СПОСОБ ОЧИСТКИ ТОЧНЫХ ОТЛИВОК ОТ КЕРАМИКИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК B22D29/00 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам удаления высокопрочных керамических стержней из внутренних полостей точных отливок сложной конфигурации, и может быть использовано преимущественно в газотурбостроении, а также в других отраслях народного хозяйства, производящих сложные отливки.

Известен метод быстpого удаления стержней, изготовленных из окиси иттрия, при котором отливку помещают в автоклав с выщелачивающим раствором и нагревают до температуры не менее 200^оС. После того, как произошло химическое разрушение связей между зернами, разрушенная керамика удаляется из отливки раствором, взбалтываемым посредством химической реакции.

Известен способ удаления из отливки отработанной формовочной и стержневой смеси, со связующим на оси неводных растворов силиката натрия, включающий воздействие на отработанную смесь нагретым водным раствором гидроокиси натрия или калия, или аммиака путем погружения отливки с отработанной смесью в упомянутый раствор или путем подачи струи этого раствора на отливку с отработанной смесью.

Известна установка для очистки отливок от керамики, включающая ванны выщелачивания и промывки, перфорированные барабаны для отливок, устройства для нагрева щелочного раствора, при этом ванна выщелачивания сообщена через трубопровод с системой регенерации щелочного раствора, а шламосборник размещен сбоку от ванны выщелачивания и отделен от нее перегородкой с окном.

Недостатками этих способов является химическая вредность производства (как для обслуживающего персонала, так и для окружающей среды), а также низкая эффективность при удалении высокопрочных керамических (на основе электрокорунда) стержней сложной конфигурации.

Целью изобретения является обеспечение экологической безопасности и повышение производительности труда при удалении высокопрочных керамических стержней из отливок со сложной конфигурацией очищаемых полостей .

Сущность изобретения состоит в том, что отливку с пропитанным водой стержнем погружают в камеру, заполненную низкотемпературной жидкостью, обеспечивая быстрый подъем давления в камере с помощью нагружателя так, чтобы вода в порах керамики не успела превратиться в лед прежде, чем давление достигнет 220 МПа. При выдержке в низкотемпературной среде под этим давлением в порах керамики образуется лед Ш, который сохраняется затем и после сброса давления, пока температура лопатки не превышает -160^оС. Отливку, извлеченную из камеры, промывают струей горячей воды, не допуская повышения температуры отливки до начала промывки. Эффект повышения производительности очистки достигается за счет значительного сокращения времени, затрачиваемого на охлаждение отливки до температуры (-160)-(-180)^оС, а также за счет того, что охлажденная отливка может быть легко извлечена из камеры и установлена в приспособлении для промывки. При невозможности обеспечить достаточно высокую скорость погружения отливки и подъема давления могут быть использованы специальные обмазки, например парафин, увеличивающие время охлаждения отливки.

На чертеже устройство реализующего способ, разрез.

Устройство содержит плиту основания 1, на которой на изолирующей прокладке 2 в утепленном кожухе 3 установлен изолированный цилиндр высокого давления 4, удерживаемый в верхнем положении пружинами 5 и толкателями 6. Неподвижный плунжер 7 закреплен на изолирующей прокладке 2 на плите 1 и уплотнен с цилиндром высокого давления 4 подвижным уплотнением 8. По направляющим колоннам 9 перемещается траверса 10, на которой закреплен шток 11 нагружателя-гидроцилиндра 12. На торце штока 11 размещены захваты 13, удерживающие очищаемую отливку 14 и установлено плавающее торцевое уплотнение 15, которое герметизирует цилиндр высокого давления 4 по принципу "некомпенсируемой площади". Для этого сквозное отверстие в цилиндре 4 сделано ступенчатым, а наружный диаметр торцевого уплотнения 15 меньше диаметра уплотняемой поверхности плунжера 7.

Устройство работает следующим образом. Очищаемую отливку 14, предварительно освобожденную от стержня в околознаковых участках внутренней полости (гидроструйным или механическим способом) с пропитанным водой стержнем, устанавливают в захватах 13. В предварительно охлажденный цилиндр 4 заливают жидкий азот. В гидроцилиндр 12 подается расход жидкости, обеспечивающий скорость опускания штока с отливкой 14 до 30 см/с. После погружения отливки в жидкий азот и герметизации цилиндра 4 торцевым уплотнением 15 гидроцилиндр 12 обеспечивает нагрузку до 1 МН для создания давления в цилиндре 4 до 250 МПа. Под этим давлением отливка выдерживается в цилиндре в течение 1-3 мин, после чего давление сбрасывается и подачей сжатого воздуха под поршень гидроцилиндра 12 поднимается шток 11 с отливкой 14. Замороженная отливка помещается в сосуд с жидким азотом (для предотвращения нагрева выше -160^оС), либо устанавливается непосредственно в приспособление для ее промывки струями горячей воды.

Использование изобретения позволяет полностью удалить высокопрочные керамические стержни из отливок самых сложных конфигураций внутренней полости, обеспечивая высокую производительность процесса, удовлетворяющую требованиям современного промышленного производства.

Сущность изобретения: способ включает пропитку стержня водой, охлаждение до температуры (-160) - (-180)°С с одновременным нагружением давлением со скоростью, предотвращающей замерзание воды в порах керамики до достижения давления 220 МПа. Устройство для осуществления способа содержит плиту, на которой на изолирующей прокладке в утепленном кожухе установлен цилиндр. Неподвижный плунжер размещен в цилиндре. По направляющим колоннам перемещается траверса, на которой закреплен шток гидроцилиндра. На торце штока размещены захваты для удержания очищаемой отливки. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки точных отливок от керамики, отличающийся тем, что материал стержня пропитывают водой, нагружают давлением 220 МПа, охлаждают до -160 . . . -180^oС, после чего осуществляют сброс давления и промывку при сохранении этой температуры до начала промывки, при этом после пропитки материала стержня водой отливку погружают в низкотемпературную жидкость и одновременно нагружают давлением со скоростью, предотвращающей замерзание воды в порах керамики до достижения заданного давления. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на наружную поверхность отливки предварительно наносят теплоизолирующий слой. 3. Устройство для очистки точных отливок от керамики, отличающееся тем, что оно содержит теплоизолирующий кожух, камеру высокого давления, состоящую из цилиндра и плунжера, нагружатель со штоком, при этом плунжер закреплен неподвижно, а цилиндр имеет уплотнение и теплоизоляцию и установлен в теплоизолирующем кожухе с возможностью перемещения относительно плунжера и подпружинен относительно него, причем торец штока нагружателя расположен с возможностью герметизации полости цилиндра и имеет захваты для крепления отливки и уплотнение, наружный диаметр которого меньше диаметра плунжера.