Способ изготовления оболочковых форм

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик и 1948530(22) Заявлено 040181 (21) 3232365/22-02с присоединением заявки Нов(511 М. Кл.з В 22 С 9/04 Государственный комитет СССР ио делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам изготовления оболочковых форм, получаемых по выплавляемым моделям.Известен способ изготовления оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям, включающий нанесение многослойного покрытия путем погруже.ния модельного блока в суспензию, Обсыпку его кварцевым песком, сушку оболочки на воздухе и в атмосфере газообразного аммиака, а также выплавление модельного состава и прокаливание Форм 11). Нанесение многослойного покрытия на модельный блок осуществляют слеДующим Образом. МОДельный блок погружают в суспензию, состоящую иэ гидролизованного раствора этилсиликата и пылевидного кварца, вынимают и поворачивают в различных направлениях для стекания суспенэии, после чего опускают в "кипящий" слой облицовочного материала на 3-5 с и направляют на сушку. Сушат первый слой покрытия сначала на воздухе при 20-24 С в течение 30-60 мин, затем в атмосфере газообразного аммиака при атмосферном давлении и 20-24 оС в течение 10-20 мин, затем на воздухе при 20-24 оС в течение 20- 30 мин. После этого аналогично первому слою наносят следующие слои покрытия (обычно 4-5 слоев). Для выплавления модельного состава из оболочковой формы последнюю погружают в воду или в модельный состав, нагретые до 96-100 ОС. После выплавления модельного состава оболочковые Формы прокаливают при 900-950 оС в течение1-3 ч. Недостатком этого способа изготовления оболочковых Форм является то,что кваРцевый песок, применяемый вкачестве обсыпочного материала, принагревании претерпевает ряд полиморф"ных превращений, каждое из которыхпротекает, с различной Скоростью и 20 существенно отличающимися линейнымиизменениями, что часто приводит квозникновению микро- и макротрещинв оболочковой форме и к ее разрушению. Низкая термостойкость оболочковых ФоРм, изготовленных данным спОсобом, увеличивает вероятность брака литья по эасорам.Известен также способ изготовления оболочковых Форм для литья повиплавляемым моделям, при которомв качестве обсыпочного материалапорит состава: 70 фракции 2-2,5 мм,30 фракции до 1 мм, для четвертогослоя - зернистый шамот Фракции до1 мм. После выплавления модельногосостава в горячей воде с температурой 96-100 дС, оболочковые форвыпрокаливают при 850-900 фС в .,течение 1,5 ч.Одним из преимуществ данного способа изготовления оболочковых формявляется то, что развитая поверхностьи низкая кажущаяся плотность (0,40,7 г/смз) пористого аглопорита позволяет единице массы связующего удерживать крупное зерно и наращивать водин прием большую толщину слоя оболочки.Недостатком этого способа изготовления оболочковых форм является то,что использование в качестве материала обсыпки аглопорита недостаточноэффективно препятствует распространению образующихся трещин в процессепрокаливания оболочковых форм,Целью изобретения является повышение качества поверхности отливокэа счет уменьшения растрескиванияпокрЫтия .оболочковых Форм, получаемых по выплавляемым моделям,Это достигается тем, что в способе изготовления оболочковых Форм, пблучаемых по выплавляемым моделям,включающем нанесение на модельныйблок многослойного покрытия, обсцпкуего огнеупорным материалом, сушкуоболочки, выплавление из нее моделей ипрокаливание оболочкинамодельнцй блокнаносят промежуточный слой путем погружения его в суспензию,которую предварительно вспенивают инертным газомили сухим воздухом под давлением1320-1520 гпа в течение 10-15 с споследующей сушкой этого слоя покрытия.Способ изготовления оболочковыхформ для получения отливок по выплавляемым моделям осуществляетсяследующим образом. Модельный блок погружают в суспензию, состоящую иэ гидролиэованного раствора этилсиликата и пыле- видного кварца, затем вынимают его ,и поворачивают в различных направлениях для стенания суспензии, после чего обсыпают кварцевым песком в установке "кипящего слоя"После сушки на воздухе при 20-22 С в течение 1-3 ч первого слоя покрытия наносят таким же путем второй слой покрытия с последующей его сушкой. Затем на модельный блок наносят третий слой покрытия, который получают путем погружения модельного блока на 3 с в суспенэию, предварительно вспененную аргоном или сухим воздухом) под давлением 1320- 1520 гПа в течемъ 10-15 с, извлечедля Формирования одного из слоев покрытия оболочковых форм применяют пластинчатую слюду 23. При изготовлении по данному способу.оболочковых форм модельные блоки погружают в суспензию, состоящую5 иэ гидролизованного раствора этилсиликата и пылевидного кварца. затем блок вынимают и поворачивают в разных направлениях для стекания суспенэии, после чего обсыпают 10 кварцевым песком. После сушки на воздухе первого слоя покрытия при 20-22 С в течение 1-3 ч наносят таким же путем второй и третий слои покрытия с последующей их сушкой. 15 Затем на модельный блок наносят четвертый слой суспензии и обсыпают его слюдой в ниде удлиненных пластин размером 3-10 мм, тем самым армируя форму. После сушки на воздухе этого 20 слоя покрытия пЬследние один-два слоя наносят по технологии,так же, как первые трн слоя покрытия. Затем производят выплавление модельного состава из оболочковых Форм в горя чей воде при 96-100 ОС и прокаливают формы при 900-950 С в течение 1-2 ч.Применение слюды в виде удлиненных пластин размером 3-10 мм способствует не только армированию оболочковой формы, но и прочному, гибкому сцеплению ее слоев, что имеет первостепенное значение как с точки зрения локализации термических трещин, так и с точки зрения уменьшения расслое- ния слоев покрытия, которое оказывает 35 влияние на снижение прочности оболочковых форм.Недостатком этого способа изготовления оболочковых Форм является то, что пластинчатая слюда, являясь плот 40 ным материалом, не создает промежуточного пористого слоя, препятствующего распространению трещин при прокаливании и заливке форм металлом из-эа разницы температур и величины 45 деформации внутренних и наружных слоев покрытия.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления оболочковых Форм,.получа емых по вцплавляемым моделям путем нанесенияна модельный блок многослойного покрытия с,обсыпкой его огнеупорным материалом (зернистого шамота) в течение 3-5 с, после чего модельные блоки направляют на сушку на воздухе при 20-22 С в течение 1-3 ч. Аналогично первому слою покрытия наносят второй, третий и четвертйй слои, но для обсыпки первого. 60 слоя применяют зернистый шамот (ТУЗ 70-020-010-76) фракции 0315 для второго слоя - зернистый шамот фракции 063, для третьего слоя, являющегося пористым - Ступинский агло948530 1 Способ изготовления оболочковой формы Величина давления аргона или сухого воздуха в суспензиигпа" ") Балл трещиноустойчивостиоблочковой формы Предел прочности оболочковой формына изгиб после прокаливаниякгс/смпри прокали- при заливке вании,1280 1320 50 ай)Предлагаемый 1420 65 1520 55 1580 40 Известный 3) 2-4 34-40 2-3 1) В предлагаемом способе аргон (или другой инертный газ) и сухойвоздух идентично влияют на процесс вспенивания суспензии идают одинаковые конечные результаты.2) Технологические параметры - такие, как температура воздуха ивремя сушки слоев покрытия, температура воды при выплавлениимодельного состава из оболочковых форм, температура и времяпрокаливания оболочковых форм, при изменении в указанных впредлагаемом способе интервалах практически не влияют на величинупредела прочности оболочковых форм на изгиб после прокаливанияи балл трещиноустойчивости их при прокаливании и при заливке.При давлении аргона или сухого эти показатели также начинают резко воздуха ниже 1320 гПа происходит реэпадать.кое падение предела прочности на из- При изготовлении оболочковых Форм гиб и трещиноустойчивости оболочковой согласно изобретению в сравнении с Формы ввиду того, что образовавшаяся известным способом повышаются препена неустойчива. При давлении аргона дел прочности оболочковых форм на изили сухого воздуха выше 1520 гПа65 гиб на 145-185, а также трещиноусния модельного блока из суспензии и (беэ обсыпки кварцевым песком) сушки этого слояпокрытия на воздухе при 20-22 С в течение 1-3 ч, Четвертый слой (при необходимости и последующие слои) покрытия наносят и сушат по 5 той же технологии, что-и при нанесе,нии и сушке первого и второго слоев покрытия. Затем производят выплавлеиие модельного состава из оболочковых форм в,горячей воде при 96-. 10 100 ОС и их прокаливание при 900- 950 С в течение 1,5-2 ч.Проверку предела прочности оболочковой Формы на изгиб после прокаливания производят на образцах в сост ветствии с методикой НИИТавтопром, Методика определения трещиноустойчивости оболочковых форм при прокаливании заключается в том, что на оболочковой форме-образце, выполненной. в виде куба с размером сторон 50 мм определяют количество ребер (каждое ребро - один балл), пораженных трещинами. Характер трещин.на поверхности оболочковых форм определяется визуально. Методика определения трещиноустойчивости оболочковых Форм при заливке заключается в том, что на отливке, полученной путем заливки металла, например стали 35 Л, в вышеуказанную облочковую форму-образец, определяют количество ребер (каждое ребро - один балл), на которых образуются поверхностные дефекты в виде заусенцев металла, полученные в результате растрескивания оболочковой Формы. Шероховатость боковой поверхности этих отливок определяют на приборе конструкции Ленинградского политехнического института им, М.И. Калинина в соответствии .с ГОСТ 2789-73.В таблице приведены величины давления аргона или сухого воздуха всуспензии согласно изобретению и результаты механических испытаний оболочковых форм и баллы трещино) устойчивости их согласно изобретениюи известному способу 131.948530 Составитель М. ЩаповРедактор Н. Багирова Техред М.Надь Корректор Н.Король Заказ 6069/9 Тираж 852 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 113035, Москва, Ж, Рауиская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тойчивость их соответственно при прокаливании на 200-300, при заливке на 200-400йерохоаатость боковой поверхности отливок в виде куба, полученных в оболочковых Формах, изготовленных 5 предлагаемая способом и способом- прототипом, соответствует й =20-40 мкм по ГОСТ 2789-73.Применение этого способа снизит брак оболочковых Форм при прокали ванин в 2-3 раза, а при заливке в 2-4 раза.Предварительный расчет показывает, что годовой экономический эффект от использования предлагаемого способа на предприятиях страны, производящих литье по выплавляемым моделям, составит 25-35 руб. на 1 тонну годного литья при отсутствии капитальных эатрат,20Формула изобретенияСпособ изготовления оболочковыхформ, получаемых по выплавляемым моделям, включающий нанесение на модельный блок многослойного покрытия,обсыпку его огнеупорным материалом,сушку оболочки, выплавление нэ неемоделей и прокаливание оболочки,о т л и ч а ю щ и й с я. тем, что,с целью повышения качества поверхности отливок эа счет уменьшения растрескивания оболочковых форм, на модельный блок наносят промежуточныйслой путем погружения его в суспенэию, которую предварительно вспенивают инертным газом или сухим воздухомпод давлением 1320-1520 гпа в течение 10-15 с, с последующей сушкойэтого слоя покрытия. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, ЮкЛенник Я.И. и Озеров В,А. флитье по выплавляемым моделям", Инженерная монография, М., "Машиностроение", 1971, с. 234-250.2, Авторское свидетельство СССР 9 70 б 178, кл. В 22 С 1/00, 1978.3. Юй М. и др. Использование пористых материалов для форм отливок по выплавляемым моделям, Литейное производство, 1979, 9 4, с. 33-34.