Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм

) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМтейном ользов енклавып- ения ивани8 Сенияаляют таком способе меет достаточ ее изгот ную проч ляющую в лом с повок.Наибо сущности соб с ис в кацест ся сокращерм и Изобретение относится к ли производству и может быть исп но при изготовлении любой ном туры точных отливок. Известен способ изготовлен оболочковых литейных форм по лавляемым моделям путем нанес огнеупорной суспензии на блок выплавляемых моделей, замораж формы вместе с моделями до -3 о(-100 Г) и последующего помещ в горячую воду, где модели уд ся без растрескивания формыОднако форма при овления не и ность и ыдержат лучениеосле прокалки, позвоь заливку ее метали качественных отлиее близким по техническомк изобретению является споользованием опорной смесие упроцнителя при заливке енерно-строительный инс иту ее металлом, которыи включает нанесение огнеупорной смеси на легкоплавкий модельный блок, отверждениеформ, удаление моделей, заливку взазор между формой и опокой опорнойсмеси, ее упрочнение при отверждении и прокалку 21.Такой способ изготовления оболочковой формы вызывает повыаенныйрасход связующего для изготовлениямногослойных оболочковых форм, повышенный расход нержавеющей сталидля оснастки (опоки, несущие элементы транспортных устройств и т.п)при прокаливании форм и значительноудлиняет производственный циклизготовления и прокаливания форм.Целью изобретения являетние времени изготовления фо госнижение себестоимости.Указанная цель достигается тем,,что согласно способу изготовленияоболочковых литейных форм по вып 944744 аСущность способа состоит в том, что 2 - 3-слойную оболочковую форму, изготовленную по любой известной технологии, с выплавленными из нее моделями помещают в оснастку для формовки. При этом заранее готовят опорную смесь, состоящую из пыле- видного кварца, алюминиевой пудры и молотой окалины, и разводят водой до получения сметанообразного состояния, Указанную смесь заливают в зазор между оснасткой и оболочковой формой. После этого форму с оснасткой помещают в любой известный холодильный агрегат, обеспечивающий температуру не выше -268 К (-50 С)Оо для затвердевания воды и, следователь; но, формовочной смеси. Далее, после замораживания форму извлекают из холодильника и отделяют от оснастки (путем, например, подогрева оснастки с расчетом расплавления воды на границе контакта оснастки и формы). Замороженную форму помещают в печьо при температуре не ниже 1173 К (900 С) для прокаливания, При этом происходят следующие процессы. Вначале нагреваются периферийные (наружные) поверхности формы. При этом лед расплавляется, и вода превращается в пар, а сухая составляющая продолжает нагреваться до 873 Коо(600 С), при которой начинается экзотермическая, реакция между алюминиевой пудрой и окалиной с выделением большого количества тепла. Продукты реакции, перемешиваясь с парами воды, образуют пористый конгломерат, проц- ность которого достаточна для сохранения несущей способности формы при заливке. Эти процессы протекают зо З 5 40 45 50 лавляемым моделям, включающему нанесение огнеупорной смеси на легкоплавкий модельный блок, отверждениеформ, удаление моделей, заливку взазор между формой и опокой опорной смеси, ее упроцнение при отверждении и прокалку, операцию упрочнения снацала осуществляют вопорной смеси следующего состава,мас.3:Алюминиевая пудра 3-5Молотая окалина 8-13Вода 20-25Пылевидный кварц Остальное-опутем замораживания при -4 -5с повторным упроцнением при прокалке в течение 10-13 мин,5 10 15 го 25 непрерывно в направлении от периферии к центру Формы, Форма не разрушается благодаря тому, что впереди и позади фронта экзотермицеской реакции имеются прочные образования, а пористая текстура затвердевших продуктов реакции обеспечивает беспрепятственный отвод паров и воды,После завершения экзотермической реакции и догорания остатков модельного состава в полости формы прокаливание завершается, и форма готова к заливке без опорного наполнителя, Верхний предел температуры замораживания формовочной смеси -261 ГКо(-50 С) обусловлен созданием переохолаждения воды на -4 -5 С, цто является необходимым условием замерзания входящей в состав формовочной смеси воды, Нижний предел температуры -40 С замораживания формовочной смеси обусловлен получением прочности оболочки, которая становится транспортабельной к обжиговой печи.Нижний предел температуры прокаливания 1173 К (900 С) обусловленсозданием "температурного запаса"начала экзотермической реакции, начинающейся при 873 - 900 К, а также необходимостью завершения процесса удаления модельного состава путем его догорания.Нижний предел (10 мин) времениопрокаливания (Т=600 С) обусловлен опытными данными, полученными из хронометрирования процессов протекания экзотермицеской реакции, догорания модельного состава в предельных условиях: минимальных темо ператур прокаливания 1173 К, замораоживания формы 200 К (в жидком азоте) и максимальной толщины зазора между выступающими частями оболочки и оснастки 0,015 м,Врехний предел (15 мин) времени прокаливания (Т=800 С) взят с "запасом" на точность составления предельных условий и измерений и увеличение габаритов и металлоемкости форм, влекущее за собой повышение количества остатков модельного состава в форме. Нижний предел содержания алюминиевой пудры в составе формовоцной смеси (3 мас,3) взят из условия создания минимальной прочности конгломерата продуктов экзотермицеской реакции. При меньших количествах алю744 Таблица 1 3 4 Алюминиевая 5 8 10 13 69 64 5 Молотая окалина Пылевидный кварц 5 944миниевой пудры тепло экзотермическойреакции расходуется в основном наиспарение влаги, продукты реакциине расплавляют пылевидный кварц;конгломерат при этом не образуется Зи формовочная смесь становится сыпучей после окончания экзотермической реакции.Верхний предел содержания алюминиевой пудры (5) взят из условиясоздания оптимальной прочностиконгломерата продуктов экзометрической реакции, не препятствующейвыбивке отливок из формы. При большем содержании алюминиевого порошкапрочность конгломерата резко возрастает и не обеспечивает выбиваемости отливок из форм с применениемизвестного оборудования,Пределы содержания молотой окалины в формовочной смеси (8 - 13 мас.3)получены из расчета стехиометрического соотношения алюминия и окислов железа при экзотермической реак-.ции 1:(2,5 - 3)2В качестве примера были взяты3-слойные выплавленные оболочки,которые заформовали в опорных смесяхтрех составов, приведенных в табл, 130При этом предлагаемые смеси, разведенные водой до сметанообразногосостояния, заливали в зазор междуоболочковой формой и деревяннымрзъемным жакетом. В собранном видекаждую форму с жакетом помещали вожидкий азот, выдерживали 300 - 400 Си извлекали из емкости с азотом,Далее деревянный жакет отделялиот формы, а последнюю устанавливали в камерню печь и прокаливали при 600 - 800 С, После завершения экзотермической реакции и сгорания остатков модельного состава форму извлекали из печи и заливали сталью. Результаты эксперИментов сравнивали с данными для известного способа по экономии связующего, нержавеющей стали и длительности цикла изготовления оболочек, формовки и прокаливания. Свойства опорной смеси по предлагаемому и известному способам представлены в табл. 2.Точность отливок, полученных по обоим сравниваемым способам, порядка 7-9 (для известного) и 5-7 (для предлагаемого), шероховатость отливок составляет 20-40 .мкм.Если заливка форм в известном способе может быть осуществлена только углеродистыми сталями, то в случае получения форм предлагаемым способом ограничений на род сплава нет.Как следует из табл. 2, изобретение позволяет в 1,5-3 раза снизить расход связующего, в отдельных случаях отказаться от нержавеющей стали для опок при прокаливании форм и в 4 раза сократить длительность производственного процесса. Техникоэкономическая эффективность изобретения представлена в табл. 3Реализация изобретения позволитсократить длительность тепловой обработки литейной формычто, всвою очередь, приведет к экономиисвязующего и нержавеющей стали. Ожидаемый экономический эффект 120130 руб. на тонну литья.(3 . на разги в сыром состоянии,кгс/смв замороженном состоянии при з Газотворность, смГазопроницаемость формы. внагретом состоянии, см/мин Термические деформации формы: В замороженном состоянии В нагретом состоянии при прокаливании 900 фСВремя изготовления одной формы, мин Прокаливание, СВремя прокаливания, минВыбивка:Температура, СоВремя на 1 форму, мин Трудоемкость на 1 т горныхотливок, ч Затраты н зующее на 1отливок, руб Затраты на нержавеющую сталь для опок на 1 т годных отливок, руб. Затраты на алюминиевую пудру длят годныхотливок, руб 8Таблица 2 Показатели для составовПредлагаемого Известного Т а б л и ц а 3944744 9Формула изобретения Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям, включающий нанесение огнеупорной смеси на легкоплавкий модельный блок, отверждение форм, удаление моделей, заливку в зазор между формой и опокой опорной смеси, ее упрочнение при отеерждении и прокалку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью сокращения времени изготовления форм и снижения себестоимости, сначала упрочнение осуществляют в опорной смеси состава, мас,3; 1 ОАлюминиевая пудра 3-5 Молотая окалина 8-13 Вода 20-25 Пылевидный кварц Остальное путем замораживания при температуре .-4 -5 фС с повторным упрочнением при прокалке в течение 10-13 мин. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США я". 377044,кл, В 22 С 9/04, опублик. 1973.2, Литье по выплавляемым моде 1 з лям. Под редакцией Я.И. Шкленника.М., "Машиностроение", 1971, с. 247.Составитель Г. Зарецкая Редактор В, Данко Техред А. Бабинец Корректор М. Шароши Ч Заказ 5211/12 Тираж 852 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5йтФилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4