Способ изготовления объемных литейных форм из сыпучих жидкостекольных смесей по разовым выплавляемым моделям

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает формовку жидкостекольной смеси и удаление модельного состава. Жидкостекольная смесь содержит огнеупорный наполнитель, жидкое стекло и жидкий отвердитель. Выплавление модели осуществляют при 180°С, а удаление остатков воскообразного модельного состава производят при температуре 400-500°С в неокисленной атмосфере печи сопротивления. Обеспечивается образование в поверхностном слое рабочей полости литейной формы полимерных коксов, проникающих в поры поверхностного слоя литейной формы и увеличивающих ее прочность путем уменьшения осыпаемости этого слоя и обеспечивающих снижение образования пригара путем образования защитного газа - монооксида углерода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления мелких и средних отливок технического и художественного назначения, сложной конфигурации из черных и цветных сплавов.

Уровень техники

Известны способы формовки по разовым моделям в многослойные оболочковые формы (см. Авт. свидетельства №136014, 154371, 113575).

Неразъемная многослойная оболочковая форма изготавливается по неразъемным разовым моделям. Формирование одного слоя оболочки осуществляется погружением модели (модельного блока) в суспензию маршаллита в гидролизованном этилсиликате с последующей обсыпкой кварцевым песком и сушкой. Удаление моделей осуществляется выплавлением, выжиганием или растворением. При использовании воскообразных моделей остатки воскообразного модельного состава, впитавшегося в форму, выжигают при прокалке форм перед заливкой.

Недостатками способа являются:

- длительность процесса формирования оболочки (каждый слой формируется в течение 2-3 часов);

- седиментационная неустойчивость суспезии маршаллита в гидролизованном этилсиликате, требующая постоянного перемешивания суспензии;

Однако в случае использования разовых воскообразных моделей для изготовления объемных форм пригодны только сыпучие жидкостекольные смеси, уплотняемые вибрацией.

При использовании пластичных песчано-глинистых смесей невозможно получить достаточную плотность формы без повреждения модели из воскообразных модельных составов.

Смеси на основе синтетических смол при выжигании впитавшегося в форму воскообразного модельного состава перед заливкой металлом разрушаются.

В настоящее время для изготовления объемных форм широко используются жидкостекольные смеси с пониженным содержанием жидкого стекла до 3.5%, отверждаемые жидкими катализаторами. Эти смеси (см. Авт. свидетельство №2033882) обладают значительно лучшей выбиваемостью, чем смеси с содержанием жидкого стекла порядка 6-7%, но пониженной выбиваемостью в сравнении со смесями на синтетических смолах. К недостаткам жидкостекольных смесей с 3.5% жидкого стекла можно отнести:

- значительная потеря прочности и увеличение осыпаемости смеси при нагреве до 200°С (Формовочные материалы и технология литейной формы: Справочник / С.С. Жуковский, Г.А. Анисович, Н.И. Давыдов и др. Под общ. Ред. С.С. Жуковского. - М.: Машиностроение, 1993, - 432 с., ил. - (Технология литейного производства));

- затрудненная регенерация, количество регенерата, используемого в приготовлении новой смеси, не должно превышать 50-70% (тот же источник).

Из литературных данных известно, что высокая термостойкость смесей с синтетическими смоляными связующими при заливке металлом объясняется тем, что под воздействием высокой температуры углеводороды смолы распадаются с образованием полимерных коксов. Эти коксы при условии неокислительной атмосферы обеспечивают высокую термостойкость смеси и могут существовать вплоть до температуры 3000°С (Жуковский С.С., Лясс A.M. Формы и стержни из холоднотвердеющих смесей. М.: Машиностроение, 1978. 224 с.).

В качестве ближайшего аналога выбран способ изготовления литейных форм из жидкостекольной смеси по разовым моделям (Литье по газифицируемым моделям. Под редакцией Ю.А. Степанова. М.: Машиностроение. 1976 (Инженерные монографии по литейному производству) 224 с.).

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в разработке технологического процесса изготовления объемных опочных форм из сыпучих жидкостекольных смесей по воскообразным моделям, обеспечивающего хорошую выбиваемость отливок из объемных опочных форм и регенерируемость песчаной основы смеси.

Сущность изобретения заключается в том, что технологический процесс состоит из изготовления объемных опочных форм из сыпучих жидкостекольных смесей по выплавляемым воскообразным моделям и отличается тем, что:

- используется смесь с пониженным содержанием жидкого стекла до 2-2,5%;

- остатки воскообразного модельного состава, впитавшегося в форму, при удалении моделей не выжигают, а карбонизируют в условиях неокислительной атмосферы.

Отличие данного технического решения от известного состоит в том, что:

- при удалении выплавлением модельного состава в поверхностном слое рабочей полости литейной формы образуют полимерные коксы, проникающие и поры поверхностного слоя литейной формы и увеличивающие ее прочность путем уменьшения осыпаемости этого слоя, а при взаимодействии этого слоя с заливаемым в литейную форму металлом обеспечивают снижение образования пригара путем образования защитного газа - монооксида углерода;

- жидкостекольная смесь содержит, мас.%:

жидкое стекло (с модулем - 2,5, плотностью - 1,44 г/см3) - 2…2,5;

жидкий отвердитель (марки - «Катасил 1М») - 0,2…0,25;

огнеупорный наполнитель (кварцевый песок марки 2К2О1О2) - основа;

- после выплавления модели при 180°С удаление остатков воскообразного модельного состава производят при температуре 400-500°С в неокислительной атмосфере печи сопротивления.

Достигаемый технический результат заключается в том, что увеличивается прочность поверхностного слоя литейной формы при существенном снижении затрат на выбивку и регенерацию формовочной смеси, а также снижение образования пригара на отливках.

Изобретение поясняется чертежами, где на:

Фиг.1 - уплотнение верхней части формы;

Фиг.2 - уплотнение нижней части формы и выступающей части формы («болвана»);

Фиг.3 - положение формы в печи при вытопке и прокалке.

На фасонный подопочный щиток 1 (см. фиг.1) устанавливают опоку 2 и воскообразную модель отливки 3, изготовленную заодно с моделью стояка 4 и моделью воронки 5. После этого производят уплотнение смеси 6.

После уплотнения смеси (см. фиг.2) в верхней части формы ее вместе с фасонным подопочным щитком 1 переворачивают, удаляют фасонный подопочный щиток 1 и уплотняют смесь 6 в нижней части формы в опоке 2 по моделям 3, 4, 5.

После отверждения смеси готовую форму, состоящую из опоки 2 (см. фиг.3), смеси 6 и с находящимися внутри моделями 3, 4, 5 помещают в печь сопротивления для выплавления модельного состава и прокалки. Форма устанавливается на опоры 7 над поддоном для выплавленного модельного состава 8. Выплавление модельного состава проводят горячим воздухом в печи сопротивления при 180°С. Модельный состав, расплавляясь, стекает в поддон 7, частично впитываясь в поры литейной формы. Перед прокалкой поддон с выплавленным модельным составом 8 удаляют из печи. Прокалку формы проводят при температуре 400-500°С в неокислительной атмосфере печи сопротивления.

Примеры использования изобретения

Экспериментально установлено, что коксы, образующиеся при выжигании остатков модельного состава в форме, компенсируют увеличение осыпаемости жидкостекольной смеси при нагреве (табл.1, табл.2).

В таблице 1 представлены значения осыпаемости, полученные на стандартных образцах диаметром 50 мм и высотой 50 мм, имитирующих стержни. В таблице 2 представлены значения осыпаемости, полученные на кольцевых образцах наружным диаметром 100 мм, внутренним диаметром 50 мм и высотой 50 мм, имитирующих формы.

Таблица 1
Осыпаемость стандартных образцов диаметром 50 мм и высотой 50 мм
Вид образцов Осыпаемость в % при содержании жидкого стекла
2,0% 2,5% 3,0% 3,5%
1. Образцы, испытанные при комнатной температуре 1,91 0,79 0,46 0,29
2. Образцы, нагретые до t - 400°С 38,90 15,42 9,51 5,36
3. Образцы после вытопки и коксования остатков модельного состава при t - 400°С 0,08 0,07 0,05 0,03
Таблица 2
Осыпаемость кольцевых образцов наружным диаметром 100 мм, внутренним диаметром 50 мм и высотой 50 мм
Вид образцов Осыпаемость в % при содержании жидкого стекла
2,0% 2,5% 3,0% 3,5%
1. Образцы, испытанные при комнатной температуре 0,46 0,15 0,10 0,07
2. Образцы, нагретые до t - 400°С 4,97 3,08 2,70 1,64
3. Образцы после вытопки и коксования остатков модельного состава при t - 400°С 0,11 0,09 0,08 0,06

1. Способ изготовления объемных литейных форм из сыпучих жидкостекольных смесей по разовым выплавляемым моделям, включающий формовку жидкостекольной смеси, содержащую огнеупорный наполнитель, жидкое стекло и жидкий отвердитель, удаление модельного состава выплавлением при нагреве, отличающийся тем, что выплавление модели осуществляют при 180°С, удаление остатков воскообразного модельного состава производят при температуре 400-500°С в неокисленной атмосфере печи сопротивления, при этом в поверхностном слое рабочей полости литейной формы обеспечивают образование полимерных коксов, проникающих в поры поверхностного слоя литейной формы для увеличения ее прочности за счет уменьшения осыпаемости слоя, и обеспечивают образование защитного газа - монооксида углерода для снижения пригара.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют жидкостекольную смесь, содержащую, в мас.%:

жидкое стекло с модулем - 2,5 и плотностью - 1,44 г/см3 2…2,5
в качестве жидкого отвердителя - Катасил 1М 0,2…0,25
в качестве огнеупорного наполнителя
кварцевый песок марки 2К20102 основа



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области литейного производства. .
Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к литейному производству. .
Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к области литейного производства. .

Изобретение относится к литейному производству. Опоки транспортируют к месту формовки. Модельные плиты обдувают и покрывают разделительным составом. На модельные плиты устанавливают опоки и заполняют их формовочной смесью. Уплотняют встряхиванием и подпрессовкой. В верхней полуформе выполняют вентиляционные каналы, устанавливают фильтр, формообразующий стержень и прибыльную вставку из изотермической или экзотермической смеси. Прибыльную вставку устанавливают в посадочное гнездо, совмещенное с зумпфом, выполненное в знаковой части формообразующего стержня. На боковой поверхности прибыльной вставки выполнено окно для бокового питания отливки, выступающее за пределы прибыльной вставки в сторону полости отливки и формирующее шейку прибыли. Шейка прибыли и прибыль под вставкой находятся в одной полуформе. Обеспечиваются снижение металлоемкости литниковой питающей системы и повышение эффективности ее работы. 2 ил.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает изготовление промодели, формы и заливку ее металлополимерным компаундом. На 100 частей эпоксидной смолы ЭД-20 берут 150-170 частей алюминиевого порошка в качестве наполнителя, 10-12 частей полиэтиленполиамина в качестве отвердителя и 12-20 частей дибутилфталата в качестве пластификатора. Затвердевание металлополимерной композиции осуществляют в течение 12-20 часов. Обеспечивается изготовление моделей высокой точности. 1 ил.

Группа изобретений относится к устройствам формования литьем скважинного снаряда, калибровочным кольцам и способам изготовления калибровочного кольца для применения в устройстве. Технический результат заключается в устранении или снижении ослабляющего растрескивания отливки, в эффективном изготовлении отливки. Калибровочное кольцо включает в себя форму под диаметр буровой коронки и один или более вытесняемых объемов каналов для выноса бурового шлама, продолжающихся внутри по внутренней поверхности формы под диаметр буровой коронки. Вытесняемый объем канала для выноса бурового шлама включает в себя первый конец, второй конец и лицевую поверхность, продолжающуюся от первого конца до второго конца. На внутренней поверхности калибровочного кольца выполнена, по меньшей мере, одна канавка, которая ослабляет возникающие в отливке во время процесса литья напряжения. Согласно некоторым вариантам осуществления, по меньшей мере, одна канавка выполнена на лицевой поверхности вытесняемого объема канала для выноса бурового шлама. Дополнительно в одну или более канавок введен нейтрализующий давление материал. 3 н. и 31 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к литейному производству. Песчано-глинистая форма содержит вертикальный стояк. В стояк установлена керамическая вставка, имеющая спиралевидный выступ на ее внутренней поверхности. Обеспечивается ламинарное движение потока расплава. 2 ил.

Изобретение относится к области литейного производства. Форма выполнена тонкостенной из чугуна ферритного класса и получена литьем в песчано-бентонитовые формы. Чугун содержит, вес.%: углерод 3,0-3,6, кремний 2,0-2,7, марганец 0,1-0,4, молибден 0,2-0,8, ванадий 0,07-0,2, никель 0,3-1,0, медь 0,1-0,5, магний 0,015-0,04, алюминий 0,05-0,15, сера 0,00-0,025, фосфор 0,00-0,10, железо - остальное. Обеспечивается повышение теплопроводности и предела прочности форм. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Заявленное изобретение относится к литейному производству. Бандажированная литейная форма содержит литьевой узел, литейную воронку, чашу со связующим веществом, болванку, центральный литник, форсунку, литейный материал и бандажированный узел. Обеспечивается устранение поломок литейной формы и возможность использования связующего материала повторно. 4 н. и 33 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к литейному производству и используется при литье стальных деталей для тележек грузовых железнодорожных вагонов, в частности надрессорных балок, боковин. Верхняя часть формы формуется с отпечатком модели отливки с минимальным припуском. Верхняя половина модели отливаемого изделия помещается на опоку, в результате чего между верхней частью модели и отпечатком с минимальным припуском образуется зазор. В зазор вдувается песчано-смоляная смесь, которая образует формовочный слой между отпечатком с минимальным припуском в опоке и верхней половиной модели. Песчано-смоляная смесь отверждается, образуя форму, толщина которой равна толщине зазора между отпечатком с минимальным припуском и верхней половиной модели отливаемого изделия. Нижняя часть пресс-формы формуется аналогичным образом. Обеспечивается повышение точности стальных литых деталей. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 38 ил.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления образцов из дорожно-строительных материалов. Форма содержит корпус, расположенный на подставках, и верхние и нижние вкладыши. Корпус выполнен в виде полого параллелепипеда. На внутренних поверхностях больших сторон корпуса выполнены вертикальные пазы прямоугольного сечения, в которых размещены перегородки, образующие отверстия для образцов. Верхние и нижние вкладыши выполнены с возможностью их размещения в отверстиях для образцов. Обеспечивается снижение сложности и трудоемкости изготовления образцов. 3 ил.

Изобретение относится к изготовлению композиционного материала для пресс-форм и может быть использовано для литья термопластичных пластмасс, легкоплавких металлов и композиционных материалов на их основе. Способ изготовления пресс-формы включает приготовление композиционного материала, содержащего 35% карбида кремния крупностью МКР 5, 17% карбида кремния крупностью МКР 2,5, 10% карбида кремния крупностью МКР 1,25, 8% карбида кремния крупностью МКР 0,63, 6% карбида кремния крупностью МКР 0,125, 8% микрокремнезема, 12% эпоксидной смолы MP Advanced Poxy-Systems, 4% отвердителя MP Poxy-Systems, 0,15% смачивателя для эпоксидных составов BYK-P1045, 0,01% пеногасителя Troysol 307 Troy, композиционный материал готовят перемешиванием твердых компонентов в емкости с эпоксидной смолой и емкости с отвердителем, при этом твердые компоненты добавляют в емкости пропорционально соотношению эпоксидной смолы и отвердителя, перемешивание осуществляют со скоростью 100-120 об/мин в течение 10-15 минут, затем состав из меньшей емкости переливают в большую и производят перемешивание полученного состава в том же режиме, на столешнице вибрационного стола монтируют конструкцию для заливки композиции с формообразующей полостью, ограниченной поверхностями модели конечного изделия по линии разъема создаваемой пресс-формы и арматурой плиты пресс-формы, в которую монтируют предварительно изготовленную систему охлаждения/нагрева, полученный композиционный состав заливают в формообразующую полость при одновременной вибрации, после чего снимают столешницу с конструкцией с вибрационного стола и выдерживают 1 час в печи при температуре 150°С, затем вынимают столешницу с конструкцией из печи и выдерживают при комнатной температуре в течение 24 часов, после чего отделяют конструкцию от столешницы и отправляют на сборку пресс-формы. Техническим результатом изобретения является повышение жесткости и точности изготовления пресс-формы по сравнению, повышение ее термической и коррозионной стойкости, а также теплопроводности. 2 ил.

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает приготовление песчано-глинистой формовочной смеси с огнеупорной каолинитовой глиной в качестве связующего. Воду в смесь вводят в количестве, недостающем для оптимального соотношения с огнеупорной глиной, а поверхность готовой формы опрыскивают недостающим количеством воды. Обеспечивается повышение поверхностной прочности сырых форм, изготавливаемых импульсно-прессовыми методами. 2 табл.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает формовку жидкостекольной смеси и удаление модельного состава. Жидкостекольная смесь содержит огнеупорный наполнитель, жидкое стекло и жидкий отвердитель. Выплавление модели осуществляют при 180°С, а удаление остатков воскообразного модельного состава производят при температуре 400-500°С в неокисленной атмосфере печи сопротивления. Обеспечивается образование в поверхностном слое рабочей полости литейной формы полимерных коксов, проникающих в поры поверхностного слоя литейной формы и увеличивающих ее прочность путем уменьшения осыпаемости этого слоя и обеспечивающих снижение образования пригара путем образования защитного газа - монооксида углерода. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Наверх