,8°С при 760 мм рт.ст., что обеспечивает его интенсивное удаление из формы в ванне вытопки модели. Четыреххлористым углеродом целесообразно пропитывать внутреннюю поверхность формы после удаления модели при литье обычных сплавов для создания газовой подушки в момент заполнения формы и уменьшения пригара на литой поверхности.

Известен способ изготовления керамической формы по водорастворяемым моделям, согласно которому керамическую форму с моделью пропитывают воском [Пат.56-12336 Япония, 1981. Способ изготовления форм по растворяемым моделям]. Это предотвращает пропитывание водой керамической формы в процессе растворения модели. Изобретение предназначено для получения трехслойной формы по карбамидной модели. Однако этот способ при получении восьмислойной формы имеет ряд недостатков:

1. Пропитка восьмислойной керамической формы воском с внешней стороны не позволяет сформировать качественное гидрофобное покрытие на ее рабочей поверхности. Возможно лишь повысить прочность формы в «сыром» состоянии.

2. Для перевода воска в жидкое состояние необходим его подогрев до температуры свыше 70 градусов (температура каплепадания воска), что делает невозможным нанесение воска на первые огнеупорные слои из-за деформации модели и последующего растрескивания формы.

3. Выдержка керамической формы в ванне с температурой воды 90…95°С приводит к размягчению воска и его частичному удалению из формы.

4. Большой расход воска, который выгорает в процессе обжига форм, и повышенная энергоемкость процесса.

Для повышения прочности керамических форм их пропитывали до выплавления модельного состава 1…5%-ными водными эмульсиями или растворами оксисоединений или карбок-симетилцеллюлозы в воде или этилоксицеллюлозы в спирте или 10…15%-ными растворами полисахаридов или карбамидом в спирте. При этом форма упрочнялась на 30…50% [А.с. 152935 ЧССР. Составы для повышения технологической прочности керамических оболочек. Housi Miroslav и др. Реферативный журнал. Технология машиностроения, 1976. - с.47].

Данный способ не имел цели защитить облицовочный слой формы. Пропитка формы таким образом не позволяет создать качественный защитный слой, а сильное упрочнение формы вызовет появление трещин на отливках со сложным профилем.

Не может быть применен способ нанесения гидрофобного органического покрытия на модель их мочевины. Проведенные авторами данной работы эксперименты показали, что в процессе растворения модели защитная пленка отрывается от керамики.

Близким по предлагаемому техническому решению является способ формирования защитной пленки на водорастворимой модели [А.с. 152935 ЧССР. Составы для повышения технологической прочности керамических оболочек. Housi Miroslav и др. Реферативный журнал. Технология машиностроения, 1976. - с.47], взятый в качестве прототипа. После нанесения на модель по крайне мере двух огнеупорных слоев на них наносят методом окунания слой спиртового раствора фенолоформальдегидной смолы, т.е. создают специальный разделительный слой. Это повышает стойкость керамических форм против растрескивания при удалении модельного состава. При оптимальной вязкости данный состав может пропитывать первые два слоя формы и тем самым защитить их от воздействия горячей воды и продуктов гидролиза карбамида. Однако данный способ предназначен для изготовления оболочковых форм сложной конфигурации, когда слои оболочковой формы плохо прилегают друг к другу, так как материал не является жидкостью и наличие разделительного слоя улучшает их прилегание. При изготовлении форм с жидкими исходными компонентами (суспензия) этот метод обладает рядом существенных недостатков:

1. Возможен частичный размыв пленки смолы, т.к. разбавителем и смолы, и этилсиликата является спирт.

2. В процессе обжига наносимый состав выгорает, что нарушает связь между слоями формы и приводит к расслоению формы. Нарушение геометрических размеров формы приводит к нарушению геометрических размеров отливки, так как металл проникает под отслоившийся слой керамики, что недопустимо для высокоточных отливок - лопаток авиационных двигателей.

3. Отслоившиеся от облицовочных слоев огнеупорные частицы являются причиной массового поражения отливок засорами.

4. Проникновение металла через трещины отслоившегося слоя приводит как к образованию на отливках дефектов типа «просечка», так и в ряде случаев разрыву форм при заливке.

Ближайшим аналогом является способ изготовления многослойных керамических форм по растворяемым моделям, включающий формирование на растворяемой модели огнеупорных слоев из суспензии с этилсиликатным связующим, удаление модели, обжиг керамической формы, пропитку спиртовым раствором кремнийорганического лака, в состав которого введен дисперсный алюминиевый порошок в количестве 2,0-10,0%, и обжиг при температуре 1150÷1350°С [RU 2343038 C1, 10.01.09. Способ изготовления керамических оболочковых форм]. Данный способ имеет большие недостатки и позволяет лишь увеличить общую прочность керамической формы.

1. В процессе растворения модели разупрочняется рабочая поверхность керамической формы, от нее отделяются тонкие частицы наполнителя суспензии, например, дистенсиллиманита в случае корундо-силлиманитовой формы или корунда в случае корундовой формы. Данное пространство будет заполняться кремнийорганическим лаком, который после обжига образует кристаллическую фазу кремнезема. Это ограничивает применение способа для получения отливок из высоколегированных сталей и сплавов, обладающих высокой химической активностью, особенно в вакууме.

2. Большой расход пропитывающего раствора. Пропитывают готовую форму.

3. Двойной обжиг керамической формы может вызвать растрескивание ее рабочей поверхности. Для получения ряда отливок с высокими требованиями к чистоте поверхности не может быть применим.

4. Второй обжиг производят при очень высоких температурах, что не только увеличивает энергозатраты, но и способствует в ряде случаев нежелательным полиморфным превращениям в керамическом материале. Например, в дистенсиллиманите при 1350°С происходит образование муллита с выделением кремнезема, что способствует повышению химической активности керамики к заливаемому сплаву [Лысак С.В., Дрижерук Н.И. Особенности кинетики перехода дистена в муллит //Химическая технология, 1972, т.205, №54. - С.906-909].

Цель изобретения: повышение качества точных отливок за счет снижения дефектов по засорам, просечкам и повышения их размерной точности.

Поставленная цель достигается разработкой способа получения керамической формы, изготавливаемой методом литья по растворяемым моделям, а именно применением нового органического гидрофобного состава с твердым наполнителем, повышением вязкости суспензии при формировании третьего, пятого и седьмого слоев формы, исключением операции промывки керамических форм после растворения модели.

Гидрофобным составом пропитывают двуслойное керамическое покрытие модели, что позволяет создать между ней и керамикой качественную защитную пленку, которая связана с керамикой сильнее, чем с моделью. Это связано в определенной мере тем, что в качестве растворителя гидрофобного состава применяют такие, как Р-646, РС-2, «Нефрас», сольвент, скипидар, которые не взаимодействуют с карбамидом. Проведенные авторами исследования показали, что при выдержке карбамида в течение 0,5 ч в разных растворителях потеря его массы составила: в эфироальдегидной фракции ЭАФ - 10,5%, спирте гидролизном - 8%, ацетоне - 6%, растворителе Р-646 до 1,2%. Остальные растворители не взаимодействуют с карбамидом. В качестве гидрофобного материала предлагается раствор битумного лака БТ-77, который хорошо растворяют РС-2, Р-646, «Нефрас» и несколько хуже сольвент и скипидар. Высокая эластичность пленки позволяет получить довольно высокую прочность в горячей воде, а после ее термодеструкции коксовый остаток очень мал (0,1…0,2%). В результате проведенных экспериментов установлено, что оптимальная вязкость раствора, при которой обеспечивается пропитка двуслойного керамического покрытия и образование на облицовочной поверхности формы качественной пленки, составляет 13…16 с по вискозиметру ВЗ-4. Получение такой вязкости достигается разбавлением лака БТ-77 растворителями в количестве 20…50 об.% в зависимости от их типа. Время полного высыхания пленки лака на плоской поверхности - 1,0…1,5 часа. Плотность лака с растворителем Р-646 в данном случае составляет 0,86…0,88 г/см3.

Для предотвращения расслоения огнеупорных слоев после выгорания пленки в пропитывающий состав необходимо вводить металлический порошок, например алюминиевый. Возникающий в процессе термодеструкции и последующего выгорания органического состава зазор между огнеупорными слоями формы заполняется оксидами металла, образовавшимися в результате его окисления, которое сопровождается увеличением объема. При этом происходит спекание образующихся оксидов между собой, а также с огнеупорным наполнителем разделенных слоев, что приводит к их прочному связыванию и предотвращению расслоения. Формы после обжига представляют единое целое. Это обеспечивает повышение качества отливок за счет снижения дефектности по засорам, способствует повышению прочности и плотности рабочего слоя формы.

Согласно классической технологии понижение вязкости второго и последующих слоев суспензии, т.е. повышение в ней количества связующего связано с необходимостью заполнения пор на отвержденном керамическом покрытии. В предлагаемом способе два первых слоя керамического покрытия изолированы от третьего гидрофобной пленкой, поэтому третий слой можно формировать из суспензии с повышенной вязкостью (как у суспензии первого слоя). Суспензия четвертого слоя имеет пониженную вязкость - 25…35 с и хорошо пропитывает отвержденный третий слой. Таким образом, формируется половина толщины керамической формы.

Далее пятый и седьмой слои формируют из суспензии с повышенной вязкостью, а шестой и восьмой - из суспензии с пониженной вязкостью. На 1 кг КДСП первой суспензии приходится 0,5 л связующего, а второй - 0,8 л, т.е. примерно на 37…38% больше. Таким образом, среднее количество связующего в пятом-восьмом слоях формы составит 0,65 л на 1 кг КДСП. Это ниже чем в случае серийной формы в 0,8/0,65=1,23 раза. Подобная ситуация предполагает снижение прочности формы. На данном этапе целесообразно использовать преимущества ранее предложенных способов, заключающееся в том, что повышение прочности керамической формы достигается за счет насыщения ее солями. Существенным отличием будет являться то, что в предлагаемом способе пропитываются только шесть слоев восьмислойной формы, при этом облицовочные слои не контактируют с пропитывающей средой. Это достигается тем, что после растворения модели формы отправляют сразу на сушку, не промывая их во второй ванне. Вода не смачивает гидрофобную пленку лака и будет с нее полностью стекать при поднятии форм из ванны. Концентрация соли NH4Cl (если воду подкисливают) или NH4OH в ванне должна составлять 5…15,%. В ванну можно добавлять соли NaCl, KСl или их композиции и другие, имеющие температуру плавления не выше температуры обжига керамической формы - 900°С. При обжиге форм данные соли расплавляются и являются дополнительным связующим. Это позволяет повысить прочность и термическую стойкость форм.

На первом этапе определяли физико-механические свойства керамических образцов-пластин, изготовленных из одной суспензии по серийной технологии (№1), с применением фенолформальдегидной смолы (№2) и с применением лака БТ-77, в который вводили алюминиевый порошок АСД-4 - 0,5% (№3), 3% (№4). Содержание условного SiO2 в ГРЭ составляло 17,2%. Параметры варианта №5: 5% порошка АСД-4 в лаке при содержании условного SiO2 в ГРЭ 16,2%. Смолу и лаки наносили на два слоя керамического покрытия. Кажущую плотность ρ и плотность открытую П определяли методом гидростатического взвешивания в воде по формулам:

ρ=m1·ρж/(m2-m3),

П=(m2-m1)·100/(m2-m3), где m1 - масса сухого образца, г;

m2 - масса насыщенного жидкостью образца, г;

m3 - масса насыщенного жидкостью образца, взвешенного в жидкости, г.

ρж=1 - плотность жидкости, применяемой для гидростатического взвешивания, г/см3

Прочность керамической формы (σи) определяли согласно общепринятой методике [Литье по выплавляемым моделям / Под ред. Я.И.Шкленника и А.А.Озерова. М.: Машиностроение, 1984. - 408 с.] испытанием на изгиб образцов-пластин с помощью рычажного прибора при скорости нагружения 0,15 кг/с, точность измерения нагрузки составляла ±1%. Образцы по одному вынимали из прокалочной печи при температуре 900°С испытывали в стандартном приспособлении для излома, помещенном в шахтную печь с температурой рабочего пространства 900°С. Результаты испытаний четырех образцов каждого варианта приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Физико-механические свойства восьмислойных керамических образцов
Плотность, кг/м3 ·103 Пористость, % Прочность (σи) при 900°С, МПа
1 2,61…2,63 35,2…35,8 3,57…3,61
2 2,58…2,60 36,8…37,5 3,34…3,40
3 2,60…2,63 35,2…35,7 3,50…3,57
4 2,67…2,70 34,9…34,3 3,55…3,61
5 2,70…2,74 34,0…34,2 3,65…3,69

Представленные результаты показывают, что введение в состав лака 3% порошка АСД-4 (№4) позволяет получить свойства керамических образцов аналогичные свойствам серийных образцов (№1). Повышение прочности форм в нагретом состоянии свыше 3,7 МПа может привести к появлению трещин на отливках. Присутствие в составе лака менее 0,5% порошка АСД-4 не приводит к улучшению свойств керамической формы.

Определяли влияние различных керамических форм, изготовленных по вариантам №1…№4, на качество поверхности отливок. Отливки представляли собой пластины размерами 100×50×10 мм с радиусом закругления углов 3 мм. Формы заливали сталью 35ХМЛ, выплавленной в лабораторной индукционной печи, при температуре металла 1570°С. Всего было получено по пять отливок каждого варианта. Результаты контроля плоских поверхностей отливок приведены в таблице №2.

Таблица 2.
Дефектность отливок, полученных в разных формах
Показатели контроля Номер варианта
1 2 3 4
Количество отливок с дефектами всего, шт. 2 5 2 1
Отливок с просечками, шт. - 5 - -
Количество засоров на одной поверхности, шт. 4 9 4 2
Плотность дефектов (люм-контроль), шт./см2 0,21 0,63 0,23 0,12

Представленные результаты свидетельствуют о положительном влиянии гидрофобной пленки на основе лака БТ-77 и способа ее формирования на качество поверхности отливки. Следует отметить, что использование связующего с содержанием 16…17% условного кремнезема, т.е. на нижнем пределе допустимого, обуславливает добавку порошка АСД-4 в лак в количестве 3…4% и наоборот, добавка в лак порошка 0,5…1,0% возможна при использовании связующего с содержанием 17…18% условного кремнезема.

На втором этапе необходимо было проверить влияние пропитки керамической формы солями на их прочность после сушки и обжига при ее формировании из суспензий с различающимися вязкостями, а также на качество отливок, получаемых в таких формах.

Изготавливали восьмислойные керамические формы для отливок пластин размерами 100×50×10 мм с радиусом закругления углов 3 мм и образцы для определения свойств формы. Содержание условного кремнезема в ГЭТС составляло 17,4%. Первая суспензия имела вязкость 47 с, вторая - 28 с. Первую партию форм изготавливали по серийной технологии (№1), вторую и третью (№2 и №3) - по предлагаемой, т.е. с пропиткой гидрофобным раствором лака двухслойного огнеупорного покрытия модели и поочередным применением суспензий с различными вязкостями. Растворение модели проводили в холодной воде, затем формы варианта №1 промывали сначала в горячей воде с подкислением и затем в холодной воде. Формы, изготовленные по предлагаемой технологии, опускали в ванну с холодной водой и контролировали содержание в ней солей методом выпаривания. Концентрация солей в ванне для форм по варианту №2 находилась в пределах 5…7%, а для варианта №3 - 13…15%. Во время растворения модели формы необходимо несколько раз поднимать и опускать для усреднения водного раствора в ванне и снижения концентрации ионов соли в их внутренней полости (вокруг модели), что ускорит растворение. Время растворения зависит от конфигурации и размеров модели и устанавливается по практическим данным.

Формы сушили, прокаливали в течении четырех часов при температуре 900°С и заливали сталью при ее температуре 1570°С. Результаты испытаний керамических образцов на прочность при изгибе и анализ поверхности пяти отливок каждого варианта приведены в таблице 3.

Таблица 3.
Прочность керамических форм и характеристика дефектов отливок
Прочность форм, МПа Характеристика дефектов
После сушки После обжига Крупные, шт. Мелкие (люм.), шт./см2
1 1,9…2,0 3,4…3,6 6 0,23
2 1,9…2,2 3,2…3,5 - 0,14
3 2,2…2,5 3,5…3,8 1 0,11

Представленные результаты показывают, что на поверхности опытных отливок практически отсутствуют визуально определяемые включения. Обнаружено лишь одно включение на десяти плоских поверхностях отливок варианта №2. Количество мелких дефектов, определяемых при помощи люминесцентного контроля, уменьшилось примерно в два раза.

Чередование суспензий с различным содержанием связующего позволяет снизить его расход примерно на 0,15 л на 1 кг наполнителя и использовать для упрочнения форм продукты гидролиза карбамида, которые в серийной технологии являются отходами и сливаются в канализацию. Следует отметить, что самым дорогостоящим сырьем в данном процессе после металлической шихты является этилсиликат.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Модель из карбамида протирают спиртом для удаления жировых веществ. На модель методом окунания наносят слой суспензии с дистенсиллиманитным наполнителем с вязкостью 45…55 с по вискозиметру В3-4, при этом на 1 литр жидкой фазы (ГТЭС) приходится примерно 2 кг твердой фазы (КДСП). После отекания излишка суспензии с модели на нее наносят присыпку из белого электрокорунда №20 или №25 марки 24А или №25А (ОСТ 2МТ-71-5-78) в пескосыпе методом кипящего слоя.

Производят отверждение огнеупорного слоя, например, в установке УВС-2 (установка вакуумно-аммиачной сушки) или выдержкой на воздухе при температуре 22+2°С в течение двух часов при температуре 22…24°С.

Производят окунание модели в суспензию, имеющую вязкость 25…30 с, что достигается соотношением жидкой и твердой фаз примерно 1 л и 1,24 кг. После стекания излишков суспензии таким же образом наносят присыпку электрокорунда №50.

Производят отверждение второго огнеупорного слоя.

Опускают блок на 5…10 с в раствор битумного лака марки БТ-77 плотностью 0,86…0,88 г/см3, в котором содержится 0,5…4,0% алюминиевого порошка марки АСД-4. Вынимают блок из раствора, дают стечь избытку лака и сушат блок на воздухе в течение 1,0…1,5 ч.

Наносят третий слой суспензии вязкостью 45…55 с, дают стечь избытку суспензии и присыпают электрокорундом №50.

Проводят отверждение третьего огнеупорного слоя.

Формируют 4,6 и 8 слои подобно первому слою, а 5 и 7 слои - подобно второму. Производят растворение модели, помещая блоки в ванну с холодной водой. Не менее двух раз блоки поднимают из ванны и опускают в ванну.

После растворения половины модели (время определяется практически для каждого типа формы) усредняют концентрацию солей в ванне подниманием-опусканием блоков, воду подкисливают соляной кислотой (до посинения индикаторной бумаги) и берут водный раствор из ванны для определения концентрации солей. К окончанию растворения модели при необходимости добавляют в ванну соли NH4Cl, NaCl, KCl, количество которых определяется требуемой прочностью формы для отливки определенного типа.

При повышенной концентрации солей в воде допускается кратковременное погружение блоков в холодную воду. Дальнейшие операции производят по общепринятой технологии.

1. Способ изготовления многослойных керамических форм по растворяемым моделям, включающий в себя формирование на растворяемой модели огнеупорных слоев из суспензии с этилсиликатным связующим, обсыпку, послойную сушку, растворение модели в воде, обжиг керамической формы, отличающийся тем, что два первых огнеупорных слоя пропитывают гидрофобным раствором, содержащим алюминиевый порошок, а последующие огнеупорные слои формируют с использованием поочередно суспензий с повышенной и пониженной вязкостью.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидрофобного раствора используют не растворимый в спирте углеводородный раствор, например лак БТ-77 плотностью 0,86-0,88 г/см3.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в гидрофобном растворе используют алюминиевый порошок марки АСД-4 в количестве 0,5-4,0 мас.%.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после отверждения гидрофобного раствора для формирования последующих слоев используют поочередно суспензии, имеющие вязкость первого и последующего слоев.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после растворения модели в ванне с водой, в которой концентрация солей находится в пределах 5-15%, керамическую форму сушат без промывки от насыщающих солей.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению отливок по выплавляемым моделям. .

Изобретение относится к области изготовления деталей, имеющих направленную кристаллографическую ориентацию. .

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью по выплавляемым моделям, и может быть использовано в машиностроительной отрасли. .

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью по выплавляемым моделям, и может быть использовано в машиностроительной отрасли. .
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления керамических оболочковых форм по выплавляемым моделям при производстве особо ответственных отливок из химически активных сталей и сплавов.
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления бескремнеземных оболочковых форм по выплавляемым моделям при производстве особо ответственных отливок из жаропрочных и тугоплавких металлов с направленной и монокристаллической структурой.

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к усовершенствованному способу литья по выплавляемым моделям, в частности к способу, который осуществляется значительно быстрее по сравнению с обычными.
Изобретение относится к области литейного производства
Изобретение относится к литейному производству

Изобретение относится к изготовлению металлических лопаточных аппаратов низкого давления газотурбинного двигателя, в котором лопатки имеют внутреннюю полость, предназначенную для размещения в ней датчика детектирования газов или для сообщения с таким датчиком. Лопатка 1 имеет отверстие 9, выполненное в стенке, обеспечивающее проход газов из зоны низкого давления газотурбинного двигателя в направлении внутренней полости и размещение датчика. Способ включает установку в литейную форму сердечника, соответствующего внутренней полости лопатки, и заливку расплавленного металла в литейную форму. Сердечник для каждого отверстия 9, сообщенного с внутренней полостью лопатки, выполняют с выступом, проникающим через внутреннюю поверхность литейной формы и образующим единственный элемент удержания сердечника в литейной форме. Обеспечивается повышение качества лопаток за счет исключения операции сверления отверстий. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает нанесение на модель методом погружения нейтральной гидрофобной пленки из материала на основе воска, послойное формирование на модели огнеупорной оболочки, удаление модели, сушку и обжиг керамической формы. Гидрофобная пленка имеет более низкую температуру плавления, чем материал модели. Удаление модели осуществляют выдержкой формы с моделью в печи, выдержкой в воде при ее температуре, не превышающей температуру каплепадения материала пленки, и промывкой формы в воде при температуре, превышающей температуру каплепадения материала пленки, за два или три цикла с выдержкой в течение 2-3 минут. Выдержку формы с моделью в печи осуществляют при температуре, превышающей температуру каплепадения материала гидрофобной пленки, но ниже температуры плавления материала растворяемой модели в течение 3 минут на 1 мм толщины формы. Обеспечивается повышение качества поверхности керамической формы, повышение производительности процесса и снижение расхода материалов. 2 табл.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья из жаропрочных сплавов преимущественно на основе никеля, кобальта и ниобия лопаток газотурбинных двигателей и газотурбинных установок. На модельный блок наносят по крайней мере два слоя огнеупорной суспензии, следующего состава, мас.%: эпоксидная смола 2,0-10,0, отвердитель аминного типа 0,4-3,0, органический растворитель 10,0-30,0, огнеупорный наполнитель, выбранный из группы оксидов редкоземельных металлов, гафния, циркония или их смесь - остальное. Затем наносят слои суспензии на основе алюмоорганического связующего и электрокорунда. После нанесения каждого слоя суспензии проводят сушку при температуре 40-100°С. Прокалку керамической формы осуществляют при температуре 1400-1900°С. Обеспечивается повышение качества отливок вследствие измельчения структуры сплавов, а также сокращение времени сушки керамического покрытия. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Суспензия для получения литейной формы содержит от 50 до 80 мас.% термостойких частиц, средний размер которых составляет от 0,5 до 150 мкм, от 5 до 35 мас.% частиц оксида алюминия, средний диаметр которых составляет менее 300 нм, и от 5 до 35 мас.% воды, pH указанной суспензии составляет от 5 до 12. Суспензию получают путем смешивания водной дисперсии, содержащей частицы оксида алюминия, с термостойкими частицами, средний размер которых составляет от 0,5 до 150 мкм, и, если это необходимо, с добавками. Средний диаметр частиц оксида алюминия в дисперсии составляет менее чем 300 нм в твердом виде, содержание частиц оксида алюминия составляет более чем 15 мас.%, а pH составляет от 5 до 12. С использованием суспензии получают литейную форму для точного литья. Обеспечивается повышение устойчивости суспензии, сокращение времени сушки формы, повышение прочности формы и упрощение ее изготовления. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 табл., 5 пр.
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает изготовление огнеупорной оболочки путем нанесения на выплавляемую модель суспензии на основе огнеупорного материала с применением в качестве связующего этилсиликата. При формовке в опоку на поверхность огнеупорной оболочки предварительно наносят графит из расчета 1 грамм на 1 см2 площади без учета поверхности литниково-питающей системы. Остальной объем опоки заполняют шамотной крошкой и герметизируют поверхностным слоем, состоящим из шамотной крошки и жидкого стекла толщиной не менее 50 мм. Последующее вакуумирование огнеупорной оболочки, заформованной в опоку, осуществляют после прокалки перед заливкой жидкой сталью. Обеспечивается производство отливок без поверхностного окисления и питтинга. 1 табл.
Изобретение относится к литейному производству. На внешнюю поверхность газифицируемой модели наносят предварительно разведенную в жидкости до пастообразного состояния обмазку, содержащую, мас.%: карбид бора 55-75; фторид натрия, 1-5; диборид титана 25-45. Производят сушку на воздухе до получения твердой корки. Высушенную газифицируемую модель формуют в опоке, засыпая сухим кварцевым песком, заливают расплав и получают отливку с упрочненным керамическим слоем, под которым находится упрочненный диффузионный слой. Обеспечивается повышение износостойкости и коррозионной стойкости. 1 табл.
Наверх