Способ получения двухслойных литейных форм

. лы асс ваН СУДа СТВЕННЬФ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕП:НИЙ И ОТНРЫТ 1 ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(46) 23.05.85. Бюл. Ф 19 (72) Д.М. Кукуй, Б.И, Уваров, А.Т. Мельников и В.В. Кастрицкий (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт и Минский тракторный завод им. В.И. Ленина(56) 1. Панинский Ю,Е., Ромашин А. Г. Кварцевая керамика. М., "Металлургия", 1974, с. 251.2. Авторское свидетельство СССР 9 916047, кл. В 22 С 9/00, 1980.3Авторское свидетельство СССР В 944742, кл. В 22 С 9/00, 1980ЯЦ, 1156817(54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУХСЛОЙНЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ, включающий изготовление пористого опорного слоя, нанесение на опорный слой гидрофобной прослойки и последующую заливку шликерной суспензии в зазор между опорньию слоем и моделью, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения способа, повышения качества и снижения себестоимости изготавливаемых форм, в качестве гидрофобной прослойки используют воду, которую затем замораживают, шликерную .суспензию перед заливкой в зазор подогревают до 35-95 С, а после з ливки суспензии форму подвергают куумированию.1 1156Изобретение относится к литейномупроизводству и может быть использовано при литье черных и цветныхметаллов,Известен способ изготовления 5керамических иэделий по шликернойтехнологии, заключающийся в мокромизмельчении огнеупорной основы с образованием водной суспенэии, заливке суспензии в оснастку из гигроско Опичного материала и выдержке во времени, Получаемая шликерная керамикаможет быть успешно применена дляполучения керамических литейных форм,так как она отличается низкой усадкой в процессе сушки, низким коэффициентом термического расширения,высокой термостойкостью и механической прочностью Г 11Известен способ получения двух- Юслойных литейных форм, включающийизготовление пористого опорного слоя,нанесение на опорный слой гидрофобной прослойки и последующую заливкушликерной суспензии в зазор между 25опорным слоем и моделью Г 2Недостатками данного способа изготовления форм являются высокаястоимость материалов, применяемыхв качестве гидрофобной прослойки,а также трудоемкость нанесения прослойки в виде сетки. Такая технология вызвана необходимостью решенияодновременно двух противоположныхзадач: создание гидрофобной прослой- З 5ки для предотвращения преждевременного впитывания воды иэ шликернойсуспензии в опорный слой и обеспечение прочной адгезионной связи между опорным и облицовочным (шликерным) слоем,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ получения двухслойных литейных форм, 45включающий изготовление пористогоопорного слоя, нанесение на опорныйслой гидрофобной прослойки и последующую заливку шликерной суспензии в зазор между опорным слоем 50и моделью 3 .Недостатками известного способаизготовления форм являются необходимость применения расплавов водорастворимых солей щелочных металлов. которые весьма агрессивны в;коррозионном отношении, вследствиечего требуется оборудование иэ специальных легированных сталейдля приготовления расплавов, а ихпары ухудшают санитарно-гигиенические условия работы в цеху, Кроме того, трудности связаны и с оборудованием для нанесения покрытия из расплавов солей на опорный слой,Пропитка растворами солей опорныхслоев полуформ, которые получаютспеканием железного порошка, очень быстро выводит их из строя. Коррозионное разрушение опорного слояусугубляется тем, что перед следующей заливкой опорный слой необходимо долго промывать водой дляудаления солей, откладывающихся в порах опорного слоя и резко умень - шающих его гаэопроницаемость. Применение известной технологии также ухудшает размерную точность и чистоту поверхности отливока именно: получаемая гидрофобная прослойка имеет толщину порядка 0,5 и болеемм и уменьшить ее при использованииданной технологии невозможно. Нанося покрытие окунанием в расплав, как предлагается в известном способе, очень трудно получить равномерную толщину покрытия по всей поверхности полости формы, а нанесение расплава другими способами резко увеличивает трудоемкость получения форм, не улучшая качества покрытия. Учитывая, что толщина самого облицовочного слоя около 1 мм, прослойка является недопустимо толстой и растворение ее в процессе выдержки ведет к образованию рыхлот и искажению размерной точности отпечатка модели, а, следовательно, и отливки.В процессе заливки шликерной суспензии и дальнейшей выдержке гидрофобная прослойка из соли щелочного металла (ИаС 1 или КС 1), растворяясь, перемешивается со шликером и при высыхании частично остается в облицовочном слое, что ведет к резкому снижению его огнеупорности (температура плавления ИаС 1 800 С, КС 1 700 С, температура кипения 1413 и 1411 С соответственно)и вызывает ухудшение чистоты поверх ности отливки и появление пригара.Кроме того, известный способ существенно ограничивает номенклату - ру изготавливаемых по нему деталей,1 не позволяя применять его для изгоз 1156817 4 товления как мелких, так и срав-ми напротив полос и 3лости , которая эакнительно крупных отливок. Это связа- рывается кольцевой крышкой 5. В но с большой толщиной гидоофобной крышке закреплены трубки 6 и 7. прослойки и невозможностью ее варьи- Для охлаждения опорного слоя через рования в широких пределах. В связитрубку 6 подают фреон. При этом с. этим у мелких отливок сильно ис- полость 3 служит испарителпарителем холодкажаются .размеры, конфигурация ичистота поверхности, а при получе - 1-2 мин после вклюл включения холодильнии крупных отливок не гарантирует- ной установки температп ратура опорного ся заполнение зазора вследствие быст О слоя достигает (-15 ) - (-20 Со ь и рого размыва покрытия в области за- опорный слой покрь акрывается густ щ слоливочного отверстия. Увеличение тол- ем инея за счет кч т конденсации влаги щины покрытия ведет к искажению раз- иэ воздуха Послесле этого охлаждение меркой точности и ухудшает чистоту отключается и произвроизводится краткопонерхности отливок. 1 временный обдув по ерповерхности опорЦелью изобретения является упро- ного слоя горячим воздухом. При щение способа, повышение качества этом иней плавится бится, о разующаяся поверхности и снижение себестоимос- , вода пропитывает понерповерхностный ти изготавливаемых форм, слой а после окончан бУ о ончания о дува подПоставленная цель достигается 20 действием остаточн гт очного холода снова тем, что согласно способу получения смерзается образуя сплФ уя сплошную ледя- двухслойных литейных форм, включаю- ную корочку 8 толщин " 2-3толщиной -3 мм в пощему изготовление пористого опорного слоя, нанесение на опорный слой на поверхности опорн . Попорного слоя. При гидрофобной прослойки .и последующую д необходимости получения более заливку шликерной суспензии в зазор толстой ледянойй корочки процесс момежду опорным слоем и моделью в ка - жет повторяться, ВарьУ арьируя время честве гицрофобной прослойки исполь- и температуру охлаохлаждения опорного зуют воду, которую затем заморажи- слоя а также время иУ мя и температуру вают, шликерную суспенэию перед за- ЗО обдува его горячим воздухом, можливкой в зазор подогревают до 35- но получать у пов5оу поверхности опорного 9 С, а после заливки суспензии фор- слоя ледяную корочку бочку лю ои толщины, му подвергают вакуумированию. сохраняя на самой повеой поверхности корочПосле заполнения зазора суспен- ку толщиной не более 0,2-0,1 мм. зией лед тает и впитывается вместе35Опорный слой с ледянымл дяным покрытием с водой из шликерной суспензии в устанавливают на стальнстальную модель опорный слой. При этом на поверхнос так. что между слоем и моцелью ти опорного слоя формируется плотное остается зазор 1 2-1 3мм. керамическое покрытие, прочно связан. Шликер 10 изготанливи готанливают мокрым ное с опорным слоем, Для успешного измельчением кварцевого стекла в процесса Поглощения воды опорный фарфоровой шаровой мельнице в теслой формы подключается к вакуумно- чение 48 ч, а затем разбавляют ному насосу, а также может подогревать- дой до нужной концентрации, поцогся. Нанесение воды и формирование ревают и эалинают н зазор через ледяного покрытия в опорном слое 4 заливочное отверстие 11 в опорном45осуществляют методом окунания опор- слое, Начинающееся в процессе заного слоя в ванну с водой, набрызги- ливки подплавление льда не ухудшаванием воды с помощью пульвериэа- ет качества заполнезаполнения шликером тора и т,п, с последующим замора- эазора, так как отбор жидкой фазыиз шликера начинается не ранееНа чертеже представлена схема полного расплавления ледяной корочреализации способа. В опоке 1 ус- кн на всю ее глубину. тановлен пористый опорный слой 2. Для определения оптимальной темОпорный слой изготавливают, напри- пературы заливаемой шликерной сусмер, спеканием железного порошка.пензии применяется технологическая В основании опорного слоя выполнена проба. Проба состоит из двух поло- кольцевая полость 3. Сверху опока нин; верхняя плоская со стояком, накрывается пленкой 4 с отверстия- а в нижней половине выполнен каналсечением 1,5 х 20 мм и длиной 800 мм. Верхняя половина пробы изготавливается из материала, идентичного материалу опорного слоя. Нижняя - из материала модели, Шликер, содержащий 207 воды, нагревают и заливают в пробу, верхняя половина которой покрыта льдом толщиной 2 мм в поверхностном слое и 0,1 мм на поверхности.При заливке пробы шликером комнатной температуры длина заполненного участка пробы составляет не более 200-220 мм, так как происходит быстрое охлаждение шликера и примораживание его к стенке пробы (фиг. 2). При повышении температуры шликера длина заполненного участка возрастает, достигая максимума (около 720 мм) при температуре шликера 60 С. Дальнейшее повышение температуры шликера ведет к уменьшению длины заполненного участка, что объясняется полным растворением ледяного покрытия на начальном участке канала и отбором жидкой фазы, вследствие чего ищкотекучесть суспензии падает. Таким образом, в результате испытаний определена оптимальная температура подогрева шликера, позволяющая заполнить в пробе канал длиной не менее 400 мм, т.е.35-95 С.Для ускорения процесса высыхания шликерной суспензии опорный слой через трубку 7 подключается к вакуумному насосу (не показан), Шероховатость поверхности керамического слоя соответствует К 0,63-0,50 по ГОСТ 2789-73.Прокаленные при 9000 С формы заливают жидким металлом. Шероховатость поверхности отливки находится в пределах К 1,25-1,0.П р и м е р, Для экспериментальной проверки способа изготовляют 10 двухслойных форм для получения отливки штамповой вставки 50- 1601217 массой 32 кг. Опорный .слой форм изготовлен спеканием иэ железного порошка марки ПЖО фракции 50-100 мкм. Пористость слоя 503. После подключения полости опорного слоя к холодильной установке и покрытия поверхности слоя инеем производят; обдувку поверхности горячим воздухом при 50 С. Температура опорного слоя при нанесении ледя 5 10 ного покрытия поддерживается науровне -18 С. У поверхности опорного слоя создана ледяная корочка толщиной 2 мм и 0,1 мм на самой поверхности. Подогретый шликер заливают через отверстие опорного слоя после прокаливания над ним герметизирующей пленки. Дпя ускорения высыхания шликерной суспензии полу- форму подключают к вакуумному насосу ВНМ и обдувают теплым воздухом с температурой 25 С. Зазормежду опокой и подмодельной плитойгерметиэируют с помощью специальной замазки, Применение вакуумирования при высыхании шликера позволяет сократить время формированияоблицовочного покрытия. После полного удаления иэ шликера влаги модель протягивают, форму прокаливают при 900 С в течение 1 ч, собирают и заливают сталью 5 ХНМ при1590 С, Шероховатость поверхностиполученной отливки составляетК 1,25-1,0 (см. табл.)Предлагаемый способ изготовления двухслойных керамических форм по сравнению с известным обладает следующими преимуществами: Эч35 упрощается процесс нанесения гидрофобного покрытия за счет устранения необходимости работы с агрессивными расплавами солей,появляется возМожность варьирования толщины гидрофобного покрытияв широких пределах, не ухудшая приэтом качества облицовочного покрытия,расширяется номенклатура изделий, получаемых литьем в керамические двухслойные формы, эа счетварьирования глубины пропитки гидрофобным покрытием опорного слоя; снижается себестоимость изготовления форм за счет отсутствия расхода каких-либо материалов на олразование гидрофобной прослойки,повышается стойкость опорногослоя эа счет устранения контактас коррозионно-активными расплавамии растворами солей; щения толщины гидрофобной прослойкина поверхности опорного слоя; ускоряется впитывание влаги из шликерной суспензии в опорный слой за счет вакуумирования формы,повышается точность воспроизведения отпечатка модели эа счет уменьСэос Темлературв эодогреэа эллэерэ, фс 25 30 35 0 60 80 90 95 тф Хеэестэо эоэерэостэ формы подолэ недо- Валеросте элвдэал, бээ трощнн в коробдо Водо" фороблеээе лэ ээ ар, Вероэоэатостэ поэерэлост форме 0,63 0,5 0,4 0,5 0,63 0,63 1,25 Вероэоээтость эоэерээост отлэи 125 1,00 О,ф 1,00 1,25 125 2,5 ехред М. Кузык Корректор С. Шекм Редактор Н. нк Тираж 747Государственного комитета СС.делам изобретений и открытийМосква, Ж-З 5, Рау 1 пская наб., д аказ 3863/ВНИИПИ Подписное 4/ 035 ал ППП "Пате г. Ужгород, ул. Проектная повьппается. размерная точность и качество поверхности отливок за счет получения плотного и 1156817 8высокоогнеупорного покрытия, сохранярзщ 6 го точный отпечаток модели,