Способ обработки форм для жаропрочного стального литья по выплавляемым моделям

Способ обработки форм для жаропрочного стального литья по выплавляемым моделям

Реферат

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении жаропрочных стальных отливок по выплавляемым моделям.

Известен способ обработки форм для литья по выплавляемым моделям, при котором формы после удаления моделей прокаливают в термической печи в окислительной среде при температуре 800-1100°С (Литье по выплавляемым моделям, ред. Я.И.Шкленник, В.А.Озеров, М. Машиностроение, 1984, с.234-235).

Недостатком известного способа является низкое качество получаемых форм из кварца или корунда, т.к. в их составе имеются примеси железа и его окислов. После прокалки при указанных выше температурах и заливки в формы жаропрочных сталей происходит взаимодействие окислов железа (находящихся в форме) с химически активными компонентами сталей (например, титаном) и образование дефектов отливок - шлаковых раковин или пригара.

Наиболее близким к заявляемому является способ обработки формы для жаропрочного стального литья по выплавляемым моделям, включающий выплавление модели из формы и ее прокалку. В процессе нанесения оболочки на модель оболочку пропитывают раствором, включающим гидроксохлориды алюминия и воду. Такие формы после прокалки имеют на рабочей поверхности слой инертного глинозема, препятствующий взаимодействию залитой стали с формой, улучшающей качество поверхности форм и отливок (а.с. №489580, МКИ В 22 С 9/04, заявл. 03.06.74 г.).

Недостатком этого способа является образование раковин и засоров на поверхности отливок вследствие вспучивания и отслаивания гидроксохлорида при обжиге, что возникает при изготовлении сложных тонкостенных фасонных изделий.

Технической задачей изобретения является повышение качества отливок, предупреждение образования дефектов: засора, шлаковых раковин и пригара.

Поставленная техническая задача решается тем, что способ обработки форм для жаропрочного стального литья по выплавляемым моделям включает выплавление модели из формы и ее прокалку.

Новым в изобретении является то, что прокалку формы производят при температуре 450-480°, а затем форму промывают водой с температурой 85-95°.

Для достижения наибольшего эффекта за счет интенсификации процесса растворения солей при промывке форм используют водопроводную воду, подвергнутую электрической ионизации с рН=2...5.

Сущность изобретения заключается в следующем. В процессе нанесения огнеупорного покрытия на модели вредные примеси железа находятся в форме в виде водорастворимых соединений FeCl₃ и Fe₂(SO₄)₃. В процессе удаления моделей в горячей воде на рабочей поверхности форм остается восковая пленка модельного состава, которая препятствует растворению и выводу из форм солей железа. При нагреве до температуры 450-480°С происходит термодеструкция остатков модельного состава, находящихся в форме, а после промывки полости формы водой происходит удаление из формы водорастворимых соединений железа. Электроионизацию водопроводной воды выполняют на установке по А.С. СССР №1393799 путем ее пропускания между анодом и катодом и отделения насыщенной ионами воды полупроницаемой мембраной. Воду с рН=2...5 приготавливают из холодной водопроводной, которая выпускается из ионизатора с технологически необходимой температурой (85-95°С). Повышение растворимости солей железа в этой воде связано с ее кислотными свойствами. Использование для промывки форм электрически ионизированной воды с рН=2...5 интенсифицирует процесс растворения солей и улучшает качество отливок. Температура нагрева форм ниже 450°С не позволяет эффективно удалить восковые и смолистые остатки модельной массы, а ее повышение выше 480°С приводит к термическому разложению солей железа (Fe₂(SO₄)₃→Fe₃O₃+3SO₃) и переходу соединений железа в нерастворимое состояние.

Анализ брака в серийном производстве жаропрочных точных стальных отливок в литейном цехе ОАО НПО "САТУРН" показал, что при общем уровне брака 20% до 50% - брак по пригару.

Дефект "пригар" выявляется после очистки отливок при визуальном контроле и представляет собой отдельные или соединенные между собой вмятины на поверхности отливок диаметром 0,3 мм и более, глубиной 0,1-0,5 мм. Дефекты возникают неравномерно по поверхности, причем на тонких элементах отливок и внешних галтелях частота обнаружения дефекта выше, чем на массивных частях отливок. Одной из показательных в этом отношении является отливка "рабочая лопатка" с массой 0,15 кг из стали 513 Л. Брак этой отливки в условиях серийной технологии по пригару составляет до 40%.

Было выполнено опытное изготовление партии этих отливок с использованием следующих технологических режимов: после удаления моделей в горячей воде кварцевые формы нагревали до температуры 480+10°С в термической печи в течение 1 часа. После извлечения форм из печи их промывали горячей водой путем десятикратного заполнения - выливания. Качество форм оценивали по результатам их химического анализа на содержание железа, а также по результатам контроля опытных отливок.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

№ п/п	Режимы обработки	Содержание железа в форме, %	Количество залитых отливок, шт	Брак по пригару, шт
1	Серийная (выплавление - прокалка)	0,22-0,30	500	101*
		0,30-0,38	500	74*
2	Нагрев 480+10°С, промывка водопроводной водой (85-95°С)	0,11-0,15	500	30 (исправимый)
3	Нагрев 450+10°С, промывка водой (85-95°С) с рН=5...6	0,08-0,12	-	-
4	Нагрев 480+10°С, промывка водой (85-95°С) с рН=2...5	0,06-0,08	50	0
5	Нагрев 440+10°С, промывка водой (85-95°С) с рН=5...6	0,20-0,31	-	-
Примечания: * - брак окончательный, исправимый брак - отливки, годные после абразивной зачистки.

Как видно из таблицы, наблюдается прямая зависимость дефектности отливок по пригару от содержания железа в форме. Поэтому недостаточный нагрев в эксперименте №5 не удалил остатки модельного состава из форм и последующая промывка форм водой не дала эффекта по снижению содержания железа в формах.

Технический эффект от предлагаемого способа обработки форм по выплавляемым моделям выражается в повышении качества отливок, предупреждении образования дефектов: засора, шлаковых раковин и пригара, что снижает уровень брака, трудоемкость производства отливок из жаропрочных сталей ввиду существенного снижения объема ручных зачистных работ.

1. Способ обработки формы для жаропрочного стального литья по выплавляемым моделям, включающий выплавление модели из формы и прокалку формы, отличающийся тем, что прокалку формы производят при температуре 450-480°С, а затем промывают форму водой с температурой 85-95°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для промывки форм используют водопроводную воду, которую подвергают электрической ионизации с рН 2 - 5.