Способ изготовления керамических литейных форм по удаляемым моделям

 

О а-е-й-а,. А-Н И Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Содиалмстммеских

Республик (t» б03483

К АВТОРСКОМУ СВИДНИЛЬС7ВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) ЗаЯвлено 01.09.76 (21)2398044/22-02 (5Ц У Кл 2 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.04.78Бюллетень ¹15 (45) Дата опубликования описания 27.03.78

Ь 22 С 9/04

Государственный комитет

Саавта Мииистроа СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621.74.045 (088.8) Г.А,Каплуновский, B. Д. Сенюков, Б. М. Кэлявкин, Л. A. Масарский, B. В. Королев, B. С. Писаренко, Б. С. Меныпккэв, И. А. Степанов, Н, И. 10шкан, Е. И. Розанов, Б. М. Баранов, Г. Д. Рудкэв, А. Г.Чернышев и P. Л. Маркарян (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПО УДАЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изготовлению эболэчковых фэрм с применением удаляемых карбамидосодержаших м эделей, Известен способ изготовления оболэчкэвых форм пэ солевым моделям, включающий выжигание модели одновременно с прокаливанием формы f 1), Недостатком известного способа является значительный процент дефекта литья по 10 свищам и неметаллическим включениям. Причинэй дефектов литья является физико-химическое взаимодействие жидкого металла с керамической оболочк эй (форм ой), которая подвергалась воздействию биурета — продук- !а та термического разложения карбамидэсодержащей модели. При выжигании моделей к

5-10ь уже имеющегося в модели биурета (последнее связано с технологией приготовления сэлевых расплавэв) добавляется еше 20

20-30% этого же соединения за счет термэ распада карбамида.

Чтобы исключить взаимодействие биурета с оболочкой, следует еше до выжигания свестн к минимуму содержания биурета, пэ край- 25 ней мере, в пограничном слое модель-форма и подэбрагь термический режим разложения карбамида в период выжигания мэдели с минимальным образованием биурета, Наибэлее близким к изэбретению по гехннческэй сушнэсги и достигаемому эффекту является способ изготовления оболочковой литейнэй формы, включающий смачивание фэр мы с моделью перед удалением модели и последующее удаление м эделей одновременно с прэкаливанием формы (2).

Однако известный спэсэб применительно к сэлевым карбамидэсодержащим моделям не дает неэбхэдимэгэ эффекта, так как не исключает вреднэгэ воздействия биурета иа качествэ формы, чтэ ведет к браку литья пэ свищам и неметаллическим включениям.

Бель изобретения — исключение дефектов литья по свищам и неметаллическим включениям, улучшение чистоты поверхности.

Это достигается тем, чтэ в качестве органической жидкэсти используют вэдный раствор карбамнда, а прэкалку формы ведут при скорости подъема температуры внутри формы 300-450 С/час.

603483

3

Концентрация карбамида в водном раст вэ е соответсгвуег 5-25 вес.%:

Изготовление солевой мэдели, формирование на модели керамической оболочки, заливк металлом и выбивка отливки в предложенном способе производится ана логично известному способу.

Оболэчку с моделью помещают на

10-Р0 мин в 5-25%-ный раствор карбамида в вэде.

1О

Свежепригэтовленный водный раствор карбамида, проникая через пористую керами- ческую оболочку, разрушает в прилегающем слое модели биурег, содержащийся в модели с момента ее изготовления. 15

Затем укладывают обэлэчку на постель огнеупорного наполнителя в опоке. Регулируюг горелки газовых (мазутных) печеи гак, чтобы в печной атмосфере содержалось or 2 до 10% свэбодногэ кислорода (чтэ сэответствует сжиганию топлива с з1 коэффициентом избытка ввздуха 1,2-1„3).

Если применяются электрические печи, ro в рабочее прэстрансгво принудительно подают кислород или вэздух в соответствующих количествах.

Оп оку с об эл эчк эй пэме шаюг в раз угретую до 800-1000 С печь на 4-6 час. При такой температуре разогрева печи скорость прогрева незаформэваннэй оболочки соогвег ...уег сгвуег 300-450 С и час, Общее время прокалки эпределяется не временем сжигания модели, а длительностью удаления летучих веществ из материала керамики.

Оболочки простой конфигурации заливают з металлом сразу по выходе из печи, эхлаждают отливки и очищают их or материала формы. Более сложные обэлочки после обработки. по такому режиму формуюг в огнеупорном наполнителе и перед заливкой по- 40 догреваюг до требуемой температуры.

Пример 1, (по известному способу), Испытание способа производится в цехе гочного литья Ленинградского завода турбинных лопаток.

Изделие: лопатки 26-й ступени турбины

К-200.

Материал оболочка: злекгрэкорунд на зтилсиликагнэй связке.

Материал модели: солевая композиция (KC), содержащая 95% карбамида и 5% калиевой селитры.

Габариты оболочки: 850х160х400 мм, Габариты опоки: 1100х400х500 мм.

5S

Опорный наполнигель, для формовки оболочек в опоках: шамогная крошка or оздо 5 мм.

Прокалочная печь, газовая, проходная, трехзонная с температурой по зонам 800,.

850, 950 С.

Контрольный коэффициент избытке воздуха 1,06. Выполняется пэ известному спосо-.. бу. Прокаливание зафэрмэваннэй оболочки в течение 18 час проводится с последую; шей заливкой сталью раскаленной формы, исключая операции полного или частичного предварительного раствэрения модели.

Так как в эгэм опыте сэлевая модель окружена тепловой изоляцией (формовочным материалом), го она прэгреваегся медленно, и модельный состав разлагается с выделением биурета. Та часть биурета, которая уже сэдержалась в материале модели к моменту прокалки, предварительно не удаляется (оболочки не погружаются в 5-25%-ный, раствор карбамида), Кроме того, коксовидные. продукты взаимодействия биурега с оболочкой не дэжигяюгся из-за отсутствия в печ«ой атмосфере свободного кислорода.

После охлаждения в отливке обнаружены пороки (свищи, неметаллические включения), расположенные в нижней части пера лопатки.

Чистота поверхности отливки соответствует

4 классу шероховатости по ГОСТ 2789-73.

Идентичные эксперименты с оболочками других наименований дают также отрицательные результаты.

Пример 2 (по предложенному способу), Оболочку в опоке (без формовки опорным . наполнителем) предварительно погружают в течение 10 мин в 5%-ный водный раствор карбамида, после чего прокаливаюг в течение 6 час при коэффициенте избытка воздуха в печных горелках, равном .1,2, Действительная температура внутри o0o- лочки нарасгаег сэ скоростью эт 300 до о

450 g (определяют по термопаре и пересчет тываюг на режим проталкивания опок через печь). Этот температурный интервал является оптимальным, уменьшение и увеличение температуры прокалки не улучшают качеств ва поверхности. Прокаленные оболочки признаны годными, Чистота поверхности отливки 5-6 класс, ГОСТ 2789-73.

В последующих экспериментах замечено повышение чистоты поверхности литья с ростом до 25%-ной концентрации карбамида в водном. растворе для смачивания оболочек, дальнейшее увеличение концентрации не у..учшаег качества поверхности. Замечено также, что процесс выжигания модели ускоряется при увеличении содержания свободного кислорода в печи. Но поскольку сжигание модели длится не более 1/3 or всего времени прокаливания (последнее определяется длительностью удаления летучих веществ из керамиг ки обэлочки), го по экономическим соэбэажениям концентрацию свободного i.ислэрэда в печнэм пространстве следует поддерживатЬ на уровне, не превышающем 10%.

6034

Ф

Предложенный способ литья по выжигаемым солевь.м моделям при соблюдении приведенных режимов эффективен, так как, по сравнению с известным, позволяет получать качественное литье без свишей и неметаллических включений.

Применение способа позволит значительнэ улучшить качество литой поверхности и по сравнению со способом литья по растворяемым моделям, так как при длительном процессе растворения происходит размывание поверхностногэ слоя керамики. Способ особенно аффективеи для цехов, производя них корпусное и ответственное литье по солевым моделям (например, турбинные лопат- ки).

Ф эрмула изобретения

1. Спэсоб изготовления керамических литейных форм по удаляемым моделям, 83

6 .включаюший прэпитку формы с моделью органической KHQKDGTblo с последующим удалением модели и прэкалку формы, э т л ич а ю и и и с я тем, что„с целью исключения дефектов литья пэ свишам и немегаллическим включениям, улучшения чистоты поверхности, в качестве органической жидкости используют водный раствор карбамида, а прокалку формы ведут при скорости подьема температуры внутри формы

300-450 С/час.

2.Способ поп. l, огличаюшийс я тем, что концентрация карбамида в водном растворе соответствует 5-25 вес.%.

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе:

1. Патент Бельгии % 653219, кл. В29С.

2. Патент США Ж 3519057, кл. 164-35/В22 С 9/04, 07.07.70.

Составитель В. Муравьев

Редактор H. Разумов Техред Н. Бабурка Корректор А. Кравченко

Заказ 1971/13 Тираж 950 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4