Способ изготовления многослойной оболочковой формы по выплавляемым моделям

(1% (1 И з(я) В 22 С 9/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРН 223268, кл. В 22 С 9/12, 1966.2. Авторское свидетельство СССРИ 270195, кл. В 22 С 9/04, 1969,Авторское свидетельство СИРМ 764839 кл, В 22 С 9/12, 1978(54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ОБОЛОЧКОВОЙ ФОРМЫ ПО ВЫПЛАВ"ЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, включающий послойноенанесение на легкоплавкую модель сус-.пензии на этилсиликатном связующем и обсыпку кварцевым песком каждого слоя, послойную сушку. оболоцковой Формы, удаление из нее легкоплавкой модели, введение в оболочковую Форму кислодсодерщего вещества и после-. дующую прокалку, о т л и ч а ю щ и й. с я тем, что, с целью сокращения продолжительности прокалки оболочковых форм и расхода кислородсодержащего вещества, последний .слой обсы,Чают кварцевым песком с добавкой 20-40 мас,3 магнезита для получения избытоцного давления газа в форме, а после сушки последнего слоя на него наносят слой 65-703-ного раствора, полиметилфенилсилоксановой смолы в этиловом спирте, который сушат для образования непроницаемого для кислорода слоя.103643Изобретение относится к литейномупроизводству, а именно к областилитья по вцплавляемым моделям,Известны различные способы изготовления оболочковых форм с ускоренным циклом прокалки за счет нагрева форм в дисперсном теплоизлучателес пониженной температурой прокалкиИ повышенной прочностью форм за счетнагрева форм в вакууме 13 и 2,1 ОНаиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является способ изготовления оболочковых форм, включающий послойное нанесение на легкоплав" 15кую модель суспензии на этилсиликатном связующем и обсцпку кварцевымпеском каждого слоя, послойную сушкуоболочковой формы, удаление из нее,легкоплавкой модели, введение в оболочковую Форму кислородсодержащеговещества и последующую прокалку, приэтом кислородсодержащее веществовводят в стояк литниковой системыоболочковой Формы после удаления легкоплавкой модели перед прокалкой Формы. В качестве кислородсодержащеговещества (окислителя) используют пер"манганат калия в количестве 0,05-:0,121 от веса заливаемой стали 3,Недостатками известного способаявляются длительность прокалки и повышенный расход окислителя, что связано с неэффективным использованиемвыделяющегося при его разложении кислорода. Окислитель находится в стоя 35ке Формы, и выделившийся при его разложении кислород не всегда проникаетв удаленные труднодоступные местаоболочковой формы, где скапливаетсянаибольшее количество остатков пег 40коплавкой модели. Кроме того, притермическом разложении окислителя вформе образуются нелетучие продуктыреакции, которые засоряют металл при,его заливке.45Целью изобретения является сокращение продолжительности прокалки оболочковых форм ирасхода кислородсодержащего вещества.Поставленная цель достигается тем,50что согласно способу изготовлениямногослойной оболочковой формы повыплавляемым моделям, включающемупослойное нанесение на легкоплавкуюмодель суспензии не этилсиликатном 55связующем и обсыпку кварцевым пескомкаждого слоя, послойную сушку оболочковой формы, удаление иэ нее лег" коплавкой модели, введение в оболочковую форму кислородсодержащего вещества и последующую прокалку, последний слой обсыпают кварцевым песком с добавкой 20-40 мас.3 магнези-та для получения избыточного давления газа в форме, а после сушки последнего слоя на него наносят слой65-70-ного раствора полиметилфенилсилоксановой смолы в этиловом спир"те, который сушат для образованиянепроницаемого для кислорода слоя.Таким образом, при изготовленииоболочковой формы,кислородсодержащий продукт находится непосредственно в оболочке, что способствует более равномерному его распределениюв Форме и более полному окислениюостатков легкоплавких моделей в оболочковой форме в процессе прокалки.При изготовлении многослойной оболочки кислородсодержащее вещество ,вводили также в состав суспензиидля 2-га и 3-го слоев оболочки. Вкачестве кислородсодержащего вещества дпя суспензии использовали калиевую селитру,Однако процессу эффективного окисления остатков модельного составапрепятствует избыточное давление вполости Формы, которое создается приее прокалке вследствие образованиягазообразных продуктов сгорания модельного состава и которое направле"но к наружной поверхности формы, чтоприводит к вытеснению из формы кислорода, образующегося при разложениикислородсодержащего продукта в процессе прокалки оболочковых форм.Поэтому, с целью изменения направ.пения движения активного кислорода, выделяющегося из 2-го и 3-гослоев оболочки в зону скопления остатков легкоплавких моделей, последний слой суспензии обсыпают кварцевым песком с добавкой магнезита, ко-,торый в процессе прокалки разлагается с образованием нейтрального угле.кислого газа,Температура его разложения не должна быть ниже 0,9 температуры разложения кислородсодержащего продукта, входящего в состав 2-го и ,3-го слоев суспензии, так как при более низких температурах разложения происходит выделение нейтрального газа, а кислород из 2-го и 3-го слоев формы, требуемый для окисления мо5 10 30 40 45 50 55 3 10дельных остАтков, выделяться еще неначинает, что снижает эффективностьдействия окислителя.Температура разложения окислителя обсыпки также не должна превышать1,2 температуры окислителя суспензии, так как в противном случае кис лород из 2-го и 3-го слоев формы начинает выделяться раньше нейтрального газа, назначение которого заключается в том, чтобы создать, избытокдавления в последнем слое оболочковой Формы и направить движение кислорода, выделяющегося из 2-го и 3-гослоев, внутрь Формы.Максимальный окислительный эфффектдостигается только при условии, чтотемпературы разложения кислородсодержащего продукта 2-го и 3-го слоевсуспенэии и окислителя, содержащегося в обсыпке, должны быть близки.Этим условиям соответствуют кислород.спдержащие продукты - калиевая селитра КНОРР с температурой начала разложения, равной 408 С, и магнезитоМцСОэ с температурой разложения 400 Сс выделением углекислого газа СО,обладающего слабоокислительными свойствами, что дополнительно способствует окислению остатков легкоплавкихмоделей. Разложение калиевой селитрыи магнезита заканчивается также приблизких температурах, а именно КМО 5 при температуре порядка 500 С, а.магнезит - при 540 ОС,С целью предотвращения ухода угле.кислого газа через наружную поверхность оболочковой Формы на нее наносится запирающий слой, препятствующий выходу газов иэ оболочки,Температура разложения материалазапирающего слоя должна быть не ниже600 С и не.выше 900 С, так как приэтих условиях оболоцковая форма "заперта" на период разложения окислителей, и выделяющийся в форме кислородмаксимально расходуется на окислениемодельного состава (3600 С), а впериод заливки металла запирающийслой не является источником газовыделений (6900 ОС),Таким требованиям соответствует65-70-ный раствор полиметилфенилсилоксановой смолы в этиловом спирте(кремнийорганическая смола К),начинающий разлагаться при 700 С.Составы оболочек по известному. ипредлагаемому способам представлены,в;табл. 1,36436 4 Свойства и продолжительность про- калки оболоцковых Форм в зависимости от способа их изготовления представлены в табл. 2.Как видно из приведенных экспериментальных данных, оптимальными оболочковыми формами являются оболочки 8 и 9, которые характеризуются тем, что для 2-го и 3-го слоев в суспензию введена калиевая селитра в количестве 3-4 мас., в обсыпочный материал на основе кварцевого пескапоследнего слоя оболочки введен магнезит в количестве 20-403, а запирающим слоем является 65-70 Ф-ный раствор кремнийорганической смолыКв этиловом спирте.Содержание кислородсодержащегопродукта в суспенэии 2-го и 3-гослоев менее 3 малоэффективно из-эанедостаточного количества кислорода,а более О - приводит к снижениюпрочности непрокаленных оболочек иувеличивает колицество брака отливокпо .вине формы.Использование обсыпоцного материала на основе кварцевого песка с содержанием магнезита менее 203 снижает эффективность действия избыточного давления выделяющегося нейтрального газа, обеспецивающего направленное движение кислорода, выделяющегося в форме при разложении окислителя во 2-м и 3-м слоях оболочки.Использование в смеси магнезита более 43 не приводит к заметному сокращению продолжительности прокалки, в то же время увеличивается расход магнезита.Зерновой состав магнезита, входящего в состав обсыпочного материала на основе кварцевого песка, не должен отличаться от зернового состава, применяемого для последнего слоя кварцевого пеСка. Концентрация раствора кремнийорганической смолы с этиловом спирте обусловлена требованиями обеспечения сплошности запирающего слоя, так как слой наносится на наружный песцаный слой оболоцковой формы, имеющий крупные поры. При концентрации смолы в растворе менее 653 не достигается полная сплошность (непрерывность) запирающего слоя и в период выделения окислительных газов в оболочке при прокалке не обеспецивается их направленное движение внутрь формы.10 20 При концентрации смолы более 70 иэ-эа увеличения вязкости раствора нв поверхности Формы образуется неравномерный слой с местными утолщениями, что приводит к повышенному 5 гаэовыделению при .заливке форм метал. лом.П р и м е р. Приготавливают суспензию следующего состава, мас.3:. Вода 1"2Огнеупорный на" 15полнитель . ОстальноеОкунанием наносят 1-й слой суспензии на модельный блок с последующей его обсыпкой кварцевым песком Осуществляют сушку слоя. В готовую суспензию укаэанного состава для2-го .и 3"го слоев оболочки добавляют измельченную калиевую селитру КМО в количестве 3"Йперемешивают суспензию и наносят 2-й и 3-й слои с послойной обсыпкой их кварцевым песком и сушкой каждого слоя. Далее аналогично 1-му слою наносят 4-й слой суспензии с обсыпкой кварцевым . песком и сушкой покрытия а затем 30 последний 5-й слой суспенэии, который, обсыпают смесью кварцевого песка и 6магнезита при содержании последнего в смеси 20-40. После сушки последнего слоя и удаления модельного состава на наружную поверхность оболочковой формы пульверизатором наносят слой раствора кремнийорганической смолы Кв этиловом спирте. Прокалку готовых оболочек новых форм можно осуществлять сыпучим наполнителем как в опорном наполнителе так и без наполнителя. Прокаленные обо" лочки заливают металлом и по выходу годных отливок опреДеляют эффективность действия окислителей при раз" личной продолжительности прокалки. Сравнительные результаты прокалки представлены в табл. 3.Предлагаемый способ изготовления оболочковых форм обеспечивает получение 1003-ного выхода годных отли" вок при температуре прокалки 850 фС и времени выдержки 40 ч против 8,0 ч по известному способу при про" калке в опорном наполнителе и при выдержке 1,5 ч против 2,0 ч без напол" нителя.Ожидаемый экономический эффект за счет сокращения продолжительности прокалки и снижения расхода активного окислителя составит 20 тыс. руб. в год.1036436 Т а б л и ц а 1 2,0 60 10,0 20 3,0 3 40 4,0 70 75 80 100 6,0 2,0 60 10 7 8 65 3,0 20 4,0 40 70 50 О 5;0 6,0 80 100 Оболочки Известная Предлагаемые Используемые кислородсодержа-, щие вещества (окисли- тели) КМпО (поавт. сеид.Ю 764839) ККО во 2-м и3-м слоях суспензии, МЯСОв обсыпке последнего слоя,раствор кремнийоргаиической смолы вэтиловомспирте, "запирающий"слой Содержание окислителя в суспензии, мас,.3 0,05-0,2 отвеса металла (в гю.лость формы на дностояка) СодержаниеМЯСО вобсыпочномматериалена основекв.песка,мас.3 Концентрация Квэтиловомспирте,мас.3 Количествослоев формы, содержащих КМО всуспензии Во всехпяти слояхоболочковойформы 8 о 2-м и 3-мслоях суспензии1036436 10 Табл и ца 2 Прочность оболочек, кгс/см Иийимальное время прокалки, обеспечивающее 1003 выход годных отливок, ч Оболочки Прокаленных,при 850 С Мепрокаленаных Прокалка в напол- Прокалка, безнителе наполнителя Известная 45 2,0 8,0 162 Предлагаемые 2 28 8,0 130 2,0 6,0 1 5 26 6,0 118 6,0 126 1 ф 5 6,0 1;5 120 8,0 47,165 2,0 6,0 160 6,0 160 50 148 43 6,0 10 38 6,0 120 Таблица 3,Выход годных отливок, 3, при длительности прокалки, ч; Способ изготовления ферм Температура прокалки, фС амате ее аетатеи в а тееетат ееее е т Без наполнителя В наполнителе те вме8,0 6,0 4,0 3,0 2,0 2,0 1,5 1,00,5еев ете е е е е е в теа е и и Известный850 100 95. 72 61 40 100 90 77 51 Предлагаемый 850 100 100 98 88 63 100 100 96 84 1а Ф те Фт е Составитель Г. Зарецкая,Редактор В. Данко ТехредМ.Гещ;Оь Корректор Г Решетник Заказ 5894/9 Тираж 813 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва ЖРауаскаяяе наб, д. 4 Ле тв ет Авве т а ВееЕйЛи иа иаее йЛЪЮе темС е еи ею в филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Проевктная", 4