Литейная многослойная оболочковая форма Российский патент 2023 года по МПК B22C9/04 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к многослойным оболочковым формам для изготовления металлических отливок по выплавляемым моделям.

Литейная многослойная оболочковая форма состоит из тонкостенных многочисленных облицовочного, внутренних промежуточных и наружного слоев. При этом между промежуточными контактирующими слоями нанесено покрытие из суспензии растворенного пленкообразующего вещества в растворителе, толщина которого много меньше толщины каждого из слоев оболочки.

Наиболее близкой к заявляемой литейной многослойной оболочковой форме является литейная многослойная оболочковая форма, все слои которой изготовлены только на кварцевом песке и этилсиликате («Литье по выплавляемым моделям» под ред. Я.И. Шкленника и В.А. Озерова, М.: Машиностроение, 1984, с. 176-298).

Недостатком такой известной литейной многослойной оболочковой формы является ее низкая трещиностойкость.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявленной литейной многослойной оболочковой формы, заключается в повышении ее трещиностойкости.

Заявляемая литейная многослойная оболочковая форма характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: литейная многослойная оболочковая форма состоит из многочисленных тонкостенных слоев.

Отличительные признаки: между промежуточными контактирующими слоями нанесено покрытие из суспензии растворенного пленкообразующего вещества в растворителе, толщина которого много меньше толщины каждого из слоев оболочки.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемой литейной многослойной оболочковой формы и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.

После нанесения на блок моделей необходимого числа слоев огнеупорного покрытия на блок окунанием наносят слой суспензии из раствора вещества в растворителе. После извлечения блока из раствора, растворитель испаряется, при этом поверхность блока остается покрытой сплошной тонкой пленкой растворенного пленкообразующего вещества, толщина которого много меньше толщины каждого из слоев оболочки, которое после сушки покрывается последующими слоями огнеупорного покрытия. При прокаливании оболочковой формы из-за выгорания остатков веществ в ее структуре образуется межслойный разделительный воздушный микро зазор между промежуточными контактирующими слоями, предотвращающий и останавливающий развитие сквозных трещин в стенке оболочковой формы.

Даже такой толщины микрозазора, образовавшегося от однослойного покрытия, достаточно для остановки образующихся микро или макротрещин в оболочке, будь то со стороны облицовочного или со стороны внешнего наружного слоев. Увеличение толщины микрозазора, за счет увеличения количества нанесенных слоев из суспензии растворенного пленкообразующего вещества в растворителе, практически не оказывает существенного влияния на возможность распространения трещин в теле оболочки, по сравнению с однослойным покрытием такой суспензией.

Все это в совокупности делает такую оболочковую форму более устойчивой к тепловому удару при прокаливании и особенно при заливке в нее жидкого металла, а значит сокращает потери форм из-за их растрескивания (разрушения).

Пример 1.

В пятислойной этилсиликатной оболочковой формы, изготовляемой с использованием органического растворителя (спирт этиловый), первые три слоя, включая облицовочный и два промежуточных слоя, выполнены из кварцевого песка. После сушки третьего слоя на блок окунанием наносят слой суспензии в виде раствора пленкообразующего вещества, например, ацетилцеллюлозы в растворителе, например, этиловом спирте. После извлечения блока из раствора органический растворитель (спирт) испаряется, а поверхность блока, остается покрытой сплошной тонкой пленкой растворенного вещества, а именно ацетилцеллюлозы, после чего наносят остальные два слоя огнеупорного покрытия. Далее проводят выплавление моделей и прокаливание оболочковой формы. В процессе прокаливания все органические вещества выгорают, в том числе и остатки ацетилцеллюлозы в разделительном микрослое, образуя воздушный зазор между третьим и четвертым слоями оболочки. В качестве растворенного вещества могут быть использованы также следующие пленкообразующие вещества: полистирол, сополимер стирола с акрилонитрилом, полиметилметакрилат, ABC-пластик, а в качестве растворителя (ацетон, толуол, дихлорэтан, этилацетат).

Наличие такого образовавшегося воздушного разделительного зазора между промежуточными слоями способствует тому, что образующиеся микро или макротрещины, как со стороны облицовочного слоя, так и со стороны внешнего наружного слоя, достигнув воздушного зазора, прекращают свое дальнейшее развитие (распространение) в теле оболочки.

Пример 2.

В пятислойной оболочковой форме, изготавливаемый на основе водной этилсиликатной суспензии, на третий слой наносят разделительное покрытие суспензией в виде раствора поливинилового спирта в воде. После сушки разделительного покрытия наносят остальные два огнеупорных слоя оболочки.

В процессе прокаливания все органические вещества выгорают, в том числе и из разделительного микрослоя, образуя воздушный зазор между третьим и четвертым слоями оболочки.

В качестве растворенного пленкообразующего вещества в воде может быть использован также натрий-карбоксиметилцеллюлоза.

Наличие такого образовавшегося воздушного разделительного зазора между промежуточными слоями способствует тому, что образующиеся микро или макротрещины, как со стороны облицовочного слоя, так и со стороны внешнего наружного слоя, достигнув воздушного зазора, прекращают свое дальнейшее развитие (распространение) в теле оболочки.

Работа такой литейной формы. Оболочковая форма перед заливкой жидким металлом нагревается при прокаливании, при этом выгорают остатки модельного состава, удаляются продукты неполного гидролиза, испаряется вода и другие газотворные вещества, включая материалы нанесенного разделительного слоя. В стенке оболочки между контактирующими промежуточными слоями в процессе прокаливания образуется воздушный микрозазор толщиной до десятых долей миллиметра, который достаточен для предотвращения и остановки распространения образующихся трещин в стенке оболочки, а значит, приводит к повышению трещиностойкости формы и к снижению безвозвратных потерь оболочек.

Увеличение толщины микрозазора за счет увеличения количества наносимых слоев покрытий из таких суспензий не оказывает существенного влияния на снижение вероятности полного растрескивания (разрушения) формы, а значит не целесообразно.

Изобретение относится к области литейного производства, и может быть использовано при изготовлении многослойных оболочковых форм для изготовления металлических отливок по выплавляемым моделям. Литейная многослойная оболочковая форма для изготовления металлических отливок по выплавляемым моделям содержит тонкостенные облицовочный, внутренние промежуточные и наружный внешний слои. Между промежуточными контактирующими слоями оболочковой формы наносят покрытие из растворенного пленкообразующего вещества в растворителе, толщина которого меньше толщины каждого из слоев оболочки. После нанесения раствора пленкообразующего вещества, растворитель испаряется, а поверхность оболочковой формы остается покрытой сплошной тонкой пленкой пленкообразователя. В процессе прокаливания пленкообразователь, образующий микрослой, выгорает, и между промежуточными контактирующими слоями образуется воздушный зазор, препятствующий распространению трещин в оболочковой форме. Обеспечивается повышение трещиностойкости оболочковой формы. 2 пр.

Литейная многослойная оболочковая форма для изготовления металлических отливок по выплавляемым моделям, содержащая тонкостенные облицовочный, внутренние промежуточные и наружный внешний слои, отличающаяся тем, что между ее промежуточными контактирующими слоями нанесено покрытие, образованное из суспензии растворенного пленкообразующего вещества в растворителе, толщина которого меньше толщины каждого из слоев оболочки.