Способ получения комбинированной формы для отливки сложных заготовок из титановых сплавов

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок, имеющих пространственно-сложные отверстия, из титановых сплавов. Механическим путем изготавливают основную графитовую форму, затем изготавливают пространственно сложный фрагмент формы путем нанесения на модель в виде сектора огнеупорной облицовки методом литья по выплавляемым моделям. Модель выращивают методом прототипирования. Полученный фрагмент закрепляют в графитовой форме. Обеспечивается повышение точности отверстий в крупногабаритных отливках. 5 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения комбинированных графитовых форм с керамическими вставками для крупногабаритных титановых отливок с пространственно-сложными отверстиями.

Известен способ получения форм с отверстиями сложной формы в крупногабаритной отливке с применением цельного стержня (патент РФ №1127148 А1, кл. В22С 9/10, В22С 1/16, 10.12.2005), который изготавливается методом спекания стержня-сырца, полученного запрессовкой в пресс-форму стержня.

Недостатками способа получения сложного отверстия в крупногабаритной отливке являются высокая трудоемкость и повышенная стоимость, с большим процентом брака при обжиге: коробление, слом, усадка и т.д.

Известен способ получения полости в отливках с применением составных керамических стержней (патент РФ №2090299 С1, кл. В22С 9/10, В22С 9/04, 20.09.1997), содержащий основной стержень и соединенные с ним министержни, в котором министержень 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 министержнями фиксирует их по нормали к профильной части изделия.

Недостатками такого способа являются, во-первых, установка министержней и их соединение с основным внутренним стержнем являются трудоемкой операцией, учитывая малые размеры министержней и их большое количество в одной детали. Во-вторых, полученный стержень обладает невысокой точностью и прочностью.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения крупногабаритной отливки с внутренними полостями сложной конфигурации по выплавляемым моделям (патент РФ №2231414 С2, кл. В22С 9/04, 27.06.2004). В качестве огнеупорных материалов применяются дистенсиллиманит 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 - снижение трудоемкости изготовления формы, повышение качества и точности отверстий в крупногабаритных отливках.

Технический результат - получение сложных форм размером до 350 мм цельным сектором с последующим соединением с механически полученной основной графитовой формой.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается способом получения комбинированной формы с пространственно-сложным отверстием в крупногабаритных отливках из титановых сплавов, согласно изобретению изготавливают основную форму из графита механическим путем, сложный фрагмент которой вырезают в виде сектора, и вместо него изготавливают керамическую форму, которую получают путем нанесения облицовки на модель, выращенную методом прототипирования, и собирают керамическую форму вместе с основной формой из графита.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 и на фиг. 2 изображен пример пространственно-сложного фрагмента модели отливки, на фиг. 3 и на фиг. 4 представлен способ получения фрагмента формы облицовкой модели в виде сектора, выращенной методом прототипирования. На фиг. 5 изображена модель графитовой формы со вставленным керамическим сектором, полученным облицовкой модели, выращенной методом прототипирования, и содержащим пространственно-сложное отверстие.

Пример конкретной реализации способа.

Механическим путем изготавливают графитовую форму, которая изображена на фиг. 5, состоящую из двух полуформ (поз. 6). В графитовой форме вырезают сектор, содержащий пространственно-сложное отверстие (фиг. 1, фиг. 2, поз. 1), так как это отверстие невозможно получить механическим путем. Модель отливки, относящаяся к вырезанному сектору, изготавливают отдельно методом прототипирования (фиг. 1, фиг. 2, поз. 2) - выращивают модель сектора, внутренняя полость которой соответствует внутренней полости отливки. 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 [Кунву Ли, Основы САПР (CAD/CAM/CAE), СПб.: Питер, 2004].

По торцевым поверхностям модели прикрепляют защитные панели (фиг. 3, поз. 3) для предотвращения загрязнения этих поверхностей. Затем полученную конструкцию (фиг. 3) облицовывают огнеупорными материалами в 6-12 слоев методом, принятым для литья по выплавляемым моделям. В качестве огнеупорных материалов применяют дистенсиллиманит 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 проводят подкисленным раствором воды в спирте или ацетоне, так как этилсиликат и вода хорошо растворяются в них. Для ускорения реакции гидролиза применяют соляную кислоту. Слои наносят 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. Затем при Т≈600°C проводят обжиг, в результате которого модель (фиг. 4, поз 5) полностью выжигают. Защитные панели снимают. Форму в виде сектора (фиг. 4, фиг. 5, поз. 4), полученную таким путем, устанавливают в графитовую форму (фиг. 5, поз. 6). Крепление и установку фрагмента формы осуществляют с помощью огнеупорного состава.

Итак, заявляемое изобретение позволяет получить качественные и сложные фрагменты формы в крупногабаритных отливках любой сложности с пространственно-сложными отверстиями диаметром от 20 до 40 мм и протяженностью до 350 мм.

Способ получения комбинированной формы для крупногабаритных отливок с пространственно-сложным отверстием из титановых сплавов, включающий изготовление механическим путем основной формы из графита, изготовление пространственно сложного фрагмента формы путем нанесения огнеупорной облицовки методом литья по выплавляемым моделям на модель в виде сектора, выращенную методом прототипирования, и сборку фрагмента формы и основной графитовой формы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для получения сложнопрофильных и тонкостенных отливок для авиационной техники и машиностроения.
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает нанесение на поверхность модели из пенополистирола легирующей композиции, которую готовят путем смешивания порошкообразной смеси с клеевым связующим, содержание которого не превышает 90% от массы порошкообразной смеси, при этом порошкообразная смесь имеет состав: 5÷80% мас.
Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает нанесение на поверхность модели из пенополистирола легирующей композиции, которую готовят путем смешивания порошкообразной смеси с клеевым связующим, содержание которого не превышает 90% от массы порошкообразной смеси, при этом порошкообразная смесь имеет состав: 60÷90 мас.% титана и 40÷10 мас.% элементарного углерода.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению отливок по удаляемым (выплавляемым, выжигаемым, газифицируемым) моделям. Способ включает послойное нанесение на модель оболочек путем погружения модели в суспензию из огнеупорного наполнителя и раствора связующего и последующей обсыпки зернистым материалом.
Изобретение может быть использовано для изготовления отливок способом литья по выплавляемым моделям. Состав содержит жидкую керамическую массу и керамический материал для обсыпки.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в авиационной технике и автомобилестроении. Способ литья включает сборку газифицируемых моделей отливки и элементов литниковой системы, при этом в газифицируемой модели литниковой системы создают полость, в которую засыпают наноструктурированный алмазный порошок (НАП), предварительно обработанный в поле электрического разряда напряженностью 800…1200 В/м.

Изобретение относится к литейному производству. Газифицируемую модель из пенополистирола с литниково-питающей системой, включающей прибыль, окрашивают противопригарной краской.

Изобретение относится к области литейного производства. Изготавливают форму из сыпучего огнеупорного магнитного материала в литейном корпусе с разовой моделью путем воздействия вакуума и электромагнитного поля для уплотнения материала.
Изобретение относится к литейному производству. Модельный блок послойно обмазывают керамической суспензией с последующей обсыпкой огнеупорным материалом и сушкой каждого слоя.
Изобретение относится к области литейного производства и может найти применение при получении точных отливок, в том числе лопаток ГТД. Способ включает приготовление огнеупорной суспензии, послойное формирование из нее огнеупорных слоев на модели, удаление модели, сушку керамической формы, ее пропитку, повторную сушку и обжиг. После обжига на внешнюю поверхность керамической формы наносят водостойкий органический пленкообразователь. С внутренней стороны форму пропитывают гидрозолем, содержащим по меньшей мере одно кислородсодержащее соединение с элементом, выбранным из группы: редкоземельный металл, гафний, цирконий и алюминий. Пропитку осуществляют не менее двух раз с промежуточной сушкой. Достигается уплотнение лицевого слоя керамических форм, повышение химической инертности керамических форм к расплавам жаропрочных сплавов, тугоплавких и химически активных сплавов, повышение механической прочности. 3 з.п. ф-лы, 6 пр.

Изобретение относится к часовой промышленности. Предлагается способ изготовления корпуса часов, в котором отливают внутреннюю часть корпуса, механически обрабатывают внутреннюю часть корпуса с получением двух канавок, для последующей фиксации в них декоративной вставки, изготавливают кокиль для отливки декоративной вставки, формирующий геометрию требуемого корпуса часов, причем частью формы кокиля является внутренняя часть корпуса, полученная раньше. Затем производят воскование; отливку и фрезеровку декоративной вставки; окончательную фрезеровку и полировку корпуса часов. Обеспечивается уменьшение веса драгоценного металла в изделии при одновременной жесткости изделия. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья отливок из тугоплавких химически активных сплавов, в частности жаропрочных никелевых и титановых сплавов, сложнолегированных сталей в условиях вакуума. Способ включает формирование на токопроводной модели из легкоплавкого металлического сплава форетического осадка, его сушку и удаление модели. Форетический осадок формируют из раствора алюмоборфосфатного концентрата с наполнителем из наноструктурированного алмазного порошка и возвратных отходов электродного производства, содержащих карбид кремния и графит. Наполнитель предварительно подвергают воздействию тихого разряда напряженностью 500…800 В/м. Сушку форетического осадка и удаление модели осуществляют одновременно под действием токов высокой частоты мощностью 8…20 кВт. Обеспечивается ускорение формирования форетического осадка при снижении энергозатрат, повышение прочности и термохимической устойчивости керамических форм к жаропрочным сплавам и улучшение качества сложнопрофильных отливок. 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения точных отливок из химически активных тугоплавких жаропрочных сплавов. Способ включает формирование на модельном блоке оболочки с использованием кремнезольного связующего, огнеупорного наполнителя и обсыпочного материала, сушку слоев оболочки, вытопку модельного состава и прокалку оболочки. В качестве связующего используют кремнезоль основной, а в качестве огнеупорного наполнителя и обсыпочного материала - оксид иттрия. После нанесения каждого слоя осуществляют его пропитку водным раствором алюмоборфосфатного концентрата при одновременном воздействии на указанный раствор ультразвуком с интенсивностью 10…15 кВт/м2. Достигается ускорение цикла формообразования и повышение термохимической устойчивости керамических оболочковых форм к заливаемым в вакууме жаропрочным сплавам, в том числе интерметаллидным сплавам системы «титан-алюминий». 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает внедрение в предварительно вспененные гранулы пенополистирола частиц модификатора или легирующих добавок, которые ускоряются до скорости выше 0,5 м/с. Для ускорение частиц применяется поток газа, который подают импульсно или непрерывно. Предварительно вспененные гранулы пенополистирола размещают в коробе из сетки с размерами ячейки от 0,4 до 0,7 от среднего размера гранул, а сам короб наполняется на 0,5-0,9 объема. Обеспечивается повышение качества отливок за счет равномерного распределения модификаторов и легирующих добавок в модели. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению методом направленной кристаллизации литых постоянных магнитов из магнитотвердых материалов типа Al-Ni-Co-Ti-Fe со столбчатой структурой. Комбинированная литейная форма состоит из керамической формы, обернутой огнеупорным теплоизоляционным материалом в виде ткани толщиной 15-20 мм на основе керамического волокна, имеющего следующий состав, мас %: диоксид кремния 52-56, оксид алюминия 28-30, диоксид циркония 14-18. Керамическая форма и теплоизоляционный материал закреплены снаружи металлическими полосами из никелевой проволоки. Обеспечивается повышение основных магнитных характеристик изделий за счет улучшения качества столбчатой структуры. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает внедрение в предварительно вспененные гранулы пенополистирола частиц модификатора и легирующих добавок и спекание из них газифицируемых моделей. Модификаторы и легирующие добавки в виде микро- и наночастиц измельчаются и внедряются вовнутрь предварительно вспененных гранул пенополистирола путем воздействия на эти частицы ударной волны электрического разряда. Обеспечивается более равномерное распределение модификаторов и легирующих добавок в газифицируемой модели отливки и, как следствие, повышение качества модифицирования и легирования металла отливки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 пр.

Изобретение относится к литейному производству. Поверхности модельного блока очищают от смазок и загрязнителей водным раствором моющих средств. Наносят на модельный блок керамическую суспензию на основе кремнезоля. Обсыпают огнеупорным зернистым материалом. Сушат лицевой слой в потоке воздуха с влажностью 45-55%. Повторяют циклы нанесения слоя керамической суспензии, обсыпки и сушки каждого из них в потоке осушенного воздуха с влажностью 30-40%. Осуществляют последующую вытопку модельной массы и термическую обработку керамической формы методом прокаливания в диапазоне температур от 700 до 850°С с последующим охлаждением в печи в течение 8-12 ч. Формы извлекают из печи при температуре не более 100°С и охлаждают на воздухе. Обеспечивается повышение качества литейных керамических форм. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 пр.

Изобретение относится к области литья и, в частности, к модели (12) для литья по разовой модели, выполненной в форме лопатки газотурбинного двигателя с хвостовиком (15) и пером (14) с обеих сторон полки (20), которая перпендикулярна основной оси лопатки. Перо лопатки (14) имеет внутреннюю поверхность (17), спинку (16), входную кромку (18) и выходную кромку (19). Модель (12) также включает расширительную полосу (21), смежную выходной кромке (19), и огнеупорный стержень (21), заделанный в модель (12), и имеющий как на корыте (17), так и на спинке (16) соответствующую выровненную лакированную поверхность (31) между выходной кромкой (19) и расширительной полосой (21). Перегородка (24) продолжается между полкой (20) и указанной расширительной полосой (21) и имеет свободную кромку (25) между ними. Изобретение также относится к способу изготовления оболочковой формы из модели (12) и способу литья с использованием оболочковой формы. В результате обеспечивается устранение образования зерен на пересечениях выходной кромки или расширительной полосой с полкой лопатки газотурбинного двигателя. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к литейному производству. Изготавливают оболочковую форму путем послойного нанесения суспензии на модель и обсыпку каждого слоя зернистым материалом. Осуществляют сушку и отверждение ее. Модель выплавляют. Обсыпку слоев зернистым материалом и сушку совмещают. Сушку проводят в слое опорного зернистого материала основы под действием градиента давления воздуха. Разность давлений воздуха над и под слоем опорного зернистого материала создают вакуумированием пространства под слоем зернистого материала. Обеспечивается повышение качества производимых оболочковых форм. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок, имеющих пространственно-сложные отверстия, из титановых сплавов. Механическим путем изготавливают основную графитовую форму, затем изготавливают пространственно сложный фрагмент формы путем нанесения на модель в виде сектора огнеупорной облицовки методом литья по выплавляемым моделям. Модель выращивают методом прототипирования. Полученный фрагмент закрепляют в графитовой форме. Обеспечивается повышение точности отверстий в крупногабаритных отливках. 5 ил., 1 пр.

Наверх