Способ изготовления выплавляемыхмоделей и устройство для его осу-ществления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сома Советских

< >844120

Сониалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.04.79 (2!) 2745665. 22-02 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.07.81. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 03.08.81 (51) М,Кл з В 22 С 7. 02

Государстееииый комитет

СС,СР ио делам изобретеиий и открытий (53) УДК 621.74.045 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. И. Коковихин и А. А. Ермасов

Проектно-конструкторское и технологическое бюро . химического машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ВЫПЛАВЛЯЕМЫХ МОДЕЛЕЙ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлекии вьзплавляемых моделей путем сборки их состаэных частей, например, высокомоментных турбин турбобуров.

Известен способ изготовления сложных моделей с использованием предварительно изготовлвнных растворимых стержней для оформления наиболее сложной внутренней части модели. Растворимые в воде стержни изготовляют обычно из карбамида свободной заливкой расплава в металлическую форму. Стержни для изготовления модели устанавливают в пресс-формы, в которые запрессовывают моделнный состав. Затем модели с находящимися в них карбамидными стержнями погружают в воду, имеющую температуру 20 — 25 С, где стержни в течение 30 — 50 мин полностью растворяются (1).

Указанный способ обладает большой длительностью производственного цлкла изготовления моделей, низкой производительностью и высокой себестоимостью.

Наиболее близким к заявляемому является способ изготовлвния модели путем пайки из нескольких состаьных частей (2).

При этом способе раздельно в пресс-формах изготовляют составные части, отверждают их и после сцентрированной установки поверхности, которыми соединяются части модели, подплавляют нагретым инструментом, после чего одна часть модели быстро;прижимается к другой. Подплавленный слой модельной массы после затвердева ния обеспечивает прочное соединвние частей модели. В местах стыка остаются подтеки модельной массы, поэтому производят их зачистку. Зачистку выполняют вручную.

Применительно к сложным моделям с большим количеством мест пайки этот способ характеризуется высокой трудоемкостью сборки и не обеспечивает требуемой чистоты поверхности модели в местах стыка сопрягаемых частей. В случае сборки моделей, помещенных одна в другую, например, типа высокомоментных турбин турбобуров, выполнить данную операцию невозможно, 20 так как после подплавления нельзя части модели прижать одна к другой одновременно во всех местах стыка, расположенных

v.о окружности.

Известен кондуктор для сборки четырех моделей в блок, состоящий из корпусной плиты, крышек с направляющими повсрхностями и стержней для образования полостей модели (2).

Указанный кондуктор не может быть применен для изготовлекия сложных мо844120 делей, так как он не обеспечивает равномерное обжагие наружной части модели и прочное соединение частей модели в блоке.

Цель изобретения — повышение производительности труда и улучшение качества литья.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления выплавляемых моделей, включающем раздельное изготовление внутренней и паруж. ной частей модели, окончательное отвержденпе внутренней частей и сцентрированную установку наружной и внутренней час. тей относительно друг друга,,в :пресс-форму для изготовления наружной части предварительно устанавливают разрезную обойму, запрессовывают модельный состав, выдерживают в пресс-форме 1,5 — 2,0 мин и извлекают наружную часть в вязкопластич,ном состоянии из пресс-формы вместе с разрезной обоймой, подвергают ее обжатию до плотного контакта с внутренней частью, отверждают, после чего извлекают готовую модель из разрезной обоймы. Способ осуществляют с помощью устройства, состоящего из корпуса с цептрирующими поверхностями, расположенной в корпусс системы толкателей и плавающего разрезного кольца, находящегося в кольцевой канавке корпуса, с установленным в месте его разъема механизмом для его сжатия. ,Предварительная установка в прессформу для изготовления наружной части разрезной обоймы позволяет извлекать наружную часть модели из пресс-формы в вязкопластнчном состоянии, что в совокупности с наличием в устройстве для осуществления данного способа плавающего разрезного кольца с механизмом для его сжатия обеспечивает равно мерное обжатие наружной части модели до;плотного контакта с внутренней, и, как следствие, прочное соединение частей модели.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, вид сверху.

Устройство содержит корпус,l с центрнрующими поверхностями 2 и 8 для центрирования при установке внутренней части 4 и наружной часги 5, заключенной в разрезную металлическую обойму 6; систему толкателей 7, расположенных в корпусе 1 для выталкивания готовой модели; плавающее разрезное кольцо 8, установленное в кольцевой канавке корпуса 1 заподлицо с центрпрующей поверхностью 8. В месте разъема плавающее кольцо 8 снабжено щеками 9 для крепления механизма 10 для его сжатия.

Способ изготовления выплавляемых моделей с .использованием указанного способа и устройства проводят следующим образом. В пресс-форму для изготовления внутренней части модели запрсссовывают модельный состав. Модель выдерживают в пресс-форме (время выдержки зависит от температуры запрессовываемой модельной массы и толщины стенок изготовляемой модели) и затем пресс-форму охлаждают в воде или на воздухе. Производят разборку пресс-формы и извлечение внутренней части модели, после чего ее выдерживают на воздухе до окончательного отверждения и устанавливают в корпусе 1 устройства, центрируя по поверхности 8. Далее приступают к и зготовлению наружной части модели. В пресс-форму для изготовления наружной части устанавливают разрезную металлическую обойму 6 и запрессовывают в нее модельный состав. Модель выдерживают 1,5 — 2,0 лшн в пресс-форме для частичного отверждения до приобретения твердости, достаточной для извлечения модели из пресс-формы без деформирования и извлекают из пресс-формы вместе с разрезной металлической обоймой 6 в вязкопластичном состоянии, т. е. когда наружная часть способна к принудительной деформации. Затем наружную часть 5 модели, находящуюся в разрезной металлической обойме б, устанавливают в корпусе 1 устройства с центрированием обоймы б по поверхности 8. Приступают к обжа ию наружной части модели 5, для чего приводят в действие механизм сжатия 10, который через щеки 9 сжимает плавающее разрезное кольцо 8. Плавающее кольцо 8 обжимает разрезную обойму б до выборки щели в месте разъема, которая, в свою оче35 редь, равномерно обжимает наружную часть 5 модели, находящуюся в вязкопластичном состоянии, до плотного прялегания ее поверхности к поверхности внутренней части 4. Собранную модель выдерживают

40 в устройстве для охлаждения и отверждения в воде или на воздухе. Для освобождения готовой модели с помощью механизма,10 разжимают плавающее разрезное кольцо 8,:и оно занимает исходное положе45 ние в кольцевой канавке корпуса 1. При этом разрезная металлическая обойма б под действием сил упругости отходит от поверхности наружной части 5 модели. Затем с помощью системы толкателей 7 мо50 дель, находящуюся в разрезной металлической обойме б,,извлекают вместе с ней из корпуса 1 устройства, снимают обойму б с готовой модели и подают ее для изготовления следующей наружной части.

Пример. Описанным способом была изготовлена модель ротора турбины турбобура, состоящая из внутренней и наружной частей. Внутренняя часть представляет собой втулку с радиально отходящими от ее

Бо наружного диаметра, равного 102 мм, лопатками в количестве 31 шт. Рабочая поверхность лопатки в средней части имеет поднутрение, не позвляющее изготовлять единую модель за одну операцию. Наруж65 пый диаметр по лопаткам составлял 134 л м, 844120 высота 58 льи. Наружная часть модели представляет собой кольцо с наружным диаметром 144 льи и ВысОтОЙ 21 лм.

В термостат загружалось 40% возврата и 60% свежего модельного состава

ПС50-50, раоплавлялось и доводилось до температуры 44 — 46 С. На стол пневматического пресса была установлена прессформа со стаканом для изготовления внутренней части модели, в который загружалась модельная масса ПС50-50, содержащая 50% парафина и 50% дистиллированного стеарина. В стакан вставлялся поршень и путем давления штока пневмоцилиндра пресса на поршень модельная масса запрессовывалась в пресс-форму.

Пресс-форма охлаждалась в воде в течение

5 мин и разбиралась вручную. Извлеченная модель дополнительно выдерживалась на воздухе для отверждения в течение

-4 час и вставлялась в устройство с центрированием по ее внутреннему диаметру. Затем изготовлялась наружная часть модели.

Предварительно в пресс-форму для изготовления наружной части модел и была установлена разрезная металлическая обойма (наружный диаметр .144 мм, внутренний

138 мм, высота 21 мм, величина щели .1,6 мм). Модельная масса с температурой

44 — 46 С запрессовывалась аналогичным способом. Модель выдержи валась в прессформе 3 л ин без водяного охлаждения .и извлекалась в разрезной обойме в вязкоаластичном состоянии. Температура модели составляла 32 — 34 . Сразу, после извлечения из пресс-формы наружную часть модели, центрируя ее по наружному диаметру разрезной обоймы, вставили в корпус устройства, где находилась внутренняя часть. При этом разрезная металлическая обойма вошла в плавающее кольцо устройства. После установки в устройство:наружной части модели был приведен в дей-ствие механизм сжатия плавающего кольца, который через щеки обжал плавающее разрезное кольцо, стягивающее разрезную обойму до выборки щели в месте разреза.

Разрезная обойма при этом равномерно обжимала наружную часть модели до полного контакта с внутренней..Поскольку наружная часть модели находилась в вязко-пластичном Оостояняи и была способна к принудительной деформации, диаметр ее уменьшился на заранее заданную величину, определяемую размером щели разрезной обоймы, а затем между частями модели, равный примерно 0,25 мм, был ликвидирован. Устройство с собранной моделью было выдержано в воде в течение 5 лшн для охлаждения и усадки внутренней части. После извлечения из воды с помощь|о механизма сжатия плавающее разрезное кольцо было разжато IH под действием сил упругости оно заняло исходное положение в кольцевой канавке корпуса. Разрезная

i0

45 обойма также разжалась. С помощью сис-. темы толкателей модель вместе с разрез-. ной обоймой была зыто" êíóòà из корпуса устро стВа, после чего готовую модель вынули из разрезной обоймы.

По истечении 1 ч был проведен осмотр готовой модели. В местах соединения лопаток с наружным ободом, соответствующих местам соединения внутренней и наружной частей модели, поверхность отливки была гладкая, надрезы отсутствовали. Модель была готова к нанесению оболочки.

Модели, изготовленные предлагаемым способом, собирались на металлические стояки в блоки по 5 штук. На блоки наносились поочередно два слоя огнеупорной суспензии (этилсилпкатной) с последующей обсыпкой кварцевым песком в кнпящем слое и подсушкой в течение 4 ч, 3атем были нанесены два слоя жидкостекольной суспензпп с обсыпкой песком в кипящем слое. Каждый иидкостекольный слой подвергался после нанесения обработке з алюмохлориде в течение 1 мин. Затем была произведена выплавка пз блоков моделей в горячем растворе 20 ц-ного хлористого бария при температуре 95 С. Корки после выплавки выдержали на воздухе в течение

8 ч, установили в опоки. Формовали кварцевым песком 1 КО 315 и прокаливали в печи при температуре 950 С. Заливка форм проводилась сталью марки 40 Г при температуре 1590 †16 С, выплавленной в печи

Л ПЗ-67. После охлаждения ia опоках в течение 16 ч с отливок была удалена корка.

Использование предлагаемого способа изготовления выплазляемых моделей и устройства для его осуществления обеслечивают качественное изготовление сложных моделей, например зысокомомвнтных турбин турбобуров, грн высокой производительности труда. Благодаря повышению чистоты поверхносзи турбин увеличивается и .КПД турбобура.

Формула изобретения

1. Способ изготовления выплавляемых моделей преимущественно высокомоментных турбин турбобуров, включающий раздельное изготовление внутренней и наружной частей модели путем запрессовывания модельного состава в пресс-форму, отверждвние внутренней части и сцентрированную установку наружной и внутренней частей относительно друг друга, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности труда и точности выплавляемых моделей, в пресс-форму для изготовления наружной части;предварительно устанавливают разрезную обойму, выдерживают запрессованную модельную массу в пресс-форме 1,5 — 2,0 мин и извлекают наружную часть в вязко-пластичном состоя844120 нии вместе с разрезной обоймой, подверTàþò обжатию до полного контакта с внутренней частью, отверждают и извлекают модель из разрезной обоймы.

2. Устройство для изготовления выплавлявмых моделей, содержащее корпус с центрирующими поверхностями и систему расположенных в ней толкателей, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено разрезной обоймой и плавающим разрезным

xольцом с механизмом сжатия в месте его разъема, установленным в кольцевой ка-навке корпуса.

Источники информации, принятые во б внимание при экспертизе:

1. Литье ро выплавляемым моделям.

Под ред. Я. И. Шиленника и В. А. Озерова. М., Мацюиностроение, 1971, с. 109, 174, 2. Озеров В. А. и др. Литье по выплавляемым моделям. М., Машгиз, 1958, с. 144 (прототип), 844120

Составитель А. Минаев

Техред И. Заболотнова

Корректор С. Файн

Редактор С. Титова

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 985/766 Изд. № 458 Тираж 869 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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