Керамическая суспензия для лицевого слоя литейной формы Российский патент 2020 года по МПК B22C9/04 

Изобретение относится к металлургии, в частности к технологии литья, и может использоваться в технологии прецизионного литья по выплавляемым моделям с использованием полистирольных мастер-моделей.

Известен состав керамического слоя для изготовления литейных форм и других изделий (Патент RU 2603402, МПК B22C9/04, публ. 27.11.2016), который содержит, мас. %: 50-75% - керамический материал, представляющий собой смесь с распределением частиц по размеру, содержащую минимум 90% частиц размером менее 0,04 мм, имеющую следующий фазовый состав: 30-90% форстерита Mg₂SiO₄, 5-15% фаялита Fe₂SiO₄ и 5-65% смеси компонентов фазы, таких как хризолит 2(Mg_0,88Fe_0,12)SiO₂, энстатит MgSiO₃, тремолит Ca₂Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂, рингвудит (Mg,Fe)₂, диопсид Ca(Mg,Al)(Si,Al)₂O₆ и другие, и 25-50% связующего, содержащего водный или водно-органический коллоидный раствор оксида металла и модификаторов.

Недостатком данного изобретения является отсутствие возможности его использования при работе с жаропрочными сплавами на никелевой основе, при этом не представлена информация о взаимодействии керамического слоя с полистирольными моделями.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения и не может быть реализовано при использовании прототипа, является отслоение лицевого слоя от литейной формы, низкая смачиваемость полистирольных моделей, повышенный брак лицевого слоя, сложный состав керамической суспензии для лицевого слоя, низкая прочность и плотность лицевого слоя.

Технической задачей изобретения является снижение брака лицевого слоя литейной формы, упрощение состава суспензии, снижение отслоения лицевого слоя от литейной формы, повышение прочности контактной поверхности литейной формы с расплавом и, в целом, повышение качества отливок и снижение брака по типу «засор керамический», обеспечение удовлетворительной смачиваемости полистирольных моделей при изготовлении литейных форм.

Техническая проблема решается тем, что в керамической суспензии для лицевого слоя литейной формы для литья по выплавляемым полистирольным моделям, содержащей керамический материал и связующее в виде водно-органического коллоидного раствора оксида металла, согласно изобретению, плотность керамической суспензии составляет 1,5 -3,5 г/см³, вязкость керамической суспензии составляет 70-80 сек, в качестве керамического материала использован электрокорунд, содержание которого в керамической суспензии составляет 75-95 мас.%, плотность связующего равна 1,1-1,3 г/см³, водно-органический коллоидный раствор со средой рН 5,0-8,0 содержит оксид металла в виде SiO₂ в количестве 20-35 %.

Керамическая суспензия для лицевого слоя литейной формы содержит керамический материал и связующее, содержащее водно-органический коллоидный раствор оксида металла.

В отличии от прототипа, в качестве керамического материала используется электрокорунд, содержание которого в керамической суспензии составляет 75-95% масс, плотность связующего равна 1,1-1,3 г/см³, а водно-органический коллоидный раствор со средой рН 5,0-8,0 ед содержит оксид металла SiO₂, при этом оксид металла SiO₂ в связующем составляет 20-35 %, а плотность керамической суспензии от 1,5 до 3,5 г/см³, вязкость суспензии составляет 70-80 сек.

В качестве керамического материала используется электрокорунд, содержание которого в керамической суспензии составляет 75-95% масс, что обеспечивает плотный и прочный слой, снижение отслоения лицевого слоя от литейной формы, хорошую смачиваемость.

Связующее, содержащее водно-органический коллоидный раствор с нейтральной средой рН 5,0-8,0 ед содержит оксид металла SiO₂, при этом оксид металла SiO₂ в связующем составляет 20-35 %. Плотность связующего 1,1-1,3 г/см³ обеспечивает плотный и прочный слой, хорошую смачиваемость. Вязкость суспензии 70-80 сек обеспечивает плотный и прочный слой, хорошую смачиваемость.

Нейтральная среда рН 5,0-8,0 обеспечивает стабильность суспензии и долгое сохранение стабильных технологических свойств.

Керамическая суспензия лицевого слоя обеспечивает полную смачиваемость полистирольных моделей, повышает прочность контактной поверхности литейной формы с расплавом (жаропрочным, например, никельсодержащим) и приводит к снижению брака отливок по типу «засор керамический».

В таблице 1 представлены состав и характеристики керамической суспензии для формирования лицевого слоя литейной формы.

Таблица 1 – Состав и характеристики керамической суспензии

Наименование показателей Значения Плотность керамической суспензии, г/см³ 1,5-3,5 Содержание огнеупорного наполнителя в суспензии, % 75-95 Плотность связующего, г/см³ 1,1-1,3 Содержание SiO₂, % 20-35 Среда рН, ед 5,0-8,0 Вязкость керамичсеской суспензии, сек 70-80

Полистирольные модели используются в литье по выплавляемым моделям в качестве мастер-моделей. Изготовление и формирование лицевого слоя литейной формы производят с использованием полистирольных мастер-моделей. Их производство гораздо быстрее и не требует дорогостоящей оснастки. Однако поверхность пористая и имеет большую шероховатость, по сравнению с восковыми моделями.

Изобретение реализуется следующим образом. Для приготовления керамической суспензии рассчитывают необходимое количество материалов (связующее, огнеупорный наполнитель) и последовательно, сначала связующее на основе диоксида кремния, а затем огнеупорный порошок - электрокорунд вводят в резервуар при нормальных условиях 20-22°С. Перед использованием компоненты керамической суспензии перемешивают для стабилизации системы и равномерного распределения огнеупорного наполнителя в связующем. Концентрация диоксида кремния SiO₂ в связующем должна быть 25-30%, а остальное вода и органические наполнители, содержание керамического материала (огнеупорного, общего наполнителя) в керамической суспензии 75-95%.

Пример 1. Применяли керамическую суспензию с плотностью связующего 2,3 г/см³ и керамическим материалом (общим наполнителем, огнеупорным наполнителем) 81%, при этом плотность связующего составляла 1,14 г/см³, содержание SiO₂ в связующем составляло 22%, а среда рН равна 6,2 ед. Вязкость керамической суспензии составляла 73 сек.

Пример 2. Применяли керамическую суспензию с плотностью связующего 2,6 г/см³ и керамическим материалом 86%, при этом плотность связующего составляла 1,23 г/см³, содержание SiO₂ в связующем составляло 27%, а среда рН равна 6,6 ед. Вязкость керамической суспензии составляла 77 сек.

Пример 3. Применяли керамическую суспензию с плотностью связующего 2,9 г/см³ и общим наполнителем 88%, при этом плотность связующего составляла 1,26 г/см³, содержание SiO₂ в связующем составляло 33%, а среда рН равна 6,8 ед. Вязкость керамической суспензии составляла 80 сек.

В приведенных примерах осуществления достигается и обеспечивается снижение брака лицевого слоя литейной формы, повышение прочности контактной поверхности литейной формы с никельсодержащими сплавами и, в целом, упрощение состава керамической суспензии.

Предлагаемое изобретение успешно прошло экспериментальные испытания по выбору соотношений ингредиентов и в настоящее время проходит подготовка производства, и обеспечивается снижение брака лицевого слоя литейной формы, повышение прочности контактной поверхности литейной формы с расплавом и, в целом, упрощение состава керамической суспензии, повышение качества отливок и снижение брака по типу «засор керамический».

Таким образом, предлагаемое изобретение с вышеуказанными отличительными признаками, в совокупности с известными признаками, позволяет упростить состав керамической суспензии, снизить брак лицевого слоя литейной формы и отслоение лицевого слоя от литейной формы, повысить прочность контактной поверхности литейной формы, улучшить смачиваемость полистирольных моделей, снизить количество брака в отливках.

Изобретение относится к металлургии, в частности к технологии литья, и может использоваться в технологии прецизионного литья по выплавляемым моделям с использованием полистирольных мастер-моделей. Керамическая суспензия для лицевого слоя литейной формы для литья по выплавляемым полистирольным моделям содержит керамический материал и связующее в виде водно-органического коллоидного раствора оксида металла. Плотность керамической суспензии составляет 1,5-3,5 г/см³, вязкость керамической суспензии составляет 70-80 с, в качестве керамического материала использован электрокорунд, содержание которого в керамической суспензии составляет 75-95 мас.%, плотность связующего равна 1,1-1,3 г/см³, водно-органический коллоидный раствор со средой рН 5,0-8,0 содержит оксид металла в виде SiO₂ в количестве 20-35%. Изобретение позволяет упростить состав керамической суспензии, снизить брак лицевого слоя литейной формы, повысить прочность контактной поверхности литейной формы, улучшить смачиваемость полистирольных моделей, а также снизить количество брака в отливках. 1 табл., 3 пр.

Керамическая суспензия для лицевого слоя литейной формы для литья по выплавляемым полистирольным моделям, содержащая керамический материал и связующее в виде водно-органического коллоидного раствора оксида металла, отличающаяся тем, что плотность керамической суспензии составляет 1,5 -3,5 г/см³, вязкость керамической суспензии составляет 70-80 сек, в качестве керамического материала использован электрокорунд, содержание которого в керамической суспензии составляет 75-95 мас.%, плотность связующего равна 1,1-1,3 г/см³, водно-органический коллоидный раствор со средой рН 5,0-8,0 содержит оксид металла в виде SiO₂ в количестве 20-35 %.