Способ изготовления литейных форм по легкоплавким моделям

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРС НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцналмстнческкк

Республик

liii891203 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 04.01.80 (21) 2864274/22-02 (51) М. Кл. с присоединением заявки РЙ—

В 22 С 9/04

1всударстввииый комитет (26) Приоритет по делам изабретеиий

И OTKPblTIIII

Опубликовано 23.12.81. Бюллетень №47

Дата опубликования описания 25.12.81 (5З) УДК 621. 744.3:62!.74 ° 045 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. П. Кузнецов, B К. Гребешков, В. Г; Овсянников и Б. В. Солодовников! (71} Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

ПО ЛЕГКОПЛАВКИМ МОДЕЛЯМ

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления литейных форм.

Известен способ изготовления форм для точного литья из кварцевого песка в пресс-формах с применением высокого давления, характеризующийся тем, что форму изготавливают из песчаной смеси на крепителе из терморе1О активной смеси в пресс-формах, подогреваемых одновременно с прессованием 1,11.

Недостатками способа изготовления форм является необходимость нагрева15 ния смеси (что связано с затратами тепла для отверждения формы и невозможность изготовления неразъемной литейной формы.

Известен также способ изготовле-. ния полупостоянных литейных полуформ включающий заполнение молельно-опочной оснастки наполнительной смесью, уплотнение ее, извлечение модели, нанесение на рабочую поверхность облицовочного слоя и нагрев полуформы. При этом в качестве наполнительной смеси используют муллит (3A1 О . 9.SiО ), а в качестве облицовочного слоя †термостойк органо-силикатный материал. При этом уплотнение наполнительной смеси осуществляют давлением 40-160 кгс/см, а наг- . рев полуформы до 600-700 С 12).

Недостатком способа являются затраты тепла, связанные с нагревом полуформ до 600-700 С.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления литейных форм по легкоудаляемым моделям, выполненным из замороженной воды, включающий нанесение формовочной смеси на модель,выплавление модели и прокаливание формы 3) .

Однако такой способ не нашел применения, так как не позволяет получать форму нужных геометрических

891203

4S размеров из-за непрерывного оплавления моделей и трудоемок.

Цель изобретения — упрощение процесса и обеспечение геометрических размеров отверждаемой формы.

Поставленная цель достигается тем, что модель устанавливают в пресс-камеру, наносят формовочную смесь из медного порошка и ортофосфорной кислоты в соотношении 5,0-5,2:1 и прессуют. !

1а фиг. 1 изображена установка модели в камеру прессования; на фиг. 2 — аблицовывание модели смесью медного паро шса с артофосфорной кислотой путем прессования смеси прес— сующим поршнем; на фиг. 3 — выталкивание формы вместе с моделью из камеры прессования при помощи выталкивателя, на котором размещают модель для формообразования формы; на фиг.4выплавление модели за счет выделяемого тепла в процессе химической реакции; на фиг. 5 — литейная форма с полостью после выплавления модели. 25

Выбор медного порошка объясняется следующим.

Известна группа металлов, порошки которых взятые в смеси с ортафосфорной кислотой образуют композиции, твердеющие при комнатной температуре:

Mg, Zn, Cd, V, Lа, Nb, Ni, Fe, Cu, Та, Мп, Al.

Из перечисленных металлов для изготовления литейных форм по предла35 гаемому способу не представляют интереса порошки металлов, имеющих низкую температуру плавления -Мя,Zn, СЙ, порошки дорогостоящих металлов—

Nb Та, порошки металлов, которые

40 интенсивно окисляются на воздухе-1.а и порошки металлов бурнореагирующих с артофосфорной кислотой, например, Мп, Fe, Al.

Известно, чта медь и железо являются традиционными и наиболее приемлемыми материалами для кокилей,в ли-. тейном производстве при изготовлении отливок из сплавов на основе железа тугоплавких металлов (W,Мо,Nb).При приготовлении смеси железного порошка марки ШР1 ГОСТ 9849-74 с ортофосфорной кислотой и алюминиевого порошка с ортофосфорной кислотой происходила бурная реакция, сопровождающаяся выделением газа и телла, при этом смесь 55 вспенивалась.

Для данного способа изготовления литейных форм наилучшим металлом является медь, поскольку она позволя— ет получить отвержденную форму до того, как ледяная модель потеряет геометрические размеры и обеспечивает, как показали эксперименты, нагрев формы за счет химической реакции.

Кроме того, медь обладает более высокой теплопроводностью по сравнению с железом, а это свойство способствует получению качественной отливки. По окончании химической реакции литейная форма из медного порошка в сочетании с ортофосфорной кислотой будет готова, издает характерный металлический звук (т.е. звенит) .

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Материал формымедный порошок с размером частиц диаметром 0,05-0,0б3 мм. Масса порции медного порошка 500 r. Масса порции ортофосфорной кислоты 11 3РО д — 100 r .

В пресс-форму (использовали алюминиевую пресс-форму для выплавляемых моделей) заливали пресную воду и устанавливали в марозильную камеру (не показаны). После замораживания воды пресс-форму разбирали и извлекали ледяную модель, Изготовленную модель 1 устанавливали в камеру прессования 2 диаметром 80 мм, а затем на модель наносили подготовленную смесь, которую подвергали прессаванию прессующим поршнем 3 на ручном прессе (последний на рисунках не показан) .

После извлечения формы из камеры прессования, форма нагревалась за счет химической реакции в смеси, в результате чего ледяная модель выплавлялась, а ее остатки извлекались из полости формы 4 выталкивателями 5.

После этого форма сушилась и прокаливалась при 800 С в течение 0,5 ч.

В полость б изготовленной формы залива-. ли чугун СЧП5-32 массой 100 г при

1350 С (деталь-кулачок) . Качество литой поверхности хорошее на уровне

RZ j0 jv 5) . После разрушения формы и извлечения отливки материал формы поступал в переплав.

Пример 2. Материал формы-медный порошок с размером частиц диамет. ром 0,05-0,063 мм.

Масса порции медного порошка 495 г

Масса порции артофосфорной кислоты Н Р0,1 95 г.

Аналогично примеру 1 изготавливали форму. В изготовленную форму зали891203

Таблица 1

Время от начала отсчета, 120 160 215 265 315 370 420 470 515 570 635 сек

Масса оттаявшей

1 5 2 2,5 3 3,5 4 воды, г 1

4,5 5

5,5 6 вали алюминиевый сплав АЛ 2 массой

30 г при 690 С (деталь-кулачок) .

Качество литой поверхности хорошее на уровне Rz 20 (p 5).

Так модель отливки "хвостовик" массой 85 r (вместе с пресс-формой масса равна 2305 г) из замороженной

С7 пресной воды при "18 С после извлечения из пресс-формы имела гладкую поверхность. Потери массы модели

"хвостовик в результате оплавления при температуре окружающей среды 20 С представлены в табл. 1.

Скорость повышения температуры опытного образца литейной формы из смеси медного порошка и ортофосфорной кислоты измерялась на приборе

КСП-4 с использованием хромель-копелевой термопары при скорости протяжки бумаги 600 мм/ч. Прибор отградуирован на интервал температур от †1 до +100 С.

Масса порции медного порошка500 г.

Масса порции ортофосфорной кислоты — 100 r.

Соотношение масс 5:1 (табл. 2).

Масса порции медного порошка

495 г.

Масса порции ортофосфорной кислоты — 95 г.

Соотношение масс 5,2:1 (табл. 3), Выбор соотношения меди и ортофосфорной кислоты продиктован тем, что если оно более 5,2:1, то замедляется химическая реакция, а следовательно, возрастает продолжительность процесса отверждения литейной формы и выделения тепла, используемого для выплавления (или частичного оплавления) модели. При частичном оплавлении по внешнему контуру она может быть удалена из полости формы.

Эксперименты показали, что в отверстии на глубине 10 мм литейной формы температура достигает 85 С, примерно, через 18 — 20 мин, Замер температуры производился ртутньм термометром.

При- соотношении медного порошка и

t0 ортофосфорной кислоты менее 5,0:! неоправданно увеличивается расход ортофосфорной кисЛоты. Поскольку выделяемое в результате химической реакции тепло необходимо еще исполь % зовать для выплавления (или частичнрго оплавления) модели, HG что требуется некоторое время, то черезмерно интенсифицировать химическую реакцию нецелесообразно.

20 Основанием для указанного выше ограничения параметров послужила серия экспериментов по изготовлению литейных форм по предлагаемому способу.

П Реализация способа для изготовле,ния форм согласно изобретению позво— ляет использовать тепло, выделяемое при химической реакции меди с ортофосфорной кислотой, для выплавления щ ледяных моделей и, тем самым повысить эффективность способа за счет того, что отверждение рабочей поверхности формы происходит раньше, чем ледяная модель потеряет геометрические размеры, повысить плотность литейных форм, поскольку между спрессованными частицами протекает химическая реакция и улучшить теплоотвод от эатвердевающей отливки, полученной в медной форме, изготовленной по предлагаемому способу.

891203

Таблица 2

Время от начала отсчета, мин!

20 25

Темпера34 тура, С 26 32

36 42

48

Таблица 3

Время от начала отсчета, 1О

l5 20 25 27 мин

Температура, оС 26 30 32 36 40 44 48 50 52

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 11086/ll

Тираж 872 Подписное

Филиал ППП "патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ изготовления литейных форм по легкоплавким моделям, включающий нанесение формовочной смеси на модель, выполненную из замороженной воды, выплавление модели и прокаливание формы, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью его упрощения и обеспечения геометрических размеров отверждаемой формы, модель устанавливают в пресс-камеру, засыпают формовочную смесь из медного порошка и ортофосфорной кислоты в соотношении 5,0-5,2:1 и прессуют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ! - 91999, кл. В 22 С 9/04, 1950.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 667316, кл. В 22 С 9/00, 1977.

3, Литье по выплавляемым моделям.

Под ред, Шкленника Я. И. и Озерова В, A., Инженерная монография, M., "Машиностроение", 1971, с. 126.