Способ изготовления отливок по удаляемым моделям

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 В 22 С 9/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Челябинский политехнический институт им, Ленинского комсомола(56) Авторское свидетельство СССРВ 916043, кл. В 22 С 1/00, 1980,Авторское свидетельство СССРВ 282609, кл. В 22 С 9/04, 1968.(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВОК ПОУДАЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ(57) Изобретение относится к способам изготовления отливок по удаляемым моделям. Цель изобретения - повышение производительности изготовления отливок за счет интенсификацииопераций прокаливания оболочек, охлаждения отливок и их очистки от керамики и повышения твердости металИзобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению отливок по удаляемым моделям.Цель изобретения - повышение производительности изготовления отливок за счет интенсификации операций прокаливания оболочек, охлаждения отливок и их очистки от керамики и повышения твердости металла отливок иснижения глубины обезуглероживания металла отливок.В качестве обсыпки и опорного наполнителя нового формовочного матела отливок и снижения глубины обезуглероживания металла отливок. Оболочку после нанесения суспенэии обсыпают отходом процесса графитацииэлектродной продукции (ОПГЭП), наоснове кремния и его диоксида с содержанием 20.40 мас,Х карбидакремния. Оболочку также формуют крупной фракцией ОПГЭП. ТеплопроводностьОПГЭП 0,71, 16 Вт/(м К), размер зерен для обсыпки первого слоя формы0,10,315 мкм, для второго и последующего 0,3151,5 мм, а дляопорного наполнителя 610 мм. Благодаря высокой теплопроводности, малому насыпному весу (630-800 кг/м)и черному цвету интенсифицируетсяпрокаливание форм и охлаждение металла. Создание в форме защитной атмосферы снижает обезуглероживаниеотливок, а быстрое охлаждение повьгшает их твердость, ОПГЭП образуетсяпри совместном обжиге кварцевогопеска и кокса при 29733273 К втечение 1012 суток, 4 табл,риала используют отход процесса графийации электродной продукции (ОПГЭП),ОПГЭП образуется при совместном обжиге кварцевого песка и кокса при 29733273 К в течение 1012 сут. Предлагаемый формовочный материал не имеет полиморфных превращений, прочный, высокоогнеупорный. ОПГЭП на основе кремния и его диоксида содержит 2040 Ж карбида, кремния. Содержание в ОПГЭП менее 202 810 не обеспечивает преимуществ способа, а при содержании ЯС более 407. увеличивается брак электродной продукции,23 4 ОПГЭП в качестве обсыпки и опорного наполнителя позволяет значительно сократить время охлаждения отливок после заливки так как при температуре более 973 К решающую роль в передаче тепле играет лучистый теплообмен. Структура формооболочки и опорного наполнителя с порами, увеличивающнмися по размеру от облицованных слоев к наполнителю эа счет выбора рационального зернового состава обсыпочного материала, обеспечивает создание направленного и интенсивного теплового потока от границы металл - форма. Высокая скорость отвода тепла обеспечивает быструю кристаллизацию металла. В поры оболочки металл практически не проникает, так как на интенсивно охлаждающейся поверхности формы он теряет жидкотекучесть. Отливки, полученные по предлагаемому способу, имеют высокую размерную точность и чистую поверхность без пригара. После охлаждения отливок керамика с 90 Х их поверхности удаляется на выбивной решетке. Выщелачивание необходимо только для удаления керамики из отверстий. Так как обсыпочный материал и опорный наполнитель - ОПГЭП длительное время прокаливается в процессе графитации при температурах, значительно превышающих температуры прокалки и заливки оболочковых форм, и по химическому составу близок к составу затвердевшего связующего, процессы спекания отсутствуют, поэтому керамика в полостях отливок не содержит труднорастворимых в щелочи соединений и удаляется в течение 23 ч. з14704основного продукта процесса графитации и повышается брак отливок по газовым раковинамТеплопроводность ОПГЭП, используемого в качестве материала обсыпки и5опорного наполнителя, составляет0,70 1, 16 Вт/(м К) и обеспечивается всеми составляющими отхода, ОПГЭПс теплопроводностью менее 0,7 Вт/(м К) 10не обеспечивает высокой скорости нагрева и охлаждения оболочек, а теплопроводность более 1,16 Вт/(м К)приводит к появлению дефекта отливок "недолив". Отход процесса графитацииэлектродной продукции представляетсобой смесь спеченных частиц порошкаи пыли черного цвета. Черный цветоболочки и опорного наполнителя иструктура оболочки, создаваемая зерновым составом при температурах прокалки и заливки, способствует интенсификации .передачи тепла.Отход процесса графитации, используемый в качестве обсыпочного материала, хорошо смачивается связующим наоснове этилсиликата и жидкого стекла. ОПГЭП - пористый материал с насыпным весом 630-800 кг/м,Использование для первого слоя З 0формы зерен 0,10,315 мм обусловлено. следующим. размер зерна менее0,1 мм не обеспечивает достаточнойпрочности облицовочного слоя формыиз-за растрескивания оболочки присушке. Частицы зерен более 0,315 ммснижают качество поверхности отливоки их точность. Выбор для второго ипоследующих слоев размера частиц обсыпочного материала 0,3151,5 ммсвязан с условием обеспечения минимальной пористости на контакте слоев,частицы больше 1,5 мм увеличиваютпористость контакта, что приводит кснижению прочности формы, частицыменее 0,315 мм не обеспечивают армирования слоя суспензии, что ведет кего разрушению из-за образования трещин. Размер частиц обсыпочного материала 1,5-5,5 мм обусловлен требованиями к опорным слоям формы: частицыменее 1,5 мм не обеспечивают высокойтермостойкости, частицы более 5,5 ммне удерживаются связующим на поверхности формы5фракционный состав опорного наполнителя 6,0 10,0 мм обеспечиваетвысокую теплопроводность и газопроницаемость. Использование частиц менее 6,0 мм снижает газопроницаемость опорного наполнителя, частицы больше 10,0 мм не применяются, так как не могут обеспечить плотную .равномерную засыпку.Повышение производительности труда достигается за счет сокращения цикла прокалки оболочек и интенсифи-кации охлаждения отливок, уменьшения продолжительности операции выбивки и очистки отливок от керамики.Время прокалки оболочек на основе ОПГЭП в опорном йаполнителе ОПГЗП уменьшается с 4,0 до 1,02,5 ч за счет быстрогс,и равномерного прогрева оболочковых форйс40 5 14704За счет интенсивного отвода тепла от отливки. оболочкой и опорным наполнителем достигается значительное уменьшение или полная ликвидация5 обезуглероженного слоя, измельчение зерна отливок, что ведет к повышению твердости, износостойкости поверхности отливок, увеличению срока их эксплуатации. Кроме того, достигается экономия жаростойких материалов и электроэнергии, так как сокращается длина конвейеров в зоне прокалки и охлаждения.Использование ОПГЭП обеспечивает 16 утилизацию отходов процесса графитации, количество которых достигает 100000 т ежегодно.Способ осуществляют следующим образом. 20На модели отливок сложной конфигурации наносят последовательно четыре слоя покрытия, используя этилсиликатную суспензию следующего состава, Х:Этилсиликат9,85 БЭтиловый спирт 9,79Соляная кислота 0,29Вода 1,96Вязкость суспенэии для первого слоя 110 по ВЗ, для второго, третьего З 0 и четвертого 60 . Сушка каждого слояП3 ч, с = 20-22 С и влажность 70-803.Химический и фракционный составы обсыпочного материала приведены в табл. 1.После удаления-моделей оболочки заформовывают при вибрации в наполнитель..Состав наполнителя приведен в табл. 2Скорость нагрева формооболочек при прокалке и скорость охлаждения отливок определяют с помощью набора хромель-алюминиевых термопар, подключенных к прибору КСПс автома 45 тической записью,Одновременно с формооболочками изготавливают стандартные образцы для испытания прочности, газопроницаемости и термостойкости по известным методикам. 23 6Результаты испытаний приведены в табл. 3.Продолжительность операций прокалки, охлаждения и очистки отливок от керамики, а также качество получаемых отливок в зависимости от способа их изготовления определяются по стан-, дартным методикам и приведены в табл. 4.Способ позволяет сократить процесс изготовления отливок при одно .:ременном повышении качества литья. Стоимость отливок снижается засчет использования в качестве обсыпочного материала и опорного наполнителя более дешевого материала - отхода процесса графитации электродной продукции.Одновременно решается задача утилизации отходов.Формула изобретенияСпособ изготовления отливок по удаляемым моделям, включающий изготовление оболочковой формы путем послойного нанесения суспензни, обсыпку каждого слоя теплопроводным материалом, прокаливание и заливку в опорном наполнителе, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности изготовления отливок за счет интенсификации операций прокаливания оболочек, охлаждения отливок и их очистки от керамики и повышения твердости металла отливок и снижения глубины обезугле- роживания металла отливок, в качестве обсыпочного материала и опорного наполнителя используют отход процесса графитации электродной продукции на основе кремния и его диоксида с содержанием 2040 мас.7, карбида кремния, при этом отход имеет темплопроводность 0,70 1, 16 Вт/(мК) и размеры зерен для первого слоя покрытия О, 1..0,315 мм, для второго и последующих слоев 0,3151,5 мм, а для опорного наполнителя 610 мм,1470423 Таблица 1 Материал обсыпки по слоям Состав обсыФракционный Теплопроводность обсыпочпочного масостав по слоям,мм 1 2 териала,мас,Хного материала 1 ки карбидкремния кремний и его диокснд Отход процесса графитации электродной продукции 0,70 0,315 0,315 О) 315 80 Табдацв 2 6 8 роцессе треб д а ц осте Ие, дра т ефордйцня5 в 8 2 О 5;6 10 О 54 0 О 5,2 0 0 ь И, Куницкаяидык Коррект остав ехред. Муска р Н. Тупица Заказ 1415/12 . Тираж 710ВНИИПИ Государственного комитета по изобретен113035, Москва, 3-35, Рауьская одписно ГКНТ ССС и открытиямб.д, 4/ Гагарина,10 издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро Производстве ВариантизготовленияоболочЬардеецзготодевиадаеох 16 2 18 3 19 4 20 Оед одаОтходфатеТо д 47 5 5 Э 6,2 7,4 7 5