Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок



Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок
Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок
Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок
Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок
Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок
Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок

 


Владельцы патента RU 2510304:

Овчаренко Павел Георгиевич (RU)

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, а именно к способам литья по газифицируемым моделям и может быть использовано для получения композиционных отливок.

Из уровня техники известны способы изготовления моделей из пенополистирола, при которых легирующие элементы наносят на гранулы пенополистирола перед их вспениванием в пресс-форме (SU 304049, B22C 7/02, 25.05.1971), или вводят модифицирующие и легирующие добавки в пресс-форму одновременно с гранулами пенополистирола (SU 904872, B22C 7/02, 15.02.1982).

Недостатками данных способов является значительный расход легирующих элементов и легирование всего объема отливки.

Из уровня техники известен способ изготовления газифицируемой модели для литья заготовок режущего инструмента, при котором пресс-форма имеет извлекаемый, контейнер, отделяющий объем рабочей полости, формирующей легированный элемент модели, от остальной части модели из нелегированного пенополистирола (RU 2048953 C1, B22C 7/02. 27.11.1995).

Недостатком данного способа является использование в качестве легирующих добавок порошкообразных частиц фракцией не более 0,2 мм, невозможность обеспечения комплекса свойств отливки, получение отливок на основе железоуглеродистых сплавов.

Наиболее близким аналогом является способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок, включающий вспенивание гранул пенополистирола в пресс-форме, при этом в пресс-форму устанавливают один или несколько элементов, остающихся в модели из пенополистирола (SU 1792351 A3, B22C 7/02.30.01.1993).

Недостатком данного способа является невозможность обеспечения заданного комплекса свойств отливок (высокая твердость, жаростойкость и др.) и невозможность формирования переходного слоя на границе элемент, остающийся в модели из пенополистирола - заливаемый расплав.

Все это снижает универсальность способа.

Предлагаемый способ является более универсальным.

Повышение универсальности способа выражается в том, что в пресс-форму устанавливают один или несколько элементов из химико-термически обработанных металлических материалов или сплавов, обладающих определенным комплексом свойств, (элементы после борирования, азотирования и цементации обладают высокой твердостью, элементы после алитирования и силицирования придают рабочим поверхностям отливок жаростойкость до 800°C, а после хромирования - жаростойкость до 1200°C, которые остаются в модели из пенополистирола, что позволяет получать композиционные отливки, обладающие заданными свойствами, в зависимости от требований, из различных металлических материалов.

Способ осуществляется следующим образом. В пресс-форму, изготовленную по требуемым размерам, засыпают или задувают предвспененные гранулы пенополистирола, после чего производят окончательное вспенивание гранул любым известным способом. После изготовления модели пресс-форма разбирается, а отдельные элементы пресс-формы, изготовленные из химико-термически обработанных металлических материалов или сплавов, остаются в модели из пенополистирола. В зависимости от требований, предъявляемых к отливке, элементы, остающиеся в модели из пенополистирола, могут оформлять внутреннюю поверхность модели (полностью или частично), наружную поверхность модели (полностью или частично) или могут быть выполнены в виде различных по конфигурации вставок и знаков. Изготовление моделей в пресс-формах позволяет получать модели из пенополистирола с высокой точностью позиционирования элементов из химико-термически обработанных металлических материалов или сплавов, остающихся в модели из пенополистирола, что позволяет изготавливать композиционные отливки высокой точности с заданными свойствами, из различных металлических материалов и сплавов.

Для создания переходного слоя на границе элемент, остающийся в модели из пенополистирола - металл данный способ предусматривает нанесение легирующих элементов в виде краски, пасты или пудры на элементы, остающиеся в модели из пенополистирола перед их установкой в пресс-форму, что позволяет формировать переходный слой в отливке с заданными свойствами.

В зависимости от природы легирующих элементов возможно протекание физико-химического взаимодействия их с расплавом и материалом элементов, остающихся в модели из пенополистирола с образованием новых фаз в переходном слое. Для получения требуемого комплекса свойств переходного слоя настоящий способ допускает использовать несколько легирующих элементов или их соединений в различных сочетаниях.

Способ осуществляется следующим образом.

Легирующие элементы в виде краски, пасты или пудры, с различной концентрацией легирующих элементов или соединений, наносят на требуемые поверхности элементов, остающихся в модели из пенополистирола, после чего происходит сборка пресс-формы, заполнение предвспененными гранулами и дальнейшее вспенивание гранул любыми известными способами. После получения моделей пресс-форма разбирается. При заливке моделей происходит растворение и (или) физико-химическое взаимодействие легирующих элементов или их соединений с металлическим расплавом (или с отдельными компонентами расплава), приводящее к получению переходного слоя на границе металл -элемент, остающийся в модели из пенополистирола, имеющего отличный от объема металла химический и фазовый состав. Для получения комплекса свойств легирующие элементы в виде краски, пасты или пудры можно наносить также и на поверхности элементов, остающихся в модели из пенополистирола, не контактирующих с расплавом в момент заливки. При заливке моделей металлическими расплавами элементы, остающиеся в модели из пенополистирола, нагреваются до температур протекания процессов диффузионного насыщения легирующими элементами с поверхностей, не касающихся расплава, что приводит к изменению их физико-химических и физико-механических свойств. Переходный слой в зависимости от легирующих элементов может обладать различными свойствами, в зависимости от условий эксплуатации отливок. Так, использование в качестве легирующих элементов алюминия, меди, серебра и сплавов на их основе способствуют получению переходного слоя, обладающего повышенной теплоотдачей; бор, титан, хром, углерод, молибден, ванадий, вольфрам, ниобий, цирконий, марганец, а также их соединения или сплавы придают переходному слою повышенную твердость, а для формирования переходного слоя прочно связанного с железоуглеродистым сплавом легирующими элементами могут служить ферросплавы (феррохром, ферротитан, ферромарганец и др.). Легирующие элементы - железо, никель и кобальт обеспечивают получение переходного слоя на границе металл - элемент, остающийся в модели из пенополистирола, повышенной пластичности и могут применяться для деталей, работающих в условиях ударных нагрузок. Для формирования переходного слоя повышенной пластичности в качестве легирующих элементов целесообразно применять кремний и элементы, снижающие содержание углерода в отливке (например, ферросилиций). Окрашивание поверхностей элементов, остающихся в модели из пенополистирола тепловыделяющими составами, например, на основе термита или пудры алюмо-магниевой применяют для улучшения проливаемости фасонных отливок сложной конфигурации. Крупность используемых порошков легирующих элементов или их соединений для приготовления краски, пасты или пудры лежит в пределе от 1 нм до 0,8 мм. Порошки крупностью менее 1 нм технически трудно получить, а использование порошков крупностью свыше 0,8 мм приводит к расслоению краски, вследствие чего переходный слой в отливке становится неоднородным по структуре., Если требуется получить комплекс свойств переходного слоя, то производятся добавки легирующих элементов или их соединений в различных сочетаниях. Например, добавки меди в сочетании с бором (или ферробором) или меди с молибденом или ванадием формируют у переходного слоя повышенную твердость в сочетании с высокой теплопроводностью.

После изготовление модели пресс-форма разбирается, а отдельные элементы пресс-формы остаются в модели из пенополистирола. Далее модель окрашивают противопригарным газопроницаемым покрытием (краской), после высыхания которого модели помещают в контейнер (опоку) и засыпают опорным материалом. Слой противопригарного газопроницаемого покрытия предотвращает окисление поверхностей элементов, остающихся в модели из пенополистирола, не контактирующих с расплавом при заливке моделей. Далее объем модели заполняют металлическим расплавом.

Примеры конкретного исполнения:

Пример 1. На фиг.1а показана пресс-форма для изготовления отливки валков для вальцов, состоящая из элемента, остающегося в модели из пенополистирола - трубы из стали марки Х12Ф1 диаметром 50 мм с толщиной стенки 2 мм - 1, предварительно подвергнутую борированию для получения на наружной поверхности слоя боридов высокой твердости и других элементов пресс-формы - 2. На фиг.1б показана модель из пенополистирола - 3 с элементом, остающимся в модели из пенополистирола - 1. Модели заливали сталью 40Л. На фиг.2в показана отливка из стали 40Л - 4 с элементом, остающимся в модели из пенополистирола - 1. Полученные отливки обладают повышенной твердостью рабочих поверхностей.

Пример 2. На фиг.2а показана пресс-форма для изготовления отливки валков для вальцов, состоящая из элемента, остающегося в модели из пенополистирола - трубы из стали марки Х12Ф1 диаметром 50 мм с толщиной стенки 10 мм с изготовленными с наружной стороны канавками радиусом 2, 3 и 5 мм - 5, для прокатки цилиндрических деталей, предварительно подвергнутую борированию для получения на наружной поверхности слоя боридов высокой твердости, и других элементов пресс-формы - 6. Для лучшего сцепления с металлом при заливке на внутреннюю поверхность трубы из стали марки Х12Ф1 наносили феррохром в виде краски толщиной 1,2÷1,5 мм. Данная труба оформляла наружную часть пресс-формы частично. На фиг.2б показана модель из пенополистирола - 7 с элементом, остающимся в модели из пенополистирола - 5. Модели заливали сталью 40Л. На фиг.2в показана отливка из стали 40Л - 8 с элементом, остающимся в модели из пенополистирола - 5. Полученные отливки обладают, повышенной твердостью рабочих поверхностей и имеют хорошее сцепление с основным металлом за счет переходного слоя, обогащенного хромом.

Пример 3. Для изготовления отливок режущего инструмента в качестве элементов, остающихся в модели из пенополистирола использовали металлокерамические пластины на основе карбида вольфрама, которые вставляли в пазы пресс-формы перед задувкой гранул пенополистирола. Для создания переходного слоя на границе металлокерамическая пластина - сталь 40 Л, обладающего повышенной теплопередачей, на поверхность металлокерамических пластин перед их установкой в пресс-форму нанесли краску, содержащую медь в качестве легирующего элемента, толщиной 1÷1,5 мм. Пресс-форма позволяет получить модели из пенополистирола с высокой точностью позиционирования металлокерамических пластин, что дает возможность изготавливать отливки высокой точности с минимальным числом дальнейших операций по механической обработке. Модели заливали сталью 40 Л, полученные отливки содержали переходную зону, обогащенную медью.

1. Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок, включающий вспенивание гранул пенополистирола в пресс-форме с установленными одним или несколькими элементами, остающимися в модели из пенополистирола, отличающийся тем, что элементы, остающиеся в модели из пенополистирола, изготовлены из химико-термически обработанных металлических материалов или сплавов.

2. Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок, включающий вспенивание гранул пенополистирола в пресс-форме с установленными одним или несколькими элементами, остающимися в модели из пенополистирола, отличающийся тем, что на поверхность упомянутых элементов наносят легирующие элементы или их соединения в виде краски, пасты или пудры с различной концентрацией легирующих элементов или соединений.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве легирующих элементов используют следующие элементы: В, С, Al, Ti, Cr, Сu, Fe, Ni, Mo, V, W, Nb, Zr, Co, Mn, Si, Aq, а также их сплавы и материалы на их основе.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве легирующих элементов используют ферросплавы.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве легирующих элементов используют тепловыделяющие составы.

6. Способ по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что в качестве легирующих элементов используют порошкообразные материалы с размером от 1 нм до 0,8 мм.

7. Способ по любому из пп.2-4, отличающийся тем, что легирующие элементы используют в различных упомянутых сочетаниях.



 

Похожие патенты:
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.
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. 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.
Изобретение относится к литейному производству. Обсыпочный материал содержит в мас.%: электрокорунд 30-40, железная окалина 25-35, железо остальное. Обеспечивается повышение качества оболочковых форм и получаемых отливок. 1 табл., 1 пр.
Наверх