Способ получения отверстий сложной формы в крупногабаритных отливках

Изобретение относится к литейному производству и может использоваться для получения отверстий в крупногабаритных отливках. Способ включает изготовление модели цельного стержня в виде трубки, выращенной методом прототипирования. На внутреннюю полость модели, которая соответствует полости отливки, наносят облицовку путем многократного окунания в суспензию. После каждого окунания модель вращают в течение 10-30 с. Засыпку модели осуществляют огнеупорным материалом, содержащим пульвербакелит. Стержень обжигают. Обеспечивается получение отверстий любой сложности диаметром от 20 до 40 мм и протяженностью до 400 мм. 5 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к литейному производству, используется для получения отверстий в крупногабаритных отливках.

Известен способ получения отверстия сложной формы в крупногабаритной отливке с применением цельного стержня, который изготавливается облицовкой внутренней полости модели в виде трубки, выращенной методом прототипирования [См.: Кунву Ли. Основы САПР (CAD/CAM/CAE). - СПб., 2004. - с.378-436].

Недостатком известного способа является высокая трудоемкость и себестоимость.

Известен способ получения полости в отливках с применением составных керамических стержней [патент РФ №2090299 C1, кл. B22C 9/10, B22C 9/04, 20.09.1997], которые содержат основной стержень и соединенные с ним мини-стержни, в котором мини-стержень выполнен в виде рамки с продольной перегородкой, которая с двух сторон соединена перемычками с продольными стенками рамки, при этом оси перемычек смещены друг относительно друга, а крепление основного стержня с мини-стержнями фиксирует их по нормали к профильной части изделия.

Недостатком данного способа является, во-первых, то, что установка мини-стержней и их соединение с основным внутренним стержнем являются трудоемкой операцией, учитывая малые размеры мини-стержней и их большое количество в одной детали. Во-вторых, полученный стержень обладает невысокой точностью размеров и прочностью.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения отверстий в крупногабаритных отливках облицовкой внутренней полости методом литья по выплавляемым моделям. В качестве огнеупорных материалов применяются дистенсилиманит и электрокорунд. Основным материалом для связующего при облицовке является этилсиликат (представляющий собой смесь этиловых эфиров и поликремниевых кислот). Наносят облицовочные слои окунанием модели отливки в суспензию заданной вязкости. Распределению суспензии в отверстии способствует вращение модели на воздухе.

Недостатком такого способа является необходимость наличия внутренней полости большого диаметра и невозможность получения качественной облицовки в случаях протяженных, пространственно сложных отверстий.

Задача изобретения - повысить качество и точность отверстий в крупногабаритных отливках.

Технический результат - получение отверстий любой сложности диаметром от 20 до 40 мм и протяженностью до 400 мм цельным стержнем без применения пресс-форм.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе изготовления стержня для получения отверстий сложной формы в крупногабаритных отливках, включающий изготовление модели цельного стержня в виде трубки, выращенной методом прототипирования, нанесение слоев облицовки на внутреннюю полость модели, соответствующей полости отливки, путем многократного окунания в суспензию и вращение модели после каждого окунания в течение 10-30 секунд, засыпки модели огнеупорным материалом, содержащим пульвербакелит и последующего обжига стержня.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 представлена принципиальная схема получения стержня облицовкой внутренней полости модели в виде трубки, выращенной методом прототипирования, на фиг. 2, 3, 4, 5 изображены примеры пространственно сложного стержня для получения отверстия сложной формы в крупногабаритной отливке.

Пример конкретной реализации способа.

Изготавливают отверстие сложной формы, стержень для которого изображен на фиг. 2, на фиг. 3, на фиг. 4 и на фиг. 5. Методом прототипирования выращивают модель в виде трубки 1 толщиной 3-4 мм, внутренняя полость которой соответствует внутренней полости отливки (фиг. 1). Метод прототипирования заключается в послойном наращивании материала, из которого состоит модель, до образования единого целого - готового изделия, которое соответствует математической модели, представленной в CAD-формате [См.: Кунву Ли. Основы САПР (CAD/CAM/CAE). - СПб., 2004. - с. 378-436]. В процессе проектирования модели предусматривают варианты увеличения жесткости трубки, например, увеличение толщины трубки или добавление ребер жесткости. Полость модели 3 облицовывают. Методом литья по выплавляемым моделям наносят 2-4 слоя 2. В качестве огнеупорных материалов применяются дистенсилиманит и электрокорунд. Основным материалом для связующего при облицовке является этилсиликат (представляющий смесь этиловых эфиров и поликремниевых кислот), который содержит 41±1% SiO2, 10-15% тетраэтоксилана и не более 0,5% HCl. Связующие свойства этилсиликат приобретает в процессе гидролиза. Гидролиз сопровождается поликонденсацией (объединение различных или одинаковых молекул в одну с образованием полимеров и выделением простейшего вещества). Гидролиз этилсиликата для получения связующих растворов проводится подкисленным раствором воды в спирте или ацетоне, так как этилсиликат и вода хорошо растворяются в них. Для ускорения реакции гидролиза применяется соляная кислота. Слои наносятся путем двукратного окунания модели в суспензию. Для получения качественной облицовки, после каждого окунания модель необходимо вращать в течение 10…30 секунд. Это способствует равномерному распределению суспензии. После нанесения необходимого количества слоев, с целью упрочнения стержня, засыпают огнеупорный материал с добавлением 5-7% пульвербакелита, который выступает в качестве связующего в процессе обжига. Затем при Т≈600°C проводят обжиг, в результате которого модель полностью выжигается. После обжига стержни зачищают. Стержень, полученный таким путем, так же устанавливается в форму, как и керамический стержень. Крепление и установка стержня в форме будет осуществляться с помощью стержневых знаков.

Итак, заявляемое изобретение позволяет получить качественные и точные отверстия в крупногабаритных отливках любой сложности диаметром от 20 до 40 мм и протяженностью до 400 мм цельным стержнем без применения пресс-форм.

Способ изготовления стержня для получения отверстий сложной формы в крупногабаритных отливках, включающий изготовление модели цельного стержня в виде трубки, выращенной методом прототипирования, нанесение слоев облицовки на внутреннюю полость модели, соответствующей полости отливки, путем многократного окунания в суспензию и вращение модели после каждого окунания в течение 10-30 секунд, засыпки модели огнеупорным материалом, содержащим пульвербакелит, и последующего обжига стержня.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при изготовлении деталей из легких сплавов методом литья с последующей ковкой. Соляной стержень, полученный изостатическим сжатием, размещают в литейной форме и осуществляют операцию литья.

Изобретение относится к литейному производству. В литейную форму (1), имеющую нижнюю (5) и верхнюю полуформы (4), сдвигающиеся в направлении друг к другу для смыкания литейной формы (1), устанавливают остающийся в литом колесе (2′) стержень (3).
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье под давлением металлических деталей с полостями. Стержень изготавливают из материала, представляющего собой смесь водорастворимой соли NaCl с размером зерен от 0,04 до 0,6 мм, связующего в виде жидкого стекла и при необходимости наполнителя, присадок и катализаторов.

Изобретение относится к литейному производству, в частности получению литейной формы, имеющей стержень, преимущественно в единичном, или в мелкосерийном производстве.

Изобретение относится к литейному производству, в частности для изготовления литейного стержня для лопатки газотурбинного двигателя с передней кромкой и задней кромкой.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению сердечника для лопаток, содержащего по меньшей мере одну тонкую зону, имеющую толщину "е", располагающуюся, в частности, на задней кромке лопатки газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к металлургии. .

Изобретение может быть использовано для литья деталей, имеющих сквозные отверстия, в частности блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Способ включает подготовку литейной формы (2) с литейным стержнем (8-19) для образования сквозного отверстия (O1, O2), заливку расплава металла (S) в форму, охлаждение литой детали (Z1, Z2) до температуры ниже температуры начала кристаллизации расплава металла (S), но выше минимальной температуры, до которой при ускоренном охлаждении происходит образование высокопрочной структуры. Через сквозное отверстие (O1, O2) литой детали (Z1, Z2) проделывают соединительный канал (G1, G2), путем сгорания связующего в формовочном материале, из которого выполнен литейный стержень (8-19), или путем механического разрушения литейного стержня. Связующее сгорает под действием тепла, выделяющегося при заливке расплава металла в литейную форму. Литую деталь охлаждают в литейной форме путем пропускания охлаждающей среды (M1, M2) через направляющий сквозной канал (G1, G2). Обеспечивается получение оптимальных механических свойств литых деталей. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к литейному производству. Смесь для изготовления водорастворимых стержней содержит, мас.%: галогенид аммония 5-10, нитрат натрия и нитрат калия в сумме 25-35, карбамид - остальное. Соотношение содержания нитрата натрия к нитрату калия составляет 0,81-0,83. Введение нитратов натрия и калия в состав смеси обеспечивает повышение прочности, свободную линейную усадку и высокое качество поверхности стержня. 2 табл.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к вспененной песчаной смеси, используемой для изготовления литейных песчаных стержней и литейных песчаных форм для литья алюминия или алюминиевых сплавов. Смесь содержит песок, водорастворимый связующий материал, частицы неорганического соединения и образованную при перемешивании указанных компонентов с водой пену. Частицы неорганического соединения выполнены с возможностью выделения при нагреве расплавленным металлом по меньшей мере одного из водяного пара или газообразного диоксида углерода. Растворимость частиц неорганического соединения в воде составляет 100 мг или менее в 1 л воды при 25°С, а вязкость смеси составляет от 0,5 до 10 Па⋅с. Использование вспененной песчаной смеси позволит упростить удаление изготовленных из нее литейных форм и стержней с поверхности литого изделия. 5 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл., 7 пр.

Изобретение относится к литейному производству и касается изготовления лопатки турбомашины методом литья по выплавляемым моделям. Для изготовления лопатки используют литейный стержневой узел (30), содержащий стержневой элемент (31) для формирования различных внутренних полостей (19а-19е) лопатки и второй стержневой элемент (32) для формирования полости ванны (18). Стержневой элемент (31) содержит внутренние стержни полости передней кромки (31а), центральной полости (31b-31d) и полости задней кромки (31е). Внутренний стержень (31d) центральной полости, смежный с внутренним стержнем (31е) полости задней кромки, имеет выпуклость, которая выполнена в направлении стержня (31а) полости передней кромки. Обеспечивается исключение образования трещин в стержневых элементах. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к литейному производству. Сегментированный стержень для формования рабочего колеса содержит по меньшей мере три сегмента (2), имеющих одинаковую форму. Каждый сегмент (2) содержит соединительные средства (3, 3') для соединения с соседними сегментами (2). Способ формования рабочего колеса включает сборку стержня из по меньшей мере трех идентичных сегментов (2), размещение стержня в инструменте для формования, формование колеса, извлечение рабочего колеса из инструмента, удаление стержня из рабочего колеса. Рабочее колесо может быть изготовлено посредством литьевого формования термопластичного полимера или сплава олово-висмут. Обеспечивается упрощение процесса получения литьевым формованием сложных деталей. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к литейному производству. Способ пропитки керамического стержня, используемого при изготовлении лопаток турбомашин литьем по выплавляемым моделям, включает погружение стержня в раствор поливинилового спирта PVAl в воде, последующее погружение стержня в чистую воду и высокотемпературную полимеризацию стержня. Используют раствор поливинилового спирта в воде с концентрацией от 100 до 200 г/л. Предпочтительно время пропитки стержня составляет от 20 мин до 1 ч 30 мин. Обеспечивается повышение механической прочности керамического стержня. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к литейному производству и касается изготовления литейного сердечника для выполнения контура охлаждения лопатки турбомашины. Оснастка для изготовления сердечника содержит литейную форму (40) для нагнетания керамической массы, в которой выполнены рабочие полости (42, 44) одной первой части и по меньшей мере одной другой части сердечника, и средства (50, 54) для опоры и заделки концевых частей керамического стержня, который связывает упомянутые части сердечника и проходит через рабочую полость первой части сердечника. В рабочей полости первой части сердечника оснастка содержит средства (58) опоры средней части стержня. Обеспечивается предотвращение поломки стержней при нагнетании керамической массы в форму. 2 н. и 17 з. п.ф-лы, 10 ил.

Способ включает нагрев металлической оснастки до 150-350°C, заполнение ее жидкостекольной смесью, уплотнение смеси, выдержку смеси в контакте с нагретой поверхностью оснастки, упрочнение стержня продувкой углекислым газом или потоком холодного воздуха или подогретым воздухом с добавлением углекислого газа в количестве 10-80%. В течение всего процесса изготовления стержня осуществляют вакуумирование стержневой оснастки. Достигается снижение осыпаемости поверхности стержня и повышение его прочности. 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает размещение внутри формы (50) разрушаемого стержня (20), который содержит основу (22), выполненную из наполнителя, оболочку (40), прикрепленную к ней, и каркас 36, проходящий через основу и соединенный с оболочкой. Расплавляют металл, который под давлением нагнетают в форму (50), окружающую стержень (20), формирующий внутреннее пространство детали. После отверждения детали основу измельчают и удаляют через отверстия, предусмотренные в оболочке и в детали, разрушают оболочку и удаляют ее через отверстия, предусмотренные в детали. Обеспечивается высокая механическая прочность оболочки. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения лопаток авиационных двигателей. Керамический стержень, оформляющий в лопатке канал охлаждения, содержит нижнюю часть (1), образующую корпус стержня, верхнюю часть (2), образующую ванну, и совокупность стержней (3), позволяющих удерживать вместе верхнюю часть и нижнюю часть. Стержни покрывают материалом, имеющим температуру воспламенения ниже 1000°C, позиционируют стержни в литейной форме и отливают верхнюю и нижнюю части путем инжекции керамики. Обжигают единый керамический стержень с формированием вокруг каждого стержня пространства, необходимого для компенсации расширения стержня, которое составляет 1%. Покрытие на часть поверхности каждого стержня осуществляют путем нанесения лака, осаждения слоя воска или слоя смолы. Предотвращается растрескивание стержня при обжиге. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к литейному производству и может использоваться для получения отверстий в крупногабаритных отливках. Способ включает изготовление модели цельного стержня в виде трубки, выращенной методом прототипирования. На внутреннюю полость модели, которая соответствует полости отливки, наносят облицовку путем многократного окунания в суспензию. После каждого окунания модель вращают в течение 10-30 с. Засыпку модели осуществляют огнеупорным материалом, содержащим пульвербакелит. Стержень обжигают. Обеспечивается получение отверстий любой сложности диаметром от 20 до 40 мм и протяженностью до 400 мм. 5 ил., 1 пр.

Наверх