Способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления отливок из сталей, чугунов, цветных металлов и их сплавов с применением технологии литья по газифицируемым моделям. В процессе изготовления моделей пресс-форму послойно заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола слоем, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул, сверху каждого слоя добавляют модификаторы или легирующие добавки слоем, толщина которого соответствует фракции частиц добавок, после чего производят окончательное вспенивание гранул в пресс-формах с получением модели. Изобретение позволяет получать модели из пенополистирола в пресс-формах с требуемым равномерным или градиентным содержанием и распределением модификаторов и легирующих добавок. 4 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для модифицирования и легирования отливок из сталей, чугунов, цветных металлов и их сплавов с применением технологии литья по газифицируемым моделям.

Из уровня техники известен способ получения отливок литьем по газифицируемым моделям, включающий получение моделей в пресс-формах путем нанесения на предварительно вспененные гранулы пенополистирола модификаторов или легирующих добавок в виде краски, последующей сушки, засыпки их в пресс-форму и окончательное вспенивание, сборку моделей в модельный блок, окрашивание модельного блока газопроницаемой антипригарной краской, размещение модельного блока в опоке, заполнение его несвязанным формовочным материалом, уплотнение его вибрацией, герметизацию и вакуумирование опоки, заливку металла (RU 2048953 C1, В22С 7/02, 27.11.1995). Недостатком данного способа является сложность получения качественных моделей, поскольку предварительно вспененные гранулы пенополистирола после окраски легирующим покрытием и последующей сушки утрачивают (частично или полностью) способность к последующему увеличению их объема при окончательном вспенивании в пресс-формах. Также значительное количество легирующих и модифицирующих элементов в объеме моделей может стать причиной возникновения различных дефектов в отливках (рыхлости, усадочные раковины, непроливы и др.).

Из уровня техники известен способ введения модификаторов и легирующих добавок при литье по газифицируемым моделям, включающий изготовление моделей из пенополистирола в пресс-формах, которые заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола, окрашенными легирующими элементами, с добавкой неокрашенных предварительно вспененных гранул в количестве от 2 до 94% по объему (RU 2427442 C1, В22С 7/02, В22С 9/04, 27.08.2011). Недостатком данного способа является сложность получения отливок с равномерно распределенными модификаторами и легирующими добавками, поскольку технически сложно заполнить объем пресс-формы так, чтобы окрашенные гранулы оказались равномерно распределенными.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления отливок литьем по газифицируемым моделям, включающий получение моделей из пенополистирола в пресс-формах путем заполнения их предварительно вспененными гранулами пенополистирола диаметром 3-5 мм слоем толщиной 8-10 мм, с добавлением сверху слоя добавок модифицирующих или легирующих в виде гранул, пудры, порошка или кусков толщиной 1-2 мм и окончательное вспенивание гранул пенополистирола с получением модели, сборку моделей в модельный блок, окрашивание блока противопригарным покрытием, сушку, размещение модельного блока в опоке, заполнение его опорным материалом, герметизацию, вакуумирование и заливку металла (RU 2619548 С2, В22С 3/00, 16.05.2017). Недостатком данного способа является узкая область его применения, поскольку он не пригоден для изготовления моделей небольшого размера из предварительно вспененных гранул пенополистирола размером менее 3-5 мм. Результат модифицирования или легирования определяется, наряду с составом и количеством добавок, также габаритами отливки, поэтому для обеспечения максимального эффекта требуется в каждом конкретном случае использование добавок различной фракции и толщины их слоя. Вышеприведенный способ не позволяет в полной мере реализовать эффективное модифицирование и легирование применительно к отливкам различных габаритов.

Все это снижает универсальность способа.

Предлагаемый способ является более универсальным по отношению к прототипу.

Повышение универсальности предлагаемого способа выражается в возможности получения моделей из пенополистирола в пресс-формах с требуемым (равномерным либо градиентным) содержанием и распределением модификаторов или легирующих добавок.

Способ осуществляется следующим образом.

В процессе изготовления моделей пресс-форму послойно заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола слоем, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул, сверху каждого слоя добавляют модификаторы или легирующие добавки слоем, толщина которого соответствует фракции частиц добавок, после чего производят окончательное вспенивание гранул в пресс-формах с получением модели. В зависимости от геометрии модели, ее габаритных размеров и требуемых свойств отливки, выбирается количество и толщина слоев модификаторов и легирующих добавок. Для получения более плотной модели способ предусматривает добавление предварительно вспененных гранул пенополистирола слоем, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул, на верхний слой модификаторов и легирующих добавок при заполнении пресс-формы. В зависимости от габаритов отливки и сродства расплава к введенным компонентам, способ предусматривает вводить модифицирующие или легирующие добавки в виде порошков, пудры, кусков, гранул. Для локального модифицирования и легирования отливки способ предусматривает производить добавку модификаторов и легирующих добавок не по всей поверхности слоя предварительно вспененных гранул пенополистирола, а локально, в один или несколько участков, при этом площадь добавок должна составлять не менее 0,1% площади слоя предварительно вспененных гранул. Если площадь добавок составит менее 0,1%, то модифицирование и легирование отливок может оказаться неэффективным. С целью создания градиента легированных слоев в отливках способ предусматривает добавление поверх слоя предварительно вспененных гранул модификаторов и легирующих добавок в различных сочетаниях с разной фракцией.

После заполнения объема пресс-формы предварительно вспененными гранулами пенополистирола с добавкой модификаторов и легирующих добавок, она помещается в автоклав или другое доступное оборудование для окончательного вспенивания гранул пенополистирола путем теплового воздействия. Полученные модели извлекают из пресс-формы и при необходимости производят их сушку. Введенные в объем модификаторы и легирующие добавки оказываются прочно фиксированными в модели. Затем модели собирают в модельные блоки, окрашивают противопригарным покрытием и сушат. Сухие модельные блоки используют при изготовлении отливок, заливая их металлическими расплавами.

Примеры конкретного исполнения:

Пример 1. Цилиндрическую пресс-форму диаметром 30 мм и высотой 50 мм послойно заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола диаметром 0,5-0,8 мм, слоем 3-5 мм. Сверху каждого слоя предварительно вспененных гранул добавляли ферротитан ФТ 70 (70%) в виде порошка, фракцией 0,1 мм, слоем 0,5-1,0 мм. Полученные модели заливали расплавом серого чугуна СЧ 15. Отливки содержали карбидные составляющие титана высокой твердости (1030-1042 HV), что позволило обеспечить сочетания свойств пластичная матрица - твердые включения.

Пример 2. То же, что в примере 1, только пресс-форму заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола диаметром 0,5-0,8 мм, слоем, толщина которого соответствовала размеру гранул, поверх гранул добавляли порошкообразный ферротитан ФТ 70, фракцией 0,1 мм, слоем ~0,5 мм. Аналогично формировали второй слой, содержащий гранулы и ферротитан, остальное пространство пресс-формы заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола без введения порошкообразных добавок. Отливки из серого чугуна СЧ 15 имели поверхностный слой высокой твердости, а основа соответствовала серому чугуну.

Пример 3. То же, что в примере 1, только в качестве легирующей добавки применяли порошок сажи (элементарного углерода), введенного на слой предварительно вспененных гранул пенополистирола диаметром 3-5 мм, слоем 0,5-1,0 мм. Толщина слоя предварительно вспененных гранул пенополистирола, добавленного в пресс-форму поверх слоя сажи, составляла 5-8 мм. Модели заливали расплавом стали 40X13. Полученные отливки содержали значительное количество карбидных составляющих железа и хрома (твердостью 690-920 HV), что позволило повысить их твердость.

Пример 4. То же, что в примере 1, только в качестве модифицирующей добавки применяли порошкообразный карбид кремния, фракцией 0,2-0,4 мм, а модели заливали алюминиевым сплавом Д16. Полученные отливки содержали распределенные частицы карбида кремния, что позволило улучшить их структуру, по сравнению с литым образцом, изготовленным без введения добавок.

1. Способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям, включающий изготовление моделей из пенополистирола в пресс-формах и последующую их заливку металлическим расплавом, отличающийся тем, что при изготовлении моделей пресс-форму послойно заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола слоем, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул, сверху каждого слоя добавляют модификаторы или легирующие добавки слоем, толщина которого соответствует фракции частиц добавок, после чего производят окончательное вспенивание гранул в пресс-формах с получением модели.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на слой добавок модифицирующих или легирующих в верхней части пресс-формы добавляют слой предварительно вспененных гранул пенополистирола, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что модифицирующие или легирующие добавки добавляют локально по меньшей мере на один участок поверхности предварительно вспененных гранул пенополистирола при площади добавок, составляющей не менее 0,1% площади слоя предварительно вспененных гранул.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что для создания градиента легированных слоев в отливке модифицирующие или легирующие добавки вводят в различных сочетаниях с разной фракцией.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что модифицирующие или легирующие добавки вводят в виде порошков, пудры, кусков, гранул.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления зубных протезов. Средство содержит растворитель, нитрид бора и поверхностно-активное вещество (ПАВ), причем содержание нитрида бора больше или равно 0,1 мас.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок литьем по выплавляемым моделям. Способ изготовления керамической формы для литья по выплавляемым моделям включает послойное нанесение на выплавляемую модель суспензии на основе водного связующего и огнеупорного пылевидного наполнителя в виде микропорошка электрокорунда с обсыпкой поверхности каждого слоя и сушку нанесенного слоя.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям при производстве точных отливок из черных и цветных сплавов.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям при производстве точных отливок из черных и цветных сплавов.

Изобретение относится к литейному производству. Связующее содержит в мас.%: водно-коллоидный кремнезоль не менее 85, стабилизатор - поливиниловый спирт не менее 0,002, бактерицид - водный раствор формалина не менее 0,05, смачивающий компонент - алкилбензолсульфокислоту не менее 0,10, антивспенивающий компонент - смесь лапрол 6003 не более 0,05 с пента-475 не менее 0,01, обессоленную воду.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения охлаждаемых лопаток ГТД. Способ изготовления оболочковой формы для литья по выплавляемым моделям охлаждаемых лопаток из жаропрочных сплавов включает изготовление обожженного керамического стержня, имеющего верхний знак, изготовление выплавляемой модели с размещенным в ней керамическим стержнем, послойное нанесение на модель керамической оболочки, удаление модели, прокаливание оболочковой формы.
Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению отливок из металлических сплавов с поверхностным легированным слоем методом литья по газифицируемым моделям.

Изобретение относится к области литейного производства. Вытопленный модельный состав подают в бункер-отстойник.

Изобретение относится к изготовлению литьем по выплавляемым восковым моделям деталей из никелевого сплава со столбчатой или монокристаллической структурой. Способ включает изготовление восковой модели (20) с керамическим стержнем (10), который содержит на продольном конце первую удерживающую опору (14) и на противоположном конце вторую удерживающую опору (16), и изготовление оболочковой литейной формы (30) вокруг модели.

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная краска для литейных форм и стержней содержит, мас.%: метакаолин 18-22, в качестве наполнителя - цирконовый порошок 28-31, а в качестве связующего – бентонит 2,5-4,5 и декстрин 1,3-1,7 и воду.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в качестве покрытия газифицируемой модели. Покрытие имеет следующий состав, мас.%: водный раствор алюмоборфосфатного концентрата (40-50), периклаз порошкообразный (0,8-1,5), наноструктурированный алмазный порошок (0,3-0,8), смачиватель ОП-7 (0,1-0,3), электрокорунд белый 25А М5 (20-30), электрокорунд белый 25А М40 (остальное).

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при получении отливок из медных сплавов в металлических формах. Защитное покрытие содержит, мас.%: пылевидный алюмосиликатный цеолит 57-60, анионное поверхностно-активное вещество 0,3-0,8, силиконовый пеногаситель 0,2-0,5, кремнезоль – остальное.

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная краска для литейных форм содержит диоксид титана, олифу, уайт-спирит и олеофильный бентонит при следующем соотношении компонентов, мас.%: диоксид титана 15-45, олифа 3-15, олеофильный бентонит 0,5-10, уайт-спирит - остальное.

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная краска содержит, мас.%: в качестве растворителя изопропиловый спирт - 40-43, в качестве связующего поливинилбутираль - 2-3, в качестве наполнителя природный и активированный скрытокристаллический графит в соотношении 1:1 – остальное.
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления отливок из сталей, чугунов, цветных металлов и их сплавов с применением технологии литья по газифицируемым моделям.

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная краска для литейных форм и стержней содержит цирконовый порошок, воду, пыль бигхаузную, ортофосфорную кислоту и алюмохромфосфатное связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: цирконовый порошок 70,0-80,0; пыль бигхаузная 2,0-4,0; ортофосфорная кислота 5,0-8,0; алюмохромфосфатное связующее 2,0-5,0; вода остальное.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье черных, цветных металлов и сплавов высокого качества. Противопригарное покрытие содержит, мас.%: алюмохромфосфатное связующее 10-15, маршалит 55-60, карбид бора 5-10 с зернистостью 40-80 мкм и воду остальное.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для окрашивания пресс-форм, предназначенных для литья алюминиевых сплавов под низким давлением.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для приготовления противопригарных красок для литейных форм и стержней. Противопригарная краска содержит, мас.%: цирконовую пасту 0,5-3,0, маршалит 86,0-91,5, водно-дисперсионное связующее на основе коллоидного кремния 1,0-3,0 и воду - остальное.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления отливок из сталей, чугунов, цветных металлов и их сплавов с применением технологии литья по газифицируемым моделям. В процессе изготовления моделей пресс-форму послойно заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола слоем, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул, сверху каждого слоя добавляют модификаторы или легирующие добавки слоем, толщина которого соответствует фракции частиц добавок, после чего производят окончательное вспенивание гранул в пресс-формах с получением модели. Изобретение позволяет получать модели из пенополистирола в пресс-формах с требуемым равномерным или градиентным содержанием и распределением модификаторов и легирующих добавок. 4 з.п. ф-лы, 4 пр.

Наверх