Способ изготовления облицованных литейных форм

СОЮЗ СОВЕТСКИХОЛМЕЮЬиНиРЕСПУБЛИК 22 С 9/20 22 С 9/О ГОСУДАРСТНЕННПО ДЕЛАМ ИЗЬБРЕ КОМИТЕТ СССРТЩИй И ОТКРЫТИЙ БРЕТЕНИВИЮОЪСТВУ Е ИЗО(71) Ордена Трудового Красного Зна-,мени научно"исследовательский институт технологии автомобильной промьшшенности(56) 1. Патент Японии У 52-22893,кл. 11 А 231, опублик, 1977,2. "Тютандзо, Савй апй Рогофф,1975, 28, У 3, с. 7-10 (РЖ "Технология машиностроения", серия 14 Г, 1975,У 9,. реф. 9 Г 186).3. Иванов В.Н Зарецкая Г.М.Литье в керамические формы по посянным моделям, М., "Машиностроени1975, с, 5,(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛИЦВАННЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ по постоянныммоделям, включающий предварител тое"У Оьное ОПИСАНИ н двтавснав.изготовление по промежуточной модели опорного слоя формы из формовочной смеси на основе зернистого наполнителя, его высушивание и установку на плиту с моделью отливки, последующее заполнение зазора между моделью и рабочей поверхностью опорного слоя формы содержащей огеливатель керамической суспензией под избыточным давлением и формирование облицовочного слоя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения цикла изготовления облицовочных форм и повышения их качества при одновременном снижении себестоимости за счет сокращения расхода огеливаемой керамической суспензии, предварительно на рабочую поверхность опорного слоя наносят слой водной суспензии на основе пыпевидного огнеупорного материала и отверждают.его тепловойсушкой.11263Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам изготовления облицованных литейных форм по постоянным моделям.Известен способ изготовления облицованных литеййых форм, в соответствии с которым на поверхность модели наносят тонкий слой облицовочной смеси, содержащей связующее, на который затем засыпают наполнительный слой на основе кварцевого песка или 1 металлической дроби с последующим закреплением его прижимной плитой, накладываемой сверху,на опоку 11 .Однако данный способ характери-. зуется высокой трудоемкостью, определяемой операцией нанесения на мо- . дель пластичного облицовочного слоя.Известен также способ изготовлесния облицованных литейных форм, в 20 соответствии с которым наполнительный (опорный). слой формы выполняют из наборных огнеупорных блоков, а облицовочный слой получают путем заливки жидкоподвижной песчано-жид костекольной смеси в зазор между мо. делью и рабочей поверхностью наполни- тельного (опорного) слоя с последующим отверждением его продувкой углекислым газом 2 . 30Однако данный способ применим лишь при высокой серийности производства, что связано с условием соответствия размеров наборных огнеупорных блоковтипоразмерам опок и габаритам моде- З 5 лей. Кроме того, наличие в облицо вочном слое жидкостекольного связующего приводит к ухудшению качества поверхности чугунных отливок.40Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ изготовления облицованных литейных форм по постоянным моделям, заклю чающийся в предварительном изготовлении по промежуточной модели опорного слоя формы из формовочной смеси иа основе зернистого наполнителя, его высушиваиие и установку на пли ту с моделью отливки, последующее заполнение зазора между моделью и рабочей поверхностью опорного слоя формы содержащей огеливатель керамической суспензией под избыточным 55 давлением и формирование облицовочного слоя за счет его огеливания (отверждения) и термической обработки 3 56 2Недостатками данного способа являются повышенный расход дорогостоящей суспензии на основе этилсиликата, длительная высокотемпературная прокалка, большие объемные деформации облицовочного и опорногослоя, что приводит к образованию локальных трещин, короблению и отслаиванию облицовочного слоя.Цель изобретения - сокращение цикла изготовления облицованных форм и повышение их качества при одновременном снижении себестоимости за счет сокращения расхода огеливаемой керамической суспензии.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления облицованных литейных форм по постоянным моделям, включающему предварительное изготовление по промежуточной модели опорного слоя формы из формовочной смеси на основе зернистого наполнителя, его высушивание и установку на плиту с моделью отливки, последующее заполнение зазора между моделью и рабочей поверхностью опорного слоя формы содержащей огеливатель керамической суспензией под избыточным давлением и формирование облицовочного слоя, предварительно на рабочую поверхность опорного слоя наносят слой водной суспензии на основе пылевидного огнеупорного материала и отверждают его тепловой сушкой.При осуществлении предлагаемого способа для изготовления опорного слоя форм используют формовочную смесь, содержащую в качестве огнеупорного наполнителя преимущественно чугунный песок зернистостью 0,4 мм из размолотой чугунной стружки или дробь чугунную колотую марок ДЧКи ДЧКГОСТ 11964-81, в качестве связующего формовочной смеси используют концентрат сульфитно-дрожжевой бражки жидкий, марки А (ОСТ 81-79-74). Кроме того, в состав смеси для опорного слоя входит небольшое количество пылевидного кварца.Составы формовочных смесей для опорного слоя форм и их физико-механического свойства приведены в табл,1.Для формирования части облицовочного слоя, предварительно наносимого на опорный слой кистью или из пульве-. ризатора, используют различные суспензии, отверждаемые тепловой сушкой и не содержащие огеливателя.3 1126В качестве .огнеупорного наполни 1 теля указанных суспензий используют кварц молотый пылевидный марок КП, КПили КПпо ГОСТ 9077-59, имеющий зернистость менее 0,05 мм, а в качестве связующего суспензий - гидролизированный этилсиликат или жидкое стекло или концентрат сульфитно-дрожжевой бражки жидкий (КБЖ). Для сравнения опробована суспензия с огели О вателем (прототип), которую в предлагаемом способе используют после нанесения на опорный слой суспензии 1 без огеливателя, для заполнения остав- шегося между моделью и опорным слоем зазора.Составы суспензий и их физико-механические свойства приведены в табл, 2. Способ осуществляют следующим образом.По промодели изготавливают опорный слой формы, высушивают его,после чего на рабочую поверхность формы кистью или25 пульверизатором наносят часть облицовочного слоя из суспензин беэ огеливателя. Толщина этой части облицовочного слоя, наносимого эа один про ход кистью или пульверизатором, составляет 0,3-0,8 мм в зависимости от состава суспензии. Этот слой,высушивают пламенем газовой горелки и затем форму устанавливают на плиту с моделью отливки.При этом зазор между моделью и опорным слоем со ставляет 1,2"1,7 мм (для расчетной толщины облицовочного слоя 2 мм), Через коническую воронку при расчетной высоте столба суспензии и при вибрации формы заливают огеливаемую 40 суспензию После некоторой выдержки в соответствии с отверждающим действием огеливателя, модель отливки извлекают, поджигают пары ацетона над формой и. затем прокаливают обли цовочный слой формы. После прокалки форму собирают и заливают металломП р и м е р. По промодели из эпоксидной смолы изготавливают опорный слой формы из формовочных смесей, . 50 представленных в табл. 1, Затем промодель извлекают и на рабочую поверхность опорного слоя наносят часть облицовочного слоя суспензии кистью(составы 2 и 3, табл. 2) или пульве риэатором (составы 1 и 4, табл. 2). Слои суспензий УУ 2 и 3 высушивали6-8 мин пламенем газовой горелки,356 4 а суспензий кВ 1 и 4 20 мин в сушил ке при 200 С. После этого опорный слой с нанесенной частью облицовочного слоя устанавливают на плиту с моделью отливки и в оставшийся зазор между ними заливают через коническуЫ воронку при высоте столба суспензии над верхом формы 400 мм и при вибрации формы с частотой 2800 кол/мин . и амплитудой 0,2 мм суспенэию с огеливателем (суспензия В 5, табл.2) . Через 8 мин модель извлекают, под- , жигают пары ацетона, после выжигания которых облицовку прокаливают пламенем газовой горелки (1500 С) в течение 7-8 мин.Для сравнения опробуют способ-прототип, где между опорным слоем формь 1 из формовочных смесей (табл. 1) и моделью заливают суспензию с огеливателем (суспензия В 5, табл. 2), по второму варианту в качестве наносимого из пульверизатора слоя используют огеливаемую суспензию В 5 (табл, 2), а вторым приемом в зазор заливают под избыточным давлением и при вибрации огеливаемую суспенэию Ф 5 (табл, 2).Качество облицованныхформ в зависимости от способа нанесения облицовочного слоя, представлено в табл.З. Прочность сцепления облицовочногослоя с опорным определяют путем измерения усилий среза прокаленного слоя облицовки с опорного слоя на образцах 50 х 50 мм.По результатам испытаний (табл.З, примеры 13-15) видно, что изготовления облицованных литейных форм по способу-прототипу с применениемгидро"статического давления суспенэии призаливке в тонкий зазор (2 мм) не обеспечивает получения качественных форм"На формах с зернистостью металличес-,кого наполнителя формовочных смесей в 0,4, 1,0 и 2,0 мм глубина пропитки суспензией опорного слоя составляет. соответственно 4-6, 8-12 и 1521 мм, а общая толщина керамическогослоя вместе с облицовкой составляет6-8, 10-14 и 17-23 мм. Уже послеокончания выгорания ацетона и легкокипящих фракций этилсиликата на облицовочном слое имеют место локальные трещины в 0,3-0,7 мм, которыепосле прокалки пламенем газовой горелки в течение 1 ч увеличиваются до0,5-1,2 мм, а коробление по плоскимповерхностям составляет 0,8-1,4 мм,Облицованные формы, изготовленные .с нанесением за первый прием.суспензии с огеливателем (В 16,табл, 3), также имеют неудовлетворительное качество. После нанесения 5пульверизатором на опорный слой сус,пензии с огеливателем, в огеленномслое обнаружены трещины и .местныеотслоения, а прочность сцепления об"лицовочного слоя с опорным после 10прокалки получается низкой, что приводит к отслаиванию и деформациямоблицовочного слоя.Облицованные формы, изготовленныес нанесением за первый прием суспензией, отверждаемых тепловой сушкой,,т.е. без огеливателя, как на этилсиликате, так и без него, имеют высокое качество,Необходимость создания напора или рризбыточного давления суспензии с одновременным использованием вибрации формообразующей системы вызвана тем, чтодля средних и крупных форм величина зазора в 1,5-2,5 мм между моделью отливки и опорным слоем формы являетсямалой, что.замедляет скорость и ухудшает качество заполнения зазора облицовочной суспензией с огеливанием.Предпочтительность формированияоблицовочного слоя за два приема обусловлена тем, что наносимая кистьюили из пульверизатора часть облицовочного слоя заполняет поры опррногослоя формы на глубину не более 0,5351,5 мм, т.е, практически без пропитки, как это имеет место в способепрототипе. После сушки этой части облицовочного слоя создается своего рода защитный барьер от проникновенияв опорный слой облицовочной суспензии, заполняющей за второй прием оставшийся зазор между моделью и опорным слоем. Кроме того, наносимая запервый прием часть облицовочного:слоя сглаживает шероховатую поверх.ность опорного слоя, что значительно,уменьшает сопротивление при за-полнении оставшегося зазора огеливаеиой суспензией, После сушки нанесеннбго эа первый прйем слоя облицовки в нем завершаются все дефорчационные явления: усадка, образование трещин. Слой достаточно прочно сцепляется с опорным слоем формы,Необходимость исключения огеливателя из суспензии, наносимой за первый прием кистью или из пульверизатора, обусловлена тем, что при тепловой сушке такие суспензии не даютхарактерной для суспензии с огеливателем усадки, трещин.и коробления,суспензии без огеливателя имеют более высокую собственную прочностьи прочность сцепления.с опорным слоемФормы. Полученные в таких облицованных Формах литые заготовки штамповыхвставок вилки карданного вала не имеют дефектов типа гребешков, газовыхраковин, окалины и обезуглерожен-ного слоя,Предлагаемый способ изготовленияаблицованных литейных форм имеетследующие преимущества по сравнениюс прототипом: обеспечивает получение качественных облицованных керамическим слоем литейных форм, двухсту-,пенчатое нанесение облицовочногослоя сокращает расход дорогостоящейэтилсиликатной суспензии, так какза первый прием может быть использована суспензия, не содержащая ниэтилсиликата, нй огеливателя, сокраается до 7-8 мин время прокалкиформы пламенем газовой горелки, таккак из-за малой толщины облицовочного слоя (1,5-2,5 мм) кратковременной высОкотемпературной обработкидостаточно для удаления газотворныхсоставляющих, сокращение временипрокалки приводич к значительномууменьшению расхода газа, за короткоевремя прокалки опорный слой не подвергается объемным деформациям от нагревания до высоких температур, что повышает точность изготовления форм, и, следовательно, отливок, способ позволяет возвращать после регенерации на повторное использование 98- 993 металлического наполнителя опорного слоя Форм, ввиду невысокой величины его пропитки облицовочным слоем.1126356 Таблица 1 Газопроницаемость, ед,Содержашие, % по массе Составляющие пп Песок чугунный зернистостью0,4 мм 94,4 Более 500 3,0 2,6 2 22,2 Более. 500 Кварц пылевидный КБЖ 2,2 3,96,0 19,8 Более 500 2,0 2,0 КБЖ Таблица 2 ржание,7ассе язкост о ВЗность3 г В 2 варц пылевидный Гидролизовансиликат в этил 18 2 о Кварц молотый пылевидный Концентрат сульфитно-дрожжевой бражки (КБЖ) Дробь чугунная колотаязерн. 1 мм Дробь чугунная колотаязерн. 2 ммКварц пылевидный 1 Кварц пылевидныйПрочностьна сжатиепо сухому,кгс/смДля нанесения на опорный слой126356 Кварц пыл 65,0 Жидкое стекло плотностью 1,48 г/см 2 7 В 2 6 арц пылевидный 23,0 27 г/с БЖ плотност 6,0 27 од 68,варц и н ролизованный этиликат29,аью л Т а Номер со става су пензии и имеачеств блицов рочност цеплени ин л ного слопосле прокалки. и ско оя сус а нзи,5 7-2,8 0,7-0,8 Хороше 6,2 5-0 5-2 у 7 5-0,6 2,5-2,6 0 2,4-2,5 0 6,511 6 г,7-0,8 0,6-0,7 -ф 2 2 2 2,5-2 5-0,6.8,4 2,4-2, 5 0,4-0,5 1 2,8-2,9 0,8-0,9 2 2,7-2,8 0,7-0,8 7 9 9 Триэтаноламин (огеливатель) пропитки опорного. слоя суспензией,мм Продолжение табл. 28 Для зало пения замежду моди опорнымслоем о слояпорным1126356 Продолжение табл,3 0,6-0,7 9,2 0,5-0,6 2,5-2,6 7,6 12,6-8 4-6 Трещины 13 14 8-12 10-14 15-21 17-23 2,5-2,6 0,5-0,6 16 Составитель С. ТепляковТехред Л.Микеш Корректор,М. Демчик Редактор И. Касарда Заказ 8601/8 Тираж 774 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо данаи изобретений и открытий13035, Москва, И, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 11 3 3 2,6-2,7 15,2 По прототипу