Способ изготовления оболочковой огнеупорной формы


 


Владельцы патента RU 2509622:

Дьячков Виктор Николаевич (RU)

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает изготовление восковой выплавляемой модели, формирование огнеупорной оболочковой формы путем послойного нанесения на восковую модель огнеупорного покрытия с сушкой каждого из слоев и выплавление восковой модели. Для предотвращения растрескивания оболочковых форм перед выплавлением восковой модели из оболочковой формы восковую модель с нанесенной на нее оболочковой формой охлаждают на 7-16°C. 1 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к способу изготовления оболочковых огнеупорных форм для получения отливок из металлов и сплавов литьем по выплавляемым моделям.

Известны способы изготовления оболочковых огнеупорных форм, предусматривающие изготовление восковой модели, послойное нанесение на нее огнеупорного покрытия, выплавление восковой модели в горячем теплоносителе: вода, пар, расплав модельного состава, или воздух (Литье по выплавляемым моделям, Шкленник Я.И., Озеров В.А., и др. - М.: Машиностроение, 1984.) Достоинством этих известных способов изготовления оболочковых огнеупорных форм являются простота реализации и низкая энергоемкость процесса.

Недостатком этих известных способов является высокий процент брака по трещинам в оболочковых огнеупорных формах, которые появляются при проведении операции выплавления восковой модели. Трещины возникают из-за увеличения давления нагревающейся восковой модели на оболочковую форму изнутри, вследствие более значительного расширения материала восковой модели по сравнению с расширением оболочковой формы, поскольку коэффициент термического расширения у материала восковой модели значительно выше, чем у материала оболочковой формы. При использовании для изготовления оболочковых форм огнеупорных материалов с низким коэффициентом термического расширения, таких как плавленый кварц, высокоглиноземистый шамот, электрокорунд растрескивание оболочковых форм происходит особенно сильно.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления оболочковых огнеупорных форм, предусматривающий изготовление восковой модели, послойное нанесение на нее огнеупорного покрытия и выплавление восковой модели в автоклаве с помощью перегретого (до 120°C и более) пара, интенсифицирующего процесс выплавления не только за счет высокой температуры, но и за счет обеспечения высокого давления (Специальные способы литья: Справочник / В.А. Ефимов, Г.А. Анисович, В. Н. Бабич и др. - М.: Машиностроение, 1991. - 238-239 с). Высокое давление и высокая температура способствуют форсированному нагреву оболочковой формы и быстрому началу плавления материала восковой модели. Расплавленный модельный состав, из которого изготовлена восковая модель вследствие своей жидкотекучести выдавливается за пределы оболочковой формы, тем самым стабилизируя давление внутри оболочковой формы, что предотвращает образование трещин в оболочковой форме. Достоинства этого способа: отсутствие дефектов оболочковых форм по трещинам, высокая скорость проведения операции выплавления восковой модели.

Недостатком этого наиболее близкого к предлагаемому изобретению способа изготовления оболочковых форм является высокая энергоемкость процесса, необходимость в дополнительных затратах на обслуживание работающего под давлением автоклава и его высокая стоимость.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является предотвращение растрескивания оболочковой формы при выплавлении из нее восковой модели.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления оболочковой огнеупорной формы для получения отливок литьем по выплавляемым моделям, предусматривающем изготовление восковой модели, последующее формирование оболочковой формы путем послойного нанесения на восковую модель огнеупорного покрытия с сушкой каждого из слоев и выплавление восковой модели, .. дополнительно, перед операцией выплавления, восковую модель с нанесенной на нее оболочковой формой охлаждают на 7-16°C (таблица)

Способ изготовления оболочковой огнеупорной формы для получения отливок литьем по выплавляемым моделям осуществляют в следующей последовательности. Вначале изготавливают восковую модель, за тем на нее послойно наносят огнеупорное покрытие, подвергая сушке каждый из слоев. После этого восковую модель отливки вместе с нанесенным на нее огнеупорным покрытием (оболочковой формой) охлаждают на 7-16°C (Таблица), путем помещения ее в холодную среду (жидкостную или газообразную). В процессе охлаждения оболочковой формы и восковой модели происходит их неравномерная термическая усадка из-за разницы в коэффициентах термического расширения материалов, из которых они изготовлены. У материала восковой выплавляемой модели значение коэффициента термического расширения намного превышает значение коэффициента термического расширения материала огнеупорной оболочковой формы. Эта неравномерная термическая усадка материала оболочковой формы и материала восковой модели приводит к появлению зазора между ними. Контроль температуры оболочковой формы и восковой модели производят контактной термопарой или другим доступным способом. При достижении оболочковой формой и восковой моделью требуемой температуры (эта температура, в зависимости от размеров формы, на 7-16°C ниже температуры оболочковой формы и восковой модели до начала операции охлаждения (таблица)) производят операцию выплавления восковой модели из оболочковой формы, для чего охлажденную оболочковую форму с воской моделью извлекают из холодной среды и помещают в горячий теплоноситель. В процессе нагрева оболочковой формы и восковой модели, зазор между ними препятствует значительному механическому воздействию расширяющегося материала восковой модели на оболочковую форму, поэтому оболочковая форма, не растрескиваясь, разогревается до высокой температуры, достаточной для начала плавления материала восковой модели. Тепло от разогретой оболочковой формы передается к восковой модели, расплавляя ее. Расплавленный материал восковой модели, вследствие своей жидкотекучести, выдавливается за пределы оболочковой формы, тем самым стабилизируя давление внутри оболочковой формы, что предотвращает ее растрескивание.

Примеры применения данного изобретения. Пример 1 (Таблица).

При изготовлении оболочковых форм из огнеупорного материала плавленый кварц, для получения отливок со средним габаритным размером 40 мм, по традиционному процессу - без проведения операции охлаждения, с выплавлением восковой модели в ванне с горячей водой, нагретой до 95°C, до 80% всех оболочковых форм растрескивались. При использовании данного изобретения, а именно, при охлаждении оболочковых форм с восковыми моделями в холодной воде на 15°C (с 26°C до 11°C), перед проведением операции выплавления в ванне с горячей водой, нагретой до 95°C, растрескивание оболочковых форм было полностью устранено.

Пример 2 (Таблица).

При изготовлении оболочковых форм из огнеупорного материала плавленый кварц, для получения отливок со средним габаритным размером 80 мм, по традиционному процессу - без проведения операции охлаждения, с выплавлением восковой модели в ванне с горячей водой, нагретой до 95°C, до 85% всех оболочковых форм растрескивались. При использовании данного изобретения, а именно, при охлаждении оболочковых форм с восковыми моделями в холодной воде на 10°C (с 26°C до 16°C), перед проведением операции выплавления в ванне с горячей водой, нагретой до 95°C, растрескивание оболочковых форм было полностью устранено.

Пример 3 (Таблица).

При изготовлении оболочковых форм из огнеупорного материала плавленый кварц, для получения отливок со средним габаритным размером 120 мм, по традиционному процессу - без проведения операции охлаждения, с выплавлением восковой модели в ванне с горячей водой, нагретой до 95°C, до 90% всех оболочковых форм растрескивались. При использовании данного изобретения, а именно, при охлаждении оболочковых форм с восковыми моделями в холодной воде на 10°C (с 26°C до 16°C), перед проведением операции выплавления в ванне с горячей водой, нагретой до 95°C, растрескивание оболочковых форм было полностью устранено.

Пример 4 (Таблица).

При изготовлении оболочковых форм из огнеупорного материала плавленый кварц, для получения отливок со средним габаритным размером 160 мм, по традиционному процессу - без проведения операции охлаждения, с выплавлением восковой модели в ванне с горячей водой, нагретой до 95°C, до 100% всех оболочковых форм растрескивались. При использовании данного изобретения, а именно, охлаждении оболочковых форм в среде холодного воздуха (в кондиционируемом помещении) на 7°C, (с 26°C до 19°C) перед проведением операции выплавления в ванне с горячей водой, нагретой до 95°C, растрескивание оболочковых форм было полностью устранено.

Пример 5 (Таблица).

При изготовлении оболочковых форм из огнеупорного материала плавленый кварц, для получения отливок со средним габаритным размером 50 мм, по традиционному процессу - без проведения операции охлаждения, с выплавлением восковой модели в горячем воздухе, нагретом до 150°C, все оболочковые формы растрескивались. При использовании данного изобретения, а именно, при охлаждении оболочковых форм с восковыми моделями в холодном воздухе на 16°C (с 26°C до 10°C), перед проведением операции выплавления в среде горячего воздуха, нагретого до 150°C, растрескивание оболочковых форм было полностью устранено.

Пример 6 (Таблица).

При изготовлении оболочковых форм из огнеупорного материала плавленый кварц, для получения отливок со средним габаритным размером 50 мм, по традиционному процессу - без проведения операции охлаждения, с выплавлением восковой модели в расплаве модельного состава, нагретого до 120°C, 80% оболочковых форм растрескивалось. При использовании данного изобретения, а именно, при охлаждении оболочковых форм с восковыми моделями в холодном воздухе на 13°C (с 26°C до 13°C), перед проведением операции выплавления восковой модели в среде расплава модельного состава, нагретого до 120°C, растрескивание оболочковых форм было полностью устранено.

Таблица
Размеры форм (отливок) Возникновение растрескивания форм из огнеупорного материала плавленый кварц, при проведении операции выплавления воскового модельного состава, в зависимости от величины их охлаждения, %
Без проведения операции охлаждения При охлаждении форм на 4-7°C При охлаждении форм на 7-10°C При охлаждении форм на 10-13°C При охлаждении форм на 13-16°C
1. формы для отливок со средним габаритным размером до 50 мм. 80 40 15 5 0
2. формы для отливок со средним габаритным размером от 50 до 100 мм. 85 35 10 0 0
3. формы для отливок со средним габаритным размером от 100 до 150 мм. 90 30 5 0 0
4. формы для отливок со средним габаритным размером свыше 150 мм. 100 20 0 0 0

Предлагаемый способ изготовления оболочковой огнеупорной формы с совокупностью своих существенных признаков позволяет избежать появления трещин в оболочковой огнеупорной форме, за счет формирования зазора между выплавляемой моделью и огнеупорной оболочкой перед проведением операции по выплавлению модели из оболочковой огнеупорной формы, обуславливающего целостность формы огнеупорной оболочки при выплавлении модели, а также позволяет избежать дополнительных расходов на приобретение дорогостоящего оборудования, на его обслуживание и расходов на энергоносители.

Способ изготовления оболочковой огнеупорной формы для получения отливок литьем по выплавляемым моделям, включающий изготовление восковой выплавляемой модели, формирование огнеупорной оболочковой формы путем послойного нанесения на восковую модель огнеупорного покрытия с сушкой каждого из слоев и выплавление восковой модели, отличающийся тем, что перед выплавлением восковой модели из оболочковой формы восковую модель с нанесенной на нее оболочковой формой охлаждают на 7-16°C.



 

Похожие патенты:
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.
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.

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.

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.
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.

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.
Изобретение относится к области литейного производства. .
Изобретение относится к литейному производству. .
Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к области литейного производства. В пресс-форму устанавливают один или несколько элементов, изготовленных из химико-термически обработанных металлических материалов или сплавов. Засыпают или задувают предвспененные гранулы пенополистирола. Осуществляют окончательное вспенивание гранул. После изготовления модели пресс-форма разбирается, а элементы, установленные в пресс-форму, остаются в модели из пенополистирола. Для создания переходного слоя на границе на элемент, установленный в пресс-форму, наносят легирующие элементы в виде краски, пасты или пудры с различной концентрацией легирующих элементов или соединений. Обеспечивается получение композиционных отливок высокой точности с заданными свойствами. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил., 3 пр.
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает изготовление моделей из пенополистирола, фиксирование вставок в модели, размещение моделей в опоке и заливку их металлическими расплавами. Вставки изготавливают компактированием легирующих порошкообразных материалов в контейнере с толщиной стенок от 0,1 мм до 20 мм. Крупность легирующих порошкообразных материалов выбирается от 1 нм до 6 мм. Обеспечивается формирование в отливках различной по составу и свойствам упрочненной легированной зоны. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 11 пр.

Изобретение относится к литейному производству. Отдельные сектора корпуса отливают из стали с содержанием углерода 0,05-0,14% методом литья по газифицированным моделям. Соединяют сектора между собой боковыми сторонами и сваривают по линии стыка. Термообрабатывают магнитопровод. Обеспечивается изготовление магнитопроводов масса которых многократно превышает загрузку плавильной печи.3 ил., 2 пр.

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает помещение сплава в литейную форму и окисление элемента сплава с формированием защитного слоя на поверхности отливки. Литейная форма имеет внутреннее покрытие, содержащее оксид хрома, оксид ниобия, оксид титана, оксид тантала, оксид кремния, циркон, оксид иттрия или их сочетания. Защитный слой формируют восстановлением одного или более составляющих внутреннего покрытия одним или более элементами сплава. Обеспечивается уменьшение образования поверхностных раковин в отливках. 9 з.п. ф-лы, 5 ил., 8 пр.
Изобретение относится к литейному производству. Способ включает приготовление огнеупорной суспензии, послойное формирование огнеупорных слоев оболочки, сушку, отверждение, выплавление модели, сушку и обжиг полученной керамической формооболочки. После нанесения обсыпочного материала на суспензионный слой и сушки в местах сложного профиля на него подают пульсирующую струю органического вещества в виде аэрозоля с расходом 10÷30 см3/кг за два или три цикла. Подачу аэрозоля производят в течение 0,5 с за один цикл с периодичностью 1÷2 минуты. Аэрозоль наносят на третий, пятый и седьмой слои формы. Обеспечивается получение керамических форм со стабильными показателями прочности для литых деталей со сложным профилем. 1 табл.

Изобретение относится к области литейного производства. На модели формируют огнеупорные слои из огнеупорной суспензии на основе этилсиликатного связующего. Для формирования 5-9 слоев используют этилсиликатное связующее с пониженным до 8-10 мас.% содержанием условного кремнезема, содержащее поверхностно-активное вещество в количестве 0,2 мас.%. Осуществляют выплавление модели, сушку керамической формы, ее пропитку, сушку и обжиг. Пропитку керамической формы осуществляют с внешней стороны методом погружения 5-10%-ными водными растворами хлоридов бария, кальция или сернокислого алюминия в течение 5-10 с. Обеспечивается получение керамических форм с оптимальными и стабильными показателями прочности при снижении расхода этилсиликата. 1 табл.
Изобретение относится к литейному производству. На модельном блоке формируют оболочку с использованием кремнезольного связующего, огнеупорного наполнителя и обсыпочного материала. Проводят сушку слоев оболочки, вытопку модельного состава в горячей воде. Для формирования первого слоя или двух первых слоев используют суспензию, содержащую, об.%: кремнезоль кислый 37-41 и плавленый кварц 59-63. Для формирования последующих слоев используют суспензию, содержащую, об.%: кремнезоль основной 36-44 и плавленый кварц 56-64. Обеспечивается повышение прочности керамических оболочковых форм.

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей послойно наносят огнеупорную суспензию. В состав суспензии первого слоя вводят мелкодисперсный модификатор - абразивную пыль полировально-шлифовальной обработки изделий из сплавов черных металлов в количестве 1-2 мас.% суспензии. Осуществляют обсыпку зернистым материалом, вытопку моделей, сушку, прокаливание форм и помещение их в экранирующее термостатирующее устройство. Оболочковые формы заливают металлическим расплавом и осуществляют финишные операции. Обеспечивается получение отливок высокого качества при обеспечении контролируемой кристаллизации. 1 ил., 1 пр.
Изобретение относится к литейному производству. Способ включает послойное нанесение на блок выплавляемых моделей огнеупорной суспензии, обсыпку зернистым материалом, вытопку моделей, сушку и прокаливание. Начиная со второго слоя оболочки, используют огнеупорную суспензию с кислородсодержащим веществом и борной кислотой в количестве 3-4 мас.%. Обеспечивается повышение качества оболочковых форм и отливок. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей наносят огнеупорную суспензию. Обсыпают его зернистым материалом. В первый слой оболочки, в состав зернистого материала для обсыпки, вводят порошок алюминия в количестве 5-10 мас.%, а начиная со второго слоя оболочки, - кислородсодержащее вещество в количестве 5-10 мас.% и борную кислоту в количестве 2-3 мас.%. Модели вытапливают. Полученную оболочку сушат и прокаливают. Обеспечивается повышение безопасности процесса литья по выплавляемым моделям при высоком качестве оболочковых форм и получаемых отливок. 1 табл., 1 пр.
Наверх