Способ изготовления неразъемных литейных керамических форм по удаляемым моделям

 

после отверждения с последующим поджиганием. Формы и стержни перед поджиганием подвергают нагреву до 50-200 С в течение 5-60 мин (3 .

Однако этот способ имеет высокую продолжительность изготовления форм в связи с невозможностью изготовления нераэъемных форм, при этом не используется тепло, выделяемое при выжигании па. ров растворителя иэ материала формы.

Бель изобретения — сокращение времени изготовления литейных форм.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления нераэъемных литейных керамических форм по удаляемым мбделям, включающим нанесение на модель самотвердеюшей керамической суспензии с гелеобразователем, удаление модели после формообразования формы, выжигание летучих веществ из формы и последующее ее прокаливание, предварительно изготавливают легкоплавкую негазотворную модель в пресс-форме, внутри которой размещен наконечник прессующего поршня, который после раскрытия пресс-формы извлекает модель, а самотвердеющую с гелеобразователем херамическую суспенэню заливают в камеру прессования, в которую погружают наконечник прессующего поршня вместе с моделью и в зафиксированном положении модели в объеме суспензии производят прессование самотвердеющей керамической суспензии, причем после полного отверждения керамической суспензия иэ камеры прессования удаляют наконечник прессующего поршня, извлекают керамическую форму и поджигают летучие вещества с одновременным выплавлением при этом модели из керамической формы.

На фиг. 1 показано изготовление литой модели иэ легкоплавкого негазотворного материала (сплав Вуда, conesoro состава) на фиг. 2 - извлечение литой модели из пресс-формы; на фиг. 3 —. заливка суспензии из гидролиэованного раствора этилсиликата и смеси огнеупорных материалов с введением гелеобразователя в камеру .прессования; на фиг. 4 - введение ли ой выплавляемой модели в сусценэию и прессование суспензии вместе с моделью; на фиг. 5 — выталкивание полученной керамической формы из камеры прессования; на фиг. 6 — выжигание паров растворителя иэ материала формы и одновременное выплавление модели иэ полости формы.

Устройство для реализации предлагаемого способа содержит разъемную пресс489 форму, состоящую из двух половин 1 и 2, устройства 3 прессования легкоплавкого материала 4, нрессующего поршня 5, наконечника 6, на котором закреплена выплавляемая модель 7, камеру 8 прессования и выталкивателя 9, После смыкания половин 1 и 2 внутрь вводится наконечник 6 прессующего поршня 5, при этом поршень 5 прижат к пресс-форме. Затем в полость пресс-формы запрессовывается легкоплавкий негазотворный материал (например сплав Вуда).

После раскрытия пресс-формы модель 7 остается ла наконечнике 6, выполняющем роль извцекателя из поесс-формы. После этого в камеру прессования (фиг. 3) заливается подготовленная суспензия 10 из гидролиэованного..раствора и смеси огнеупорных матерйалов с.добавлением гелеобразования: и при помощи прессуюшего поршня 5 выплавляемая модель 7, закрепленная на наконечнике 6„вводится в суспенэию (фиг. 4) и производится прессование суспенэии вместе с заключенной в ней моделью 7 в замкнутой полости. После отверждения суспензии прессующий поршень

5 с наконечником 6 отводится в верхнее положение, а выплавляемая модель 7 остается в полости литейной формы. Затем ли36 тейная форма 1.1 вместе с моделью 7 выталкивается из камеры прессования S npu цомоши выталкивателя 9. Выцлавление модели из-полости 12 литеййой формы 11 производится одновременно с выжиганием паров растворителя (фиг. 6), при этом

3S выплавляемый материал 13 стекает s поддон 14.

При этом модель вводят в суспензию и производят одновременное всесторон .—

40 нее опрессовывание модели суспензии нрессующим. поршнем, воздействующим на открытую поверхность суспензии. Несмот1 ря на то, что.подвижность суспенэии мо- . жет колебаться в некоторых пределах, однако поскольку давление в жидкости рас..пределяется во sce стороны одинаково, то получается качественное заполнение всех пазов и профильных каналов.

Скорость формообразования в результа® те введения в суспензию выплавляемой модели, которая закреплена на наконечнике црессующего норшня, при одной и той же скорости прессующего поршня зависит от зазора между моделью и внутренней поверхностью камеры прессования, т.е. от толщины стенки будущей керамической формы. Если поперечное сечение кольцевого зазора меньше плошади проекции сочения модели на горизонтальную плоскость, то скорость формообразования будет выше скорости прессования,т.е. опускания прессуюшего поршня.

Под скоростью формообразования понимается:линейная скорость пере.лешения суспенэии в зазоре между моделью и стенкой камеры прессования в результате вытеснения суспенэии моделью.

При одном и том же зазоре между й) моделью и стенкой камеры прессования скорость формообразования зависит от скорости прессующего поршня.

Хотя с точки зрения повышения производительности целесообразно работать на высоких скоростях прессования, однако

I при этом происходит захват воздуха, выбРызгивание суспенэии и т.ц.

В связи с этим следует подводить модель к поверхности суспензия со скоростью 20 холостого хода, а затем скорость прессования снижать.

Скорость прессования (скорость внедрения модели в суспензию) не должна превышать 0,15 м/с и регулироваться в зависимости от зазора между моделью и боковой внутренней поверхностью камеры прессования.

Предлагаемым способом была получена неразъемная форма из суспензия следующего состава.

Пример . Берут суспенэию следующего состава: 120 см свяэуюшего— гидролиэованного этилсиликата 240 г наполнителя — электрокорунда белого

35 (марки 24 А по ОСТ2-115-71, номер зернистости по ГОСТ 3647-71 М 40) и 5 см гелеобразователя — 15%-го раствора l4 аОН.

Суспенэию после тшательного переме1

40 шивания, заливают в камеру прессования, куда была введена обезжиренная модель (деталь-крышка) иэ легкоплавкого сплава следующего состава,Ъ; Bj 50; Pb 25; бИ 12,5; Cd 12,5 с температурой пла.о 45 вления 68 С, массой 69,7 г.

Сусценэия вместе с заключенной в

I ней моделью подвергается ирессованию

Z под давлением 20 кгс/см .

После выдержки под давлением в течение 3 мин полученная форма вместе с моделью извлекается из камеры прессова» ния. Путем выжигании паров растворителя производится выплавка материала модели. Качество поверхности хорошее, шероховатость на уровне не ниже Р 2,0.

Как показали эксперименты температура пламени при выжигании паров pa soрителя не ниже 800"С, при этом наружная

86548é 6 поверхность керамики при выгорании спирта нагревается до 400 С и выше. Сог- . о ласно способу получают нераэъемную литейную форму, преимущественно для мелких и средних фасонных отливок, которые могут заливаться расплавленным металлом как в одноместной форме и в виде куста (модельный куст оформлен одной запрессовкой модельного ., материала) по аналогии с известным литьем в формы, изготовленные по выплавляемым моделям, т.е. с нанесением на поверхность модели огнеупорного покрытия, состоящего иэ не скольких, 3-10 последовательно наносимых на модель слоев и их сушкой. Экспериментально установлено, что при групповой технологии неравномерность толщины стенки формы не сказывается на качестве формы, поскольку при Шоу-процессе вся поверхность формы покрыта сеткой микротрещин, повышающих технологические свойства формы (податливость, гаэопроницаемость), что практически не отражается на состоянии поверхности отливок. С целью снижения расхода гельобраэуюшей суспенэии, модели, например, можно разбить по.групповой технологии на определенный диаметр камеры прессования (фиг. 3-5).

Кроме того, допускается использовать отходы керамических форм в виде частиц размером 1-10 мм в количестве до 25% от содержания огнеупорной составляющей, что позволяет компенсировать возможное увеличение pacxoga гельобраэуюшей суспенэии. Выплавление модели иэ.легкоплавкой композиции при выжигании даров растворителя, как показали эксперименты, не сопровождается выделением большого количества газотворных составляющих и позволяет сохранить основную массу лег коплавкой композиции для поворотного использования. Распирающее действие легкоплавкой композиции при ее выплав-, лении предотвращается центральным отверстием в модели после снятия ее с наконечника прессуюшего поршняе Остатки композиции в небольших количествах в наиболее удаленных углах формы полностью устраняются при последующем прокаливании (обжиге} литейной формы. Прокаливание (обжиг) литейной формы гарантирует очищение полости формы от остатков модельного материала и обеспечивает на- дежную заливку расплавленного металла.

Заливка форм, подготовленных по предложенному способу, производится по аналогии. с известной заливкой форм, иэготоэленных по выплавляемым моделям с многослойным керамическим покрытием. Под&!3 8 о печи при 1100 С) приведена в таблице 1.

Таблица 1

7,4

8,6

12,4

При выгорании паров растворителя в форме возникают микротрещины и микропоры, которые компенсируют усадку керамики и не оказываются на качестве литья. В данном случае используются составы широко применяемые для Шс у-процесса.

Плотность керамики форм, полученных свободной заливкой и прессованием приведены в табл. 2 и 3.

Таблица 2

320

245

Свободная заливKR суспензии

30

300

Прессование под давлением

Р=20 кгс/см

330

260

Свободная заливка суспензии

Таблица 3

1 165,875

2 150,795

1,93

1,48

1,625

1,99

Прессование суспензии при давлении

P=20 кгс/см

1,48

175,927

1,88

I 6654 готовка формы может быть в двух вариантах: а) прокаливание формы при 900-950 C и охлаждение ее с печью, установка формы в опоку с сухим наполнителем в виде 5 кварцевого песка, нагрев форм вместе с

6 опокой до 400-700 заливка формы; б) установка изготовленной формы (без прокаливания) в опоку с сухим на3 полнителем в виде кварцевого песка, нагрев формы вместе с опокой до температуры не ниже 900 С в печи, выдержка и 7 извлечение опоки из печи, заливка горячей формы (точные режим температуры и времени не указаны, так как они зависят от сплава, размеров отливки и т.д.).

Прочность при испытании на изгиб 6„,, керамических образцов, изготовленных по предложенному способу в соответствии с материалом формы на этилсиликатном свя- 2О зуюшем (пример в описании), кгс/см

В ссыырроом м ссооссттоояянниии и 44,3-4,5

После прокаливания 7,3-7,5

Газотворность форм; изготовленных по предложенному способу, после выгорании паров спирта определялась в трубчатой

865 189

L0 менным выплавлением при этом модели из керамической формы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дошкар ?K. и др. Производство точных отливок. М., "Машиностроение", 1979, с. 78.

2. Там же с 143-151.

3. Авторское свидетельство СССР

M 287241, кл. В 22 С 9/04, 1969.! к.,як с.сдует из габл, 1 и 2 плотность

I:8(i-,мики после выжигания паров ряс Гворн":.ля при прессованип суспензии под давнениекя Р- =20 кгс/см возрастает HQ

LO"! по сравнению со свободной за- 5 ливкой.

Предлагаемь. и способ изготовления литейных фор.,t позволяет: а) улучшить формообразование за счет прессования суспензии вместс с заключен- 10 ной в ней выплавляемой моделью при зафиксированнии ее положения в обойме суспензии; б) применять единую по консистенции суспензию независимо от сложности мо- 15 делей, например с глубокими полостями пазами и т.п., за счет прессования суспензия вместе с заключенной в ней моделью; 1 в) использовать тепло, выделяемое при р0 выжигании паров растворителя из магериала литейной формы, производят выплавление модели одновременно с выжиганием паров растворителя; г) улучшить условия труда, поскольку мелкие частицы присылаемого огнеупорного материала загрязняют атмосферу на рабочих местах; д) исключить стержни и простановку стержней, которые требуют для своего изготовления самостоятельной оснастки; е) механизировать технологический процесс изготовления литейных форм без стержней, которые цля точного фиксцзования в литейной форме должны иляеть эна- .

35 ки, в связи с чем увеличение толшины стенки литейной формы полностью компенсируется:, ж) снизить трудоемкость изготовления литейных форм;

3) уменьшить необходимую производственную плошадь; и) уменьшить расход легкоплавкого выплавляемого материала модели эа счет объема наконечника прессуюшего поршня, на котором фиксируется модель при ее изготовлении в пресс-форме; к) исключить воздействие от расширения модели на стенки литейной формы при выплавлении ее за счет отверстия в мо50 дели, получаемого после снятия с наконечника; л) оформить литниковый канал в процессе прессования суспензии вглесте с заключенной в ней моделью прн пс моши наконечника прес-сующего поршня; м) обеспечить необходимое положение модели и процессе формирсгванпя литейной формы, г.е. в процессе прессования суспензии, и таким образом, снизить разностенность литейной формы из — за смешений модели путем закрепления ее на наконечнике. Например, модель из сплава Вуда тяжелее модели иэ модельного состава на основе парафина и т.п. и введение модели в суспензию без закрепления на наконечнике не обеспечивает необходимого ее положения внутри керамической массы. формула изобретения

Способ изготовления нераэъемных литейных керамических форм по удаляемым моделям, включаюший нанесение на модель самотвердеюшей керамической суспензии с гелеобразователем, удаление модели после формообразования формы, выжигание летучих веществ иэ фонlLI и последуюшее ее прокаливание, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью сокра цения времени изготовления форм, предварительно изготавливают легкоплавкую негазотворную модель в пресс-форме, внутри которой размещен наконечник прессуюшего поршня, который после раскрытия прессформы извлекает модель, а самотвердеюшую с гелеобразователем керамическую суспензию заливают в камеру прессования, в которую погружают наконечник прессующего поршня вместе с моделью и в зафиксированном положении модели в объеме суспензии производят прессование сам оотвердеюшей керамической суспензии, причем после полного отверждения керамической суспензии из камеры прессования удаляют наконечник, прессуюшего поршня, извлекают керамическую форму и поджигают летучие вещества с одновреФиг. 7 фиг. 2

f0

Составитель И. Куницкая

Редактор Т. К еле Техред Т.Маточка Корр ктор М. П(аоо

Заказ 7939/18 Тираж 872 Подписное

В(1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1:! 3035, Москва, Ж-35, Раушская цаб., д. 4/5

Филиал 11Г1П "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4