Способ получения литья в оболочковых формах по выплавляемым моделям

Способ получения литья в оболочковых формах по выплавляемым моделям

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИCАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубпик 1ф

К,АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 251282 (21}3370922/22-02 с присоединением заявки 11о— р М g> з

В 22 С 9/04

В 22 С 9/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (31УДК621. 74. 045:

:621.744.58:66, .047 ° 621.746.51 (088.8) Опубликовано 070333. Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 0703,83 (72) Авторы изобретения

И.Б. Ферштатер, С.В. Рабинович, и Ж.В. Тока

Уральский ордена Трудового политехнический институт им

Тимков

» /

i |ã

/ (71} Заявитель (5 4) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЬЯ В ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМАХ

ПО ВЫПЛАВЛЯЕЬЫМ МОДЕЛЯМ

МеС05Ме0 + 002 -ч, (1) .

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к изготовлению отливок преимущественно иэ стали, чугуна и тяжелых цветных металлов по выплавляемым моделям.

Известен способ литья по выплавляемым моделям, при котором такие материалы формы, как кварцевый песок и пылевидный кварц, частично или полностью заменяют карбонатом или карбидом кальция (.1j. Карбонат и карбид кальция вводятся в обсыпку и обмазку всех слоев керамической оболочки, которые затем прокаливаются при температуре выше температуры диссоциации карбида кальция и заливаются алюминиевым сплавом. Такая керамика менее склонна к образованию трещин при прокалке и заливке и обла дает способностью к раэупрочнению при контакте с водой.

Однако введение карбоната кальция в состав суспенэии способствует снижению прочности керамической оболочки, а присутствие его в первом слое является причиной брака отливок по засорам и газовым раковинам.

Известен также способ литья по выплавляемым моделям, при котором в огнеупорный наполнитель суспензии вводят карбонат кальция в количестве от 20 до 75 мас.ч. (2 j. Изготовленные

5 керамические формы при данных составах наполнителя суспензии прокаливались при 900-1000оС в течение 1-2 ч и заливались различными алюминиевыми сплавами.

Недостатком такого способа является его использование только для алюминиевых сплавов.

Наиболее близким к изобретению по техническому существу и достигаемому эффекту является способ литья по выплавляемым моделям, включающий в себя послойное нанесение на блок выплавляемых моделей суспенэии на этилсиликатном связующем, послойную обсыпку огнеупорным материалом, в который для второго и последующих слоев форм вводят карбонат кальция, прокалку при 950-1100 С и заливку форм металлом (3 ). Прокалка при

950-1100 С обеспечивает интенсивное разложение карбоната кальция при атмосферном давлении по .реакции где ц — тепловой эффект, дж..

1002084

В процессе протекания реакции (i) карбонат переходит в окисел, активный по отношении к воде. Выбитую отливку с остатками керамики помещают в воду, где происходит реакция взаимодействия окисла с водой, окисел переходит в форму гидрата и это обеспечивает легкое удаление керамики с поверхности отливки:

МеО+ Н20 = Ме(ОН)2 (2)

Однако такой способ не обеспечивает высокого уровня механических свойств отливок или отдельных их частей. Это объясняется тем, что в этом способе не устранен, даже усилен такой недостаток литья по выплавляемым моделям, как низкая скорость охлаждения отливки и отдельных ее узлов. После прокалки керамическая оболочка, содержащая карбонаты, приобретает повышенные по сравнению с обычной керамикой теплоизолирующие свойства вследствие понижения своей плотности.

Целью изобретения является повышение механических свойств отливок или отдельных их частей.

Для достижения цели в способе литья по выплавляемым моделям, включающем послойное нанесение на блок выплавЭтяемых моделей суспензии на этилсиликатном связующем, послойную обсыпку огнеупорным материалом, в который для второго и последующих. слоев форм вводят карбонат кальция, прокалку н заливку форм металлом, прокаливают формы при температуре ниже температуры разложения карбоната кальция, а заливают оболочковые формы металлом, температура которого выше температуры разложения карбоната кальция.

Исключение введения карбоната в первый слой обсыпки керамической оболочки вызвано тем, что в процессе разложения карбоната выделяется углекислый газ до образования корки металла, способный выдержать его давление. При этом происходит поражение отливки газовыми раковинами. В случае изготовления массивных отливок или при необходимости обеспечить ускоренное охлаждение отдельных частей отливки, карбонаты можно использовать в качестве опорного материала.

В процессе прокалки оболочки происходит лишь незначительное разложение карбоната.: кальция, а его интенсивное разложение начинается только после заливки оболочковой формы расплавленным металлом, температура которого должна быть выше температуры интенсивного разложения карбоната кальция при атмосфер5

15 ном давлении. При этом условии обеспечивается интенсивное протекание реакции (1). Разложение карбоната кальция (мела) при атмосферном дав-. . -лии происходит в широком диапазоне температур. При этом до 850 С интенсивного разложения карбоната не происходит. При 910 С и выше происходит интенсивное разложение его npu атмосферном давлении. В этом случае температура прокалки оболочек не должна превышать 850 С, а температуру заливаемого металла необходимо поддерживать выше 910 С, что безусловно выполняется в случае заливки оболочек сталью, чугуном и тяжелыми цветными металлами.

При этом создаются благоприятные условия для протекания реакции

20 СаСО =Са0 + С02 — 178075 дж. . 3

Процесс разложения мела сопровождается поглощением значительного количества тепла, что приводит к усиленному теплоотводу, возрастанию скорости кристаллизации отливок или отдельных ее. узлов, измельчению зерна, повышению механических свойств и снижению дефектов усадочного происхождения.

3О Пример. При изготовлении ке( рамической оболочки в качестве обсыпки для второго и третьего слоев трехслойной формы использовали мраморную крошку. После удаления выплавляемых моделей и формовки в сыпучем опорном материале (кварците) формы прокаливали при 850еC (по предлагаемому способу) и при 1050 С (прототип) . Продолжительность прокалки в том и другом случае сосi àâëÿëà Зч.

Опоки с прокаленными формами заливали сталью 20Л и сплавом 32НКДЛ соответственно при 1580 и 1540 С.

После охлаждения в течение 6 ч отливки выбивали и погружали в воду для удаления остатков керамики. После этого отливки из стали 20JI подвергали нормализации при 870 С в течение 1 ч, а из сплава 32НКДЛ вЂ” зака-.— ке в воде при 830 С и отжигу при

3200С в течение 1 ч.

Затем из отливок вырезали темплеты для изготовления илифов ", определения балла зерна по ГОСТ 5639-65, а также вырезали образцы для прове55 дения механических испытаний с целью определения временного сопротивления разрыву, предела текучести, от-носительного удлинения„ сужения "o

ГОСТ 497-73 и твердости по ГОСТ

Ц) 9012-59.

Проводили испытание механических свойств и определение размеров зерна на пробах, имеющих форму пологс. цилиндра с внешним диаметром 60 мл., у толщиной стенки 12 мм, вис .топ

1002084

120 мм, имеющих конические прибыли высотой 80 мм и диаметром, равным в нижней части 60 мм, а в верхней

100 мм.

Данные механических испытаний и по определению размеров зерна, Относительное сужение (У), Ъ

Временное сопротивление разрыву (б y), кгс/см

Предел текучести.

®т) кгс/мм2

Относительное удлинение (сО, В

Величина зерна, балл

Твердость

НВ, кгс/мм

Сталь

20 Л

Прототип, прокалка при

1050 С

22,9 22,8 36,4 125

46,4

Предлагаемый, прокалка при

850оС

48,6

36,6 125

24,1 24,4

43,2 24,2 23,6 51,4 132

Предлагаемый, прокалка при

850 С

26,1 24,7 52

133

46,9

Как видно из таблицы, отливки, изготовленные по предлагаемому .способу, имеют более мелкое зерно и по вышенные механические свойства по 45 сравнению с отливками изготовленными по способу, изложенному в прототипе.

Технические преимущества предлагаемого способа состоят в том, что обеспечиваются условия для получе- 5О ния отливок или отдельных их узлов с измельченным зерном и повышенными. механическими свойствами, снижение брака по дефектам усадочного происхождения вследствие ускоренной крис- 55 таллизации. Повышение выхода годного .за счет уменьшения дефектов усадочного происхождения (пористости) отливок на 2-3% позволяет получить экОнОмический эффект при проиэвод» gp стве 1 т отливок из стали 35 Л в сумме 30-40 руб.

Формула изобретения

Способ получения литья в оболочковых формах по выплавляемым моделям, 65

11арка Способ изготовспла- ления формы ва

Сплав Прототип, про32НКДЛ калка при

1050 С которые являются средними по испытаниям 10 образцов, приведены в таблице.

Для сплава 32НКДЛ в колонке 4 приведены значения предела текучести (т) . включающий послойное нанесение на блок выплавляемых моделей суспензии на этилсиликатном связующем, послойную обсыпку огнеупорным материалом, в который для второго и последующих слоев форм вводят карбонат кальция, прокалку и заливку форм металлом, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств отливок или отдельных их . частей, прокаливают формы при температуре ниже температуры разложения карбоната кальция, а заливают оболочковые формы металлом, температура которого выше температуры разложения карбоната кальция.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Озеров В.А ° и Гаранин В.Ф.

Исследование разупрочняющего воздействия карбоната кальция в оболочковых формах для литья алюминиевых

1002084

Составитель A. Цапов

Редактор Н. Багирова Техред M.Êîøòóðà Корректор Л,Бокшан

Заказ 1689/5 Тираж 811 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 сплавов по выплавляемым моделям

Материалы четвертой научно-технической конФеренции молодых ученых и специалистов, МАТИ. N., 1971, с. ЗО- 36.

2. Авторское свидетельство СССР

М 517387, кл. В 22 С .9/04, 1976.

3. Патент Великобритании

9 1171196, кл. В 22 С 9/00, 1977 (прототип).