Способ изготовления литейных форм по легкоплавким моделям

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоцналмстнческккРеспублик и 891203(51) М. Кл. с присоединением заявки Рй -В 22 С 9/04 Гооударствеииый комитет(26) Рриорнтет по делам изабретеиий и открытий(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПО ЛЕГКОПЛАВКИМ МОДЕЛЯМИзобретение 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 терморе 1 О активной смеси в пресс-формах, подогреваемых одновременно с прессованием Г 1Недостатками способа изготовления форм является необходимость нагрева)5 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 поверхностьоблицовочного слоя и нагрев полуформы. При этом в качестве наполнительной смеси используют муллит(ЗА 10 810 ), а в качестве облицовочного слоя-термостойкий органо-силикатный материал, При этом уплотнение наполнительной смеси осуществляют давлением 40-160 кгс/см, а наг- .рев полуформы до 600-700 С 1.21.Недостатком способа являются затраты тепла, связанные с нагревом полуформ до 600-700 С,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатуявляется способ изготовления литейных форм по легкоудаляемым моделям,выполненным из замороженной воды,включающий нанесение формовочной смеси на модель,выплавление модели ипрокаливание формы 3 .Однако такой способ не нашел применения, так как не позволяет получать форму нужных геометрических45 размеров из-за непрерывного оплавления моделей и трудоемок,Цель изобретения - упрощение процесса и обеспечение геометрическихразмеров отверждаемой формы.Поставленная цель достигается тем,что модель устанавливают в пресс-камеру, наносят формовочную смесь измедного порошка и ортофосфорной кислоты в соотношении 5,0-5,2:1 и прессуют,1 а Фиг, 1 изображена установкамодели в камеру прессования; наФиг. 2 - облицовывание модели смесьюмедного поро 1 шса с ортофосфорной кислотой путем прессования смеси прес -сующим поршнем; на фиг. 3 - выталкивание Формы вместе с моделью из камеры прессования при помощи выталкивателя, на котором размещают модельдля формообразования Формы; на Фиг.4 выплавление модели за счет выделяемогб тепла в процессе химической реакции; на фиг. 5 - литейная Форма сполостью после выплавления модели. 25Выбор медного порошка объясняетсяследующим.Известна группа металлов, порошкикоторых взятые в смеси с ортофосфорной кислотой образуют композиции,твердеющие при комнатной температуре:Му, Бп, СЙ, Ч, 1,а, МЬ, М, Ге, Сы,Та, Мп, А 1.Из перечисленных металлов для изготовления литейных форм по предла 35гаемому способу не представляют интереса порошки металлов, имеющихпизкую температуру плавления -Мя,Еп,СЙ, порошки дорогостоящих металлов -1), Та, порошки металлов, которые40интенсивно окисляются на воздухе.аи порошки металлов бурнореагирующихс ортофосфорной кислотой, например,Мп, Ге, А 1.Известно, что медь и железо являются традиционными и наиболее приемлемыми материалами для кокилей,в ли-тейном производстве при изготовленииотливок из сплавов на основе железатугоплавких металлов (Х,МО,ИЬ).Приприготовлении смеси железного порошкамарки Ш 21 ГОСТ 9849-74 с ортофосфорной кислотой и алюминиевого порошка сортофосфорной кислотой происходилабурная реакция, сопровождающаяся выделением газа и тепла, при этом смесь 55вспенивалась.Для данного способа изготовлениялитейных Форм наилучшим металлом является медь, поскольку она позволяет получить отвержденную форму дотого, как ледяная модель потеряетгеометрические размеры и обеспечивает, как показали эксперименты, нагрев формы за счет химической реакции.Кроме того, медь обладает болеевысокой теплопроводностью по сравнению с железом, а это свойство способствует получению качественной отливки. По окончании химической реакциилитейная форма из медного порошка всочетании с ортофосфорной кислотойбудет готова, издает характерный металлический звук (т,е. звенит),Способ осуществляется следующимобразом,П р и м е р 1. Материал формымедный порошок с размером частиц диаметром 0,05-0,0 б 3 мм. Масса порциимедного порошка 500 г. Масса порцииортофосфорной кислоты 11 РОд - 100 г.В пресс-форму (использовали алюминиевую пресс-Форму для выплавляемых моделей) заливали пресную водуи устанавливали в морозильную камеру (не показаны), После замораживания воды пресс-Форму разбирали иизвлекали ледяную модель, Изготовленную модель 1 устанавливали в камерупрессования 2 диаметром 80 мм, а затем на модель наносили подготовленную смесь, которую подвергали прессованию прессующим поршнем 3 на ручномпрессе (последний на рисунках не показан),После извлечения формы из камерыпрессования, форма нагревалась засчет химической реакции в смеси, врезультате чего ледяная модель выплавлялась, а ее остатки извлекалисьиз 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 СЧП 5-32 массой 100 г при1350 С (деталь-кулачок) . Качество литой поверхности хорошее на уровнеЕЕ 0 р 5). После разрушения Формы иизвлечения отливки материал Формыпоступал в переплав,П р и м е р 2. Материал формы-мед.ный порошок с размером частиц диаметром Оь 05-0063 ммМасса порции медного порошка 495 гМасса порции ортофосфорной кислоты Н 5 РО, 95 г,Аналогично примеру 1 изготавливали форму, В изготовленную форму зали891203 ТаблицаВремя 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 Рг 20 ( ч 5).Так модель отливки пхвостовик массой 85 г (вместе с пресс-формой масса равна 2305 г) из замороженной 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 КСПс использованием хромель-копелевой термопары при скорости протяжки бумаги 600 мм/ч. Прибор отградуирован на интервал температур от в 1 до +100 С.Масса порции медного порошка г.Масса порции ортофосфорной кислоты - , 100 г.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 бытьудалена из полости формы.Эксперименты показали, что в отверстии на глубине 10 мм литейнойФормы температура достигает 85 С,примерно, через 18-20 мин, Замертемпературы производился ртутньмтермометром.При. соотношении медного порошка и10 ортофосфорной кислоты менее 5,0:неоправданно увеличивается расходортофосфорной кисЛоты, Поскольку выделяемое в результате химическойреакции тепло необходимо еще исполь 1 Э зовать для выплавления (или частичнрго оплавления) модели, на что требуется некоторое время, то чрезмерноинтенсифицировать химическую реакциюнецелесообразно.20 Основанием для указанного вышеограничения параметров послужила серия экспериментов по изготовлениюлитейных Форм по предлагаемому способу.2 Реализация способа для изготовле;ния Форм согласно изобретению позволяет использовать тепло, выделяемоепри химической реакции мели с ортофосфорной кислотой, для выплавленияЗО ледяных моделей и, тем самым, повысить эффективность способа за счеттого, что отверждение рабочей поверхности формы происходит раньше,чем ледяная модель потеряет геометрические размеры, повысить плотностьлитейных 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 О 5 20 25 Темпера 34 гура, оС 26 3236 44 48 50 Таблица 3 Время от начала отсчета,15 20 25 27 мин Температура, оС 26 30 32 36 40 44 48 50 52 Формула изобретения 30 35 ВНИИПИТираж 872Филиал ППг, Ужгоро 4 Ъг г Заказ 11086/11 Подписное"Патент",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 экспертизе1. Авторское свидетельство СССР11 9999, кл. В 22 С 9/04, 1950.2, Авторское свидетельство СССРР 667316, кл. В 22 С 9/00, 1977.3, Литье по выплавляемым моделям,Под ред, Шкленника Я. И. и Озерова В, А Инженерная монография, М.,