СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ В ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ Российский патент 2011 года по МПК B22C9/04 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью по выплавляемым моделям, и может быть использовано в машиностроительной отрасли.

Известен способ изготовления оболочковых форм путем последовательного нанесения огнеупорной суспензии на модель отливки, изготовленной из парафинообразного материала [Литье по выплавляемым моделям. В.Ф.Гаранин, В.Н.Иванов, С.А.Казеннов и др. Под общ ред. В.А.Озерова. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1994, 448 с., см. стр.32]. Нанесение слоев происходит поочередно, каждый следующий слой наносится на предыдущий после высыхания последнего. После нанесения необходимого количества слоев модель выплавляют путем нагревания до температуры плавления модельной массы. После выплавления модели оболочковую форму подвергают прокалке при температуре 900-950°С с целью удаления остатков модельного состава и прохождения полиморфных превращений в материале оболочки, после чего производят заливку формы металлом.

Реализация данного технического решения позволяет получать отливки сложной пространственной конфигурации.

Однако рассматриваемый аналог имеет ряд недостатков.

Оболочковая форма, полученная данным способом, имеет низкую прочность при действии на нее статической и динамической (действующей в момент заливки металла) нагрузки. Это является следствием того, что оболочковая форма является жесткой упругой конструкцией, позволяющей опасным разрушающим напряжениям беспрепятственно распространяться по всему объему формы. Вследствие покрытия суспензией всего модельного блока, включающего модель стояка с закрепленными на нем моделями отливок, на формирование стояка литниково-питающей системы, имеющего намного большую площадь поверхности по сравнению с площадью отливок, требуется высокий расход дорогостоящей огнеупорной суспензии. При этом время сушки суспензии увеличивается за счет большей площади стояка.

Наиболее близким по технической сути к достигаемому результату является способ изготовления оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям, включающий изготовление литниково-питающей системы, закрепление в прорезях, выполненных на боковой поверхности литниково-питающей системы выплавляемых моделей с питателями, нанесение слоев огнеупорной суспензии и сушку слоев (Литье по выплавляемым моделям. Под редакцией Шкленника Я.И. и Озерова В.А. Машиностроение, 1984, с.175-176).

Однако рассматриваемый прототип имеет ряд недостатков, препятствующих получению требуемого технического результата.

При реализации способа-прототипа крепление моделей может осуществляться припаиванием, механическим соединением или склеиванием к литниково-питающей системе модельного блока, выполненного из одинаковой с моделями модельной композиции. При этом существует вероятность непрочного соединения модели с литниково-питающей системой при их приклеивании или припаивании. Процесс сборки моделей на модельном блоке в таких случаях требует значительного времени. В процессе удаления материала модельной композиции из оболочковой формы вероятность растрескивания последней в результате расширения модельной массы очень высока. В процессе заливки такой оболочковой формы без опорного наполнителя вероятность ее растрескивания и разрушения также высока.

Задача, решаемая заявленным изобретением, заключается в снижении затрат на изготовление оболочковой формы путем снижения расхода огнеупорной суспензии на формирование стояка оболочковой формы, а также сокращении времени на изготовление формы и сокращении брака.

Сущность заявленного изобретения заключается в том, что изготовление литниково-питающей системы оболочковой формы производят путем сборки из нескольких устанавливаемых друг на друга ярусов типовых узлов, состоящих из конусных оболочковых элементов, выполненных прессованием из более дешевых огнеупорных материалов, например шамота, с закрепленными на них в прорезях боковых поверхностей оболочковых форм деталей с питателями, выполненных из традиционной этилсиликатной или иной суспензии.

Указанный технический результат достигается заявленным изобретением, включающим литниково-питающую систему оболочковой формы, изготавливаемую из последовательно устанавливаемых друг на друга ярусов типовых узлов, состоящих из конусных оболочковых элементов с закрепленными на них за счет наличия прорезей в боковых поверхностях оболочковых форм деталей с питателями.

Причинно-следственная связь между существенными признаками и достигаемым техническим результатом следующая. Использование конусных типовых элементов оболочковых, образующих литниково-питающую систему оболочковой формы, позволяет сократить расход модельного состава и огнеупорной суспензии на его изготовление, снизить экономические затраты на изготовление формы, выделение вредных веществ в атмосферу, сократить производственный цикл изготовления формы за счет сокращения операции сушки и увеличить прочность всей литниково-питающей системы.

Способ изготовления оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям реализуется в конструкции оболочковой формы и поясняется чертежами. На фигуре 1 показан вертикальный разрез зумпфа оболочковой формы. На фигуре 2 показан вид сверху зумпфа оболочковой формы. На фигуре 3 показано вертикальное сечение типового узла стояка оболочковой формы. На фигуре 4 показан вид сверху типового узла стояка оболочковой формы. На фигуре 5 показано вертикальное сечение оболочковой формы из типовых узлов в сборе.

Оболочковую форму изготавливают следующим образом.

Из огнеупора (например шамота, магнезита и т.п.) формовкой изготавливают полые типовые оболочковые элементы оболочковой формы, представленные на фигурах 1, 2, 3 и 4. Керамические оболочковые формы деталей 5 с питателями изготавливают последовательным нанесением и сушкой слоев традиционной огнеупорной суспензии (например этилсиликатной) на модель отливки, изготовленной из парафинообразного материала, который после полного высыхания выплавляют, нагревая до температуры плавления модельной массы.

Конструкцию формы, представленную на фиг.5, собирают из нескольких полых типовых элементов, кроме нижнего, имеющего дно в узкой части конуса оболочки. Таким образом, конструкция состоит из одного зумпфа 1 и нескольких одинаковых полых типовых элементов 2.

Устанавливая друг на друга типовые элементы 2, можно получить оболочковую форму любой высоты. Для удобства транспортировки этой конструкции в дне зумпфа 1 изготавливается отверстие с резьбой, в которое вкручивают длинный металлический стержень 3 с прижимной планкой для жесткой фиксации конструкции. Кроме того, в каждом типовом элементе выполняется одно или несколько прорезей 4 определенной конфигурации для закрепления в них оболочковых форм деталей 5. Конфигурация прорезей 4 определяется конфигурацией питателей оболочковых форм деталей 5.

Сборку формы ведут следующим образом.

Металлический стержень 3 с прижимной планкой устанавливают вертикально резьбой вверх на сборочном столе. На металлический стержень 4 нанизываются большим основанием книзу один на другой в требуемом количестве полые типовые элементы 2 формы, которые составляют конструкцию стояка оболочковой формы. Затем в прорези 4 боковых поверхностей типовых оболочковых элементов 2 вставляют отдельно изготовленные керамические оболочковые формы деталей 5 с питателями. После установки всех типовых элементов 2 оболочковой формы с оболочками деталей 5 на резьбовую часть металлического стержня навинчивается зумпф 1 с глухим резьбовым отверстием и затягивается для жесткой фиксации всех элементов конструкции оболочковой формы. Полученную конструкцию располагают в опоке, которую засыпают песком, подвергают вибрационному уплотнению таким образом, чтобы жестко зафиксировать все элементы конструкции оболочковой формы. Металлический стержень 3 с прижимной планкой выкручивают и форму подают на прокалку, после чего отправляют на заливку.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать оболочковые формы повышенной прочности из дешевого огнеупорного материала, например шамота, что ведет к снижению себестоимости изготовления оболочковой формы.

Способ изготовления форм включает изготовление из шамота или другого огнеупора полых конусных оболочковых элементов (2) и зумпфа (1), сборку из них литниково-питающей системы. На боковых поверхностях оболочковых элементов выполняют прорези (4). По выплавляемым моделям изготавливают керамические оболочковые формы (5) с питателями. В прорези (4) вставляют оболочковые формы (5) с питателями, которые изготавливают по выплавляемым моделям. Конструкцию размещают в опоке с наполнителем для последующей заливки форм металлом. Обеспечивается повышение прочности оболочковых форм и снижение затрат за счет использования дешевого огнеупорного материала. 5 ил.

Способ изготовления форм в литье по выплавляемым моделям, включающий изготовление по выплавляемым моделям оболочковых форм с питателями, изготовление литниково-питающей системы путем последовательной установки друг на друга зумпфа и конусных оболочковых элементов, выполненных из огнеупорного материала и имеющих прорези на боковых поверхностях, и закрепление в прорезях конусных оболочковых элементов оболочковых форм с питателями.