Литейная многослойная оболочковая форма
Владельцы патента RU 2696788:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") (RU)
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье по выплавляемым моделям. Оболочковая форма содержит тонкостенные наружный, облицовочный и промежуточные слои. Промежуточные слои, примыкающие к облицовочному слою, и промежуточные слои, примыкающие к наружному слою, имеют пористую структуру, причем плотность упомянутых промежуточных слоев, примыкающих к облицовочному и наружному слоям, меньше, чем плотность наружного, облицовочного и остальных промежуточных слоев. Обеспечивается повышение трещиностойкости оболочковой формы.
Изобретение относится к области литейного производства, в частности, к литейным многослойным оболочковым формам для изготовления металлических отливок литьем по выплавляемым моделям.
Литейная многослойная оболочковая форма состоит из тонкостенных многочисленных слоев. При этом один или несколько слоев формы, примыкающих к облицовочному слое, а также один или несколько слоев, примыкающих к внешнему наружному слою оболочки имеют пористую структуру с меньшей плотностью по отношению к плотности остальных (облицовочного, промежуточных и наружного) слоев оболочки.
Наиболее близкой к заявленной, литейной многослойной оболочковой форме, является литейная многослойная оболочковая форма, содержащая пористые внутренние керамические слои с меньшей плотностью (Репях С.И. «Технологические основы литья по выполняемым моделям» Днепропетровск: Лира, 2006. - с. 535 - 537).
Недостатком такой известной литейной многослойной оболочковой формы является недостаточная трещиностойкость.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявленной литейной многослойной оболочковой формы, заключается в повышении ее трещиностойкости и гарантии заливки таких оболочковых форм жидким металлом без использования опорного наполнителя.
Заявляемая литейная многослойная оболочковая форма характеризуется следующими существенными признаками.
Ограничительные признаки: литейная многослойная оболочковая форма состоящая из многочисленных тонкостенных слоев (оболочек).
Отличительные признаки: один или несколько слоев формы, примыкающих к облицовочному слою, а так же один или несколько слоев, примыкающих к внешнему наружному слою оболочки имеют пористую структуру с меньшей плотностью по отношению к плотности остальных слоев оболочки.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемой литейной многослойной оболочковой формы и достигаемый технический результат заключается в следующем.
Появление больших растягивающих напряжений в наружных слоях оболочки является следствием того, что при заливке металла в оболочковую форму слои, примыкающие к внутренней поверхности формы, нагреваясь, стремятся увеличиться в объеме, но этому препятствуют наружные слои формы, поэтому в них возникают значительные растягивающие нормальные напряжения, а в слоях, примыкающих к внутренней поверхности формы, возникают сжимающие нормальные напряжения. В заявленной оболочковой форме первый облицовочный слой при заливке жидкого металла также будет стремиться увеличиться в объеме, как и в прототипе, но ему будет препятствовать второй пористый слой, так как у него коэффициент линейного расширения значительно ниже, следовательно, и растягивающие напряжения в наружных слоях оболочковой формы будут меньше. Кроме того в пористом слое при нагревании, возникает воздушный зазор толщиной в сотые или десятые доли миллиметра, который препятствует развитию трещин, могущих появится от действия растягивающих напряжений на наружном и облицовочном слоях.
Работа литейной многослойной оболочковой формы состоит в следующем. При заливке жидкого металла в оболочковую форму первый слой, разогреваясь, начинает увеличиваться в объеме, второй слой (пористый) также разогревается, но с меньшей интенсивностью, чем первый, в следствие более низкого коэффициента линейного расширения, то есть сдерживает увеличения объема первого слоя, тем самым уменьшая растягивающие напряжения на наружных слоях оболочковой формы, которые в начальный временной отрезок имеют температуру значительно ниже, чем первые внутренние слои.
В случае все же появления трещин, возникающих от значительных нормальных напряжений или сжимающих на внутренней поверхности формы и растягивающих на ее поверхности, пористые слои, следующие за облицовочным и примыкающие к наружному слою, будет препятствовать распространению трещин по сечению формы, а, следовательно, и препятствовать ее (формы) полному разрушению.
Литейная многослойная оболочковая форма для изготовления металлических отливок литьем по выплавляемым моделям, содержащая тонкостенные наружный, облицовочный и промежуточные слои, отличающаяся тем, что промежуточные слои, примыкающие к облицовочному слою, и промежуточные слои, примыкающие к наружному слою, имеют пористую структуру, причем плотность упомянутых промежуточных слоев, примыкающих к облицовочному и наружному слоям, меньше, чем плотность наружного, облицовочного и остальных промежуточных слоев.
