Способ изготовления армированных керамических форм или стержней и устройство для осуществления способа

Союз СоветскнкСацкапистическивРеспубики ОП ИСАНИЕИЗОЬевЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУда делан изобретений и открытий(7) Заявитель Научно-исследовательский институт специальных способов литья(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АРМИРОВАННЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ИЛИ СТЕРЖНЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБАИзобретение относится к литейному производству, а именно к способам и устройствам для получения керамических форм по постоянным моделям и стержней при производстве отливок. Известно, что керамические формы и стержни при использовании связующих на основе этнлсиликата и органических растворителей получают путем заливки в технологическую оснастку керамической суспензии, которую после частичного за-. твердевания извлекают из оснастки и незамедлительно поджигают для удаления растворителей. После удаления растворителей формы и стержни прокаливают при 850-900 С 11Наиболее близким по технической сущности к описываемому изобретению является способ изготовления армированных керамических форм и стержней, включающий установку армируюшего каркаса в технологическую оснастку, заливку керамической суспензия с органическим растворителем и последующее поджигание паров растворителя 2При удалении растворителей поджиганием горение происходит по поверхностиформы илн стержня, в результате чего 5поверхностный слой нагревается значительно больше., чем внутренние слои. Впроцессе такого удаления газы выходятиз внутренних слоев формы или стержняк поверхности, что приводит к образованию глубоких трещин, часто вызывающихразрушение керамики.Неравномерность нагрева формы приповерхностном выжигании растворителейприводит к возникновению термическихнапряжений, которые также. способствуютобразованию глубоких трещин, короблению формы и снижению размерной точности отливки. Кроме того, при последующей 20 прокалке армированных форм и стержней,вследствие разных значений коэффициентовтермического расширения материалов керамической массы и армируюшего каркаса,происходит коробление и дополнительное3 733848 растрескивание получаемых форм и стержней.В литейном производстве известны форма или стержень, которые для принудительного отсоса газов, образуемых при заливке жидким металлом, содержат армируюший полый перфорированный каркас, один конец которого соединен с отсасывающим устройством 31Целью изобретения является предот вращение разрушения керамики при выжи гании паров растворителя и последующей ее прокалке,Цель достигается тем, что перед установкой каркаса на него наносят легкоплав кое органическое покрытие, а одновременно с выжиганием паров растворителя кар- .- окас нагревают до 570-600 С и осуществляют принудительный отсос продуктов сгорания через полость армирующего каркаса. 20 Для осуществления способа по описываемому изобретению используют устройство, содержащее армирующий полыйперфорированный каркас, одиН конец которого соединен с отсасываюшим устройством,в полости каркаса установлен электронагреватель.Для изготовления армированной керамической формы или стержня в технологичес-"0кую оснастку устанавливают армирующийполый перфорированный каркас, на который предварительно наносят легкоплавкоеорганическое покрытие. Полость каркасасоединяют с источником вакуума, а электронагреватель с источником питания.Затем в оснастку заливают керамическуюсуспензию по известной технологии.После частичного затвердения керами"ческую форму или стержень извлекают изоснастки, включают электронагреватель,поджигают наружную поверхность формыили стержня и вакуумируют внутреннююполость каркаса. Зч счет вакуумированияпродукты сгорания удаляются через внутренние полости каркаса.Учитывая температурный режим нагрева поверхности при поджигании раство.рителя, для исключения возникновениятермических напряжений, по предлагаемо ф 0му способу каркас фооомы (стержня) нагревают до 570-600 С со скоростьюо40-50 в 1 мин с тем, чтобы обеспечитьнагрев каркаса до указанной температурыза 10 15 мин, с целью обеспечения55одинафовых темпежт ур наружных и внутренних слоев фор 11 ь 1 (сгержня) в процессе удаления продук 1 он с гщипия,Благодаря опла влеьчпо легкоплавкогослоя образуется зазор между каркасоми телом формы (или стержня), которыйпри последующей операции прокалки компенсирует влияние разности значенийкоэффициентов термического расширенияматериалов формы или стержня и каркаса,тем самым предотвращает коробление иразрушение формы и стержня. Такаятехнология позволяет обеспечить равномерное удаление газов и исключает образование глубоких трещин в материалеформы и стержня. Кроме того, нагреваниекаркаса при удалении паров растворителяуравновешивает температуру наружныхповерхностей формы или стержня, чемзначительно снижает их коробление, вследствие более равномерного распределениятемпературы по объему формы или стержнявПо окончании удаления паров растворителя форму или стержень прокаливаютпо известной технологии, а затем заливают расплавом с получением отливок.На чертеже показано устройство дляосуществления способа по описываемомуизобретению,Устройство состоит из размещаемоговнутри керамической формы 1 (стержня)металлического полого каркаса 2, который перфорирован отверстиями 3. Внутрикаркаса на изоляторах 4 размещен проволочный нагреватель 5, подключенныйк источнику тока (источник тока не показан). Один конец полого каркаса закрыт пробкой 6, а другой снабжен патрубком 7 для соединения с отсасывающейустановкой. Наружную поверхность каркаса покрывают слоем легкоплавкого материала (например, парафина); выводынагревателя из каркаса 2 загерметизированы. После изготовления полого каркаса 2,например сварной конструкции,из металлических труб, его перфорируют отверстиями 3 диаметром 2-3 мм и устанавливают внутри его нагреватель 5 например нихром на изоляторах 4, например,из меканита с зазором относительно стенок труб, а затем на наружную поверхность каркаса наносят тонкий слой (23 мм ) легкоплавкого вещества, напримерпарафина,По предлагаемому способу полученыкерамические стержни весом 76 кг, состоящие из прямоугольной знаковой частии трех фигурных выступов, оформляющих0,6 08 0,3 Предла гаемый 0,4 40 питниковую чашу оснастки и два ее рабочих гнезда,Аналогичные керамические стержни изготавливали известным способом, включающим удаление паров растворителей Известный(без вакуумирования и нагревания каркаса) Предлагаемый способ позволит значительно уменьшить коробление получаемых форм (стержней), их усадку и количество глубоких трещин на поверхности, а следо вательпо повысить качество получаемых керамических форм (стержней).Стержни, изготовленные по предлагае мому способу, устанавливались в жидко- стекольные песчаные формы, которые 30 заливались сталью 15 Л нри 1540- 1600 С.Получение отливки весом 530 кг соответствовали 3-4 классу точности, чистотаповерхностей, оформляемых кера- з 5 мическим стержнем.- 4-6 классу, что дозволило полностью исключить механическую обработку рабочих гнезд- отливок кокилей,формула изобретения 1, Способ изготовления армированныхкерамических форм или стержней, включаюший установку армируюшего пологокаркаса в технологическую оснастку,заливку керамической суспензии с органическим растворителем и последующее50поджигание паров растворителя, о т л иподжнганием наружной поверхности стержня, но без вакуумирования и нагревания каркаса.Сопоставительные данные представлены в таблице,ч а ю ш и й с я тем, что, с цельюпредотврашення разрушения керамики привыжигании паров растворителя и последуюшей ее прокалке, перед установкойкаркаса на него наносят легкоплавкоеорганическое покрытие, а одновременнос.выжиганием паров растворителя каркас нагревают до 570-600 С и осуществляют принудительный отсос продуктовсгорания через полость армируюшеж каркаса.2. Устройство для осуществленияспособа по п. 1, содержащее армируюший полый перфорированный каркас, одинконец которого соединен с отсасываюшимустройством, о т л и ч а ю ш е е с ятем, что в полости каркаса установленэлектрона греватель.Источники информации,принятые в внимание при экспертизе1, Иванов Б, Н. и Зарецкая Г. М.Литье в керамические формы по постоянным моделям, М., "Машиностроений,"1975, с. 5, 29.2, Патент франции % 1277427,кл, В 22 С, 1961,3. Медведев Я, И. Газы в литейнойформе, М., Машиностроение," 1965,с. 216.Составитель. Ю. ВулетовРедактор.В. Трубченко Текред М. Петко Корректор Н; СтецЗаказ 1959/16 Тираж 889 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитете СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушскаа наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4