Способ изготовления керамических оболочек

СОЮЗ СОВЕ СОЦИАЛИСТ РЕСПУБЛИК х 14 В 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ П." лЖЧ",ц БЮВАРОВ(71) Одесск 7, Бюл, У 43ий политехнически т р. Сп строе ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Степанов Ю,А. и д ециальныевиды литья. М.: Машино ние, 1970,с. 70-87,Лакеев А.С. и др. Прогрессивныеспособы изготовления точных отливок.Киев: Техника, 1984, с, 8-10.Литье по выплавляемым моделям./(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК(57) Изобретение. относится.к литейному производству, в частности к способам изготовления керамических оболочек для литья по удаляемым моделям.Цель изобретения - улучшение качества литья за счет повьппения прочности оболочек на сжатие и изгиб, а также уменьшения коэффициента термического расширения оболочек и устранения литейной усадки. Способ включает формирование оболочки из суспензии, состоящей из 50-70 мас.7 тонкоизмельченного тридимита и/или кристобалита удельной поверхностью 4000-8000 см/г, с содержанием оксида натрия и/или калия 2,0-6,0 мас. Ж и 30-50 мас,Х воды и обсыпку огнеупорным материалом. В качестве обсыпочного материала используется тонкоизмельченный тридимит и/или кристобалит удельной.поверхностью 200-2000 см/г с содержанием оксида натрия и/или калия 0,5-1,0 мас.7. а Использование изобретения позволяет стабилизировать параметры оболочки при высокой температуре, что повьппает геометрическую точность отливок. Кроме того, при использовании указанного материала улучшаются санитарно- гигиенические условия труда, Качество поверхности изготовленных отливок соответствует 6-7 классу шероховатости. 5 табл.13535Изобретениеотносится к литейному производству, в частности к способам изготовления керамических оболочек по выплавляемым, выжигаемым или растворяемым моделям. 5Цель изобретения - улучшение качества литья за счет повышения прочности оболочек на сжатие и на изгиб, а также уменьшения коэффициента термического расширения оболочек и уст О ранения .линейной усадки.Для получения оболочек используют суспензию, состоящую из 50-70 мас, . тонкоизмельченного тридимита и/или кристобалита, удельной поверхностью 4000-8000 см /г с содержанием оксида натрия и/или калия 2,0-6,0 мас.7 и 30-50 мас.7. воды, а в качестве обсыпочного материала используют тонко- измельченный тридимит и/или кристоба лит, удельной поверхностью 200- 2000"см /г с содержанием оксида натрия и/или калия 0,5-1,0 мас.%.Тонкоизмельченный тридимит и/или кристобалит получают путем обжига в25 течение 1,5-2,0 ч кварцевого песка в присутствии карбонатов натрия и/или калия, например технической соды,приотемпературе порядка 1300 С, При этом для получения материала на основе тридимита требуется более длительный обжиг и соответственно более высокиеэнергозатраты, чем для получения материала на основе кристобалита.Получаемый щелочно-кремнеземный 35 ингредиент с кремнеземным модулем 40- 50 подвергают измельчению и дроблению до получения дисперсного порошка. Так как прочность контактных точечных связей между частицами спекшейся мас сы сравнительно невелика, ее дробление и помол не вызывает больших трудно стей.Полученный таким образом тонкоизмельченный порошок при затворении его 45 водой приобретает связующие свойства, Это связующее обладает кремнеземистым модулем 16-50, плотностью 2,3- 2,5 г/см , водородным показателемэрН 10,2-11,6, термостойкостью 1600- 50 1650 С. В зависимости от дисперсности материала тридимита и/или кристобалита (ТК) и содержания в нем оксида . натрия и/или калия, он может исполь зоваться как для приготовления суспензии, так и в качестве обсыпочного материала. 65 2При использовании в суспензии дисперсность ТК должна находиться в пределах 4000-8000 см /г,а содержание в нем оксида натрия и/или калия 2,0- 6,0 мас.7. Дисперсность ТК ниже 4000 см /г приводит к снижению прочности оболочки как в сыром, так и в сухом (прокаленном) состояниях, а при использовании материала с дисперсностью выше 8000 см /г не наблюдается дальнейшего улучшения прочностных характеристик керамической оболочки и чистоты поверхности отливок.При содержании Иа 0 и/или К 0 всвязующем меньше 2,0 мас.7. прочностьоболочковых форм не удовлетворяеттребованиям производства, а при содержании выше 6,0 мас.ухудшаетсятермостойкость оболочек. При дисперсности материала ТК менее 2000 см /ги при содержании Ма О и/или КО от0,5 до 1,0 мас.7 его используют дляобсыпки (вместо кварцевого песка) модельного блока с нанесенным на негослоем суспензии.Суспенэию приготовляют путем смешивания пылевидного ТК с водой илипутем предварительного затворения ТКрасчетным количеством воды с последующим его мокрым помолом.Способ осуществляется следующимобразом.Вначале приготавливают суспензию,и помещают в специальный бак. Модельный блок 2-3 раза погружают в бак ссуспензией, поворачивая его вокругоси на 45-60 , выдерживают 2-3 с исразу же производят на специальномпескосыпе обсыпку сухим ТК дисперсностью 200-2000 см /г. Полученныйслой проходит тепловую сушку, Такимже способом наносят еще три слоя.Условная вязкость суспензии поВ 3-4 для первого слоя 35-40 с, а дляпоследующих 25-30 с,С увеличением количества слоевоболочковой формы дисперсность обсыпочного материала соответственноуменьшается. Например, для каждогопоследующего слоя она уменьшается на500 см /г и составляет соответственно для 2 слоя 1500 см "/г, для 31000 см /г и тд. После получения оболочки и удаления модели, например, выплавлением, ее помещают в печь и прокаливают прио900-1000 С и подают под заливку.з 1353565аОболочковые формы заливают сталью. литейных цехов, так как ТК являетсяПосле охлаждения оболочка легко отде- нетоксичным и неогнеопасным.ляется от металла, а полученные в нейотливки имеют высокое качество по 5Формула изобретения верхности и высокую геометрическую точность.В табл.1 приведены составы суспензии, полученные различными способами, а в табл.2 приведены полученные при этом свойства оболочек и качество Таблица 1 Составы суспензий, мас.Е А А А Б, Б Б В, В В. Ингредиенты окрый помол при Мокрый помол при 50 обычной температуре 90 С Простое перемешиванне Тридимито-кристобалитдисперсностью 6 см /г2с содержанием оксиданатрия, мас.Х: 60 2,0 60 60 4,0 60 60 60 6,0 60 60 60 40 40 Вода 40 40 40 40 40 40 40 отливок.В табл. 3 приведен состав суспензии с различной дисперсностью ТК, а в табл.4 приведены свойства получае мых при этом оболочек и чистота поверхности отливок.В табл.5 приведены свойства оболочек при использовании в качестве об сыпочного материала ТК различной дис персности и получаемое при этом качество отливок.Предлагаемый способ позволяет обеспечить стабильность параметров оболочки при высокой температуре, 25 вследствие чего повышается геометрическая точность отливок, так как ТК практически не изменяется в объеме при нагревании до 1100 С; повысить термостойкость оболочковых форм,обес печивающих получение качественных отливок с чистотой поверхности ьб-Ь 7; удешевить процесс за счет использования более дешевого из всех известных и применяемых для этой цели связую-. щих; улучшить санитарно-гигиенические условия и технику безопасности Способ изготовления керамических оболочек для литья преимущественно по удаляемым моделям, включающий формирование оболочки путем послойной обмазки модельного блока керамической суспензией с последующей обсыпкой огнеупорным материалом и сушкой, удалением моделей и прокалкой, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения качества литья за счет повышения прочности оболочек на сжатие и на изгиб, а также уменьшения коэффициента термического расширения оболочек и устранения линейной усадки, обмазку проводят составом,мас.7: Тонкоизмельченный тридимит и/или кристобалит удельной поверхностью 40008000 см /г с содержанием оксида натрияи/или калия 2,06,0 мас.Х 50-70 Вода 30-50 а в качестве обсыпочного материала используют тонкоизмельченный тридимит и/или кристобалит удельной поверхностью 200-2000 см /г с содержанием оксида натрия и/или калия 0,5- 1,0 мас.7.1353565 Таблица 2 Свойства Прочность на сжатие, ИПа 6,5 15,5 21,5 6,5 18,5 39,0 8,0 21,5 42,0 о Прочность при изгибе,МПа 7,5 11,0 Общая пористостье Е Коэффициент теплопроводности, ккзл/и ч град Отсутствует Линейная усадка, У Удельная теплоемкостьеккал/кг С Токсичность Не токсична Чистота поверхности отливок дб дб д 7 Таблица 3 Ингредиенты суспен"зни Дф Дэ Дф Дз Д 6 Вода, мас.Х 40 Температура деформации под нагрузкой 0,2 МПа,фС Коэффициент термического расширения,/ОСхкО Максимальная температураоприменения, С (не более) Тонкоизмельченный трццимито-кристобалит с 4 Х содерФжания Ба 0 по мас,- се ТК, мас.6 Оболочковая форма для литья по выплавляемым моделям состава А Аа Аэ Бе Б Бэ В В Вэ 2,0 5,0 7,5 2,0 6,0 9 е 5 2,5 220 210 200 200 180 180 185 175 165 1650 1650 1650 1650 1650 1650 1650 1650 1650 Оэб 5 Ое 65 Оэ 65 Оэ 65 Оэ 65 Оэ 65 Оеб 5 Оэ 65 Оеб 5 0,9 0,91 0,92 0,9 0,92 0,94 0,92 0,94 0,96 1700 1700 1700 1700 17001700 1700 1700 700 О 16 Оэ 6 Ое 16 Ое 16Оеб Оеб Ое 16 Оэ 6 Оеб дб дб д 7 дб дб д 7 Дисперсность ТК, тыс.см /г1 60 2,5-3,0 3,5-3,9 4,0"4,2 5,0-5,2 6,0-6,2 7,0-7,2 8,01353565 Т а б л и ц а 4 дисперсностьД Д 4 Д 5 6е Свойства керамической оболочки Прочность насжатие, МПа 6,0 36 38,5 39 23 32 39 Прочность наизгиб, МПа 7,5 8,3 9,0 9,5 9,5+0,3 Чистота поверхности отливок,К, мк 125 80 40 50 30 20 20 1 Та блица 5 Обсыпочный материал (ТК) дисперсностью, см /гг Свойства 1000 2000 200 Прочность на сжатие, МПа Прочность на изгиб, МПа 33 36,5 328,3 7,5 7,6 Разнотолшинность оболочки, мм на 100 мм 0,1 0,05 О,1 Газопроницаемость 40 65 Чистота поверхности отливок 5-6 Брак отливок, % 0,2 0,2 Редактор С.Патрушева Заказ 5655/12 Тираж 741 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Температурнаяусадка (-) илиувеличениеобъема (+) посленагрева до температуры 1600 С,%, не более ТьД 7 Составитель В.РешетовТехред М,Ходанич . Корректор А.Обручар