Раствор для улучшения смачивания поверхности восковых моделей для литья по выплавляемым моделям Российский патент 2024 года по МПК B22C3/00 B22C7/02 B22C9/04 

Изобретение относится к области литейного производства, конкретно к составам для улучшения смачивания поверхности восковых моделей, используемым в производстве отливок в разовых керамических формах, получаемых методами литья по выплавляемым моделям.

В сложных литых деталях авиационной и реактивной техники используется большое количество литых деталей, получаемых методом литья по выплавляемым моделям (ЛВМ). ЛВМ представляет собой производственный процесс, в котором восковая модель используется для формирования одноразовой керамической формы. Для получения восковой модели горячий воск впрыскивают в пресс-форму, где он затвердевает. Для облегчения извлечения модели из пресс-формы используют различные разделительные составы. Восковая модель покрывается огнеупорным керамическим материалом методом окунания или обливания коллоидным раствором ультрадисперсного кремнезема с мелкодисперсным наполнителем из огнеупорных микропорошков (суспензией). Как только керамический материал затвердеет, его нагревают до тех пор, пока воск не расплавится и не стечет. Затвердевшая керамическая оболочка становится одноразовой керамической формой. Поэтому, от качества смачивания поверхности восковой модели суспензией во многом зависит качество будущей отливки. Для обеспечения смачивания модели используют специальные растворы, которые смывают с поверхности модели остатки разделительного состава и другие загрязнения, обезжиривают ее и часто оставляют на поверхности пленку, способствующую смачиванию суспензией.

Известно множество различных составов растворов для улучшения смачивания поверхности восковых моделей, используемых при получении форм для ЛВМ.

Известен раствор для смачивания поверхности восковых моделей для высокоточного литья (RU 2614944, МПК C11D 3/10, C11D 3/20, C11D 3/02, опубл. 31.03.2017), содержащий кальцинированную соду при следующем соотношении компонентов, мас. %: этиловый спирт 20, кальцинированная сода 10-20, остальное - вода.

Основным недостатком данного состава является невысокое содержание органического растворителя (спирта), обусловленное необходимостью растворения кальцинированной соды, что препятствует удалению некоторых загрязнений, растворимых только в органических растворителях. Недостатком также является дополнительная технологическая операция «промывка модельных блоков» в дистиллированной воде, из-за которой возрастает трудоемкость изготовления восковых моделей.

Также известен состав, применяемый в способе смачивания восковых моделей (RU 2696614, МПК В22С 9/04, опубл. 06.08.2019), который приготавливается путем вливания в емкость с дистиллированной водой моющего средства, представляющего собой щелочное или кислотное синтетическое поверхностно-активное вещество, для получения 10-20% водного раствора.

Недостатком предложенного состава также является отсутствие в нем органических растворителей.

Наиболее близким аналогом предлагаемого состава является средство предложенное в книге Литье по выплавляемым моделями / Под ред. Я.И. Шкленника и В.А. Озерова. - 2-е изд., перераб. и доп. - Москва: Машиностроение, 1971. - 436 с., где предлагается использовать для очистки поверхности восковых моделей и обеспечения хорошего смачивания облицовочной суспензией протирку их поверхности спиртом или ацетоном. Иногда этот процесс комбинируют с последующей промывкой моделей в водном растворе нейтрального мыла.

Недостатком предложенного способа является его трудоемкость и сильная зависимость результата от квалификации рабочего персонала. Кроме того, при протирке восковых моделей спиртом или ацетоном осуществляется только очистка и обезжиривание поверхности, но не создается микрослой, способствующий ее смачиванию облицовочной суспензией.

Технической проблемой, решение которой обеспечивается при осуществлении предлагаемого изобретения и не может быть в полной мере реализовано при использовании прототипа, является очистка поверхности восковых моделей от жироподобных веществ из модельной массы и разделительных составов, используемых для смазки пресс-форм и нанесение на поверхность модели микроскопического слоя, повышающего смачивание поверхности модели облицовочной суспензией за одну технологическую операцию.

Технической задачей предлагаемого изобретения является очистка поверхности восковых моделей от следов разделительного состава, наносимого на формообразующую поверхность пресс-формы, и других загрязнений, а также повышение смачивающей способности восковых моделей при изготовлении керамических оболочковых форм для ЛВМ.

Техническим результатом изобретения является улучшение смачивания поверхности восковых моделей для ЛВМ путем очистки поверхности восковых моделей от жироподобных веществ из модельной массы и разделительных составов, используемых для смазки пресс-форм, и нанесения на поверхность модели микроскопического слоя за одну технологическую операцию.

Технический результат достигается за счет того, что раствор для смачивания поверхности восковых моделей для литья по выплавляемым моделям, содержащий этиловый спирт дополнительно содержит компоненты в следующем количестве, мас. %: канифоль сосновая 1-5, поливинилбутираль 0,1-1,0 и этиловый спирт в качестве растворителя - остальное.

В качестве растворителя вместо этилового спирта может быть применен изопропиловый спирт или ацетон.

Содержание канифоли сосновой 0,5-5% обусловлено тем, что при введении в раствор менее 0,5% канифоли на поверхности восковой модели после ее промывки и высыхания не образуется заметного микроскопического слоя, облегчающего смачивание облицовочной суспензией, а при введении более 5% канифоли этот слой становится слишком толстым, что приводит к повышению газовыделения при прокалке керамической оболочковой формы и ухудшению качества поверхности отливки.

Содержание поливинилбутираля 0,1-1% обусловлено тем, что менее 0,1% компонента не обеспечивает достаточной прочности микроскопического слоя, остающегося на поверхности восковой модели после высыхания, а более 1% поливинилбутираля приводят к повышению газовыделения при прокалке керамической оболочковой формы и ухудшению качества поверхности отливки.

Приготовление раствора осуществляется следующим образом. В смеситель заливают спирт, добавляют другие растворимые компоненты в дробленом или порошковом состоянии и перемешивают до их полного растворения. Способ промывки восковых моделей (окунанием, протиранием или распылением) определяется технологией изготовления керамической оболочковой формы. После промывки просушивают восковые модели в среде воздуха при температуре производственного помещения до полного высыхания раствора на поверхности восковых моделей.

В предлагаемом способе отсутствует дальнейшая промывка в воде или водных растворах мыла, других моющих веществ, что позволяет сократить технологическую цепочку и улучшить смачиваемость восковых моделей.

Предлагаемый раствор, состоящий из этилового спирта ГОСТ 18300-87, 5% канифоли сосновой ГОСТ 19113-84 и 0,5% поливинилбутираля ГОСТ 9439-85, был опробован в производственных условиях при изготовлении отливок из никелевого сплава ВЖЛ-14Н ВИ методом ЛВМ с использованием суспензии на основе гидролизованного раствора этилсиликата в качестве связующего. В ходе испытаний было проведено изготовление восковых моделей из промышленной модельной массы на основе парафин-стеариновой композиции. Обработка осуществлялась путем погружения восковых моделей в емкость с раствором и промывки в течение 1 минуты. Сушка осуществлялась на воздухе до полного высыхания растворителя. После сушки осуществлялось нанесение огнеупорной оболочки на восковые модели окунанием их в суспензию с последующей обсыпкой зерновым огнеупорным материалом. Наблюдалась высокая смачиваемость поверхности модели суспензией.

Сущность изобретения состоит в следующем:

Разработан состав раствора для улучшения смачивания поверхности восковых моделей для литья по выплавляемым моделям на неводной основе для улучшения смачивания поверхности восковых моделей для ЛВМ, предназначенного для очистки поверхности восковых моделей от жироподобных веществ из модельной массы и разделительных составов, используемых для смазки пресс-форм и нанесение на поверхность модели микроскопического слоя, повышающего смачивание поверхности модели облицовочной суспензией за одну технологическую операцию.

Применение спирта в качестве растворителя позволяет применять раствор для эффективной очистки поверхности восковых моделей от загрязнений, причем может быть использован не только этиловый, но и изопропиловый спирт или ацетон.

Поливинилбутираль в качестве связующего позволяет достигнуть необходимой прочности микроскопического слоя, образующегося на поверхности восковой модели после высыхания раствора.

Канифоль, растворенная в спирте, равномерно распределяется в микроскопическом слое на поверхности восковой модели и повышает смачивание поверхности модели облицовочной суспензией.

Раствор может быть использован для литья любых сплавов, применяемых в ЛВМ.

Изобретение относится к области литейного производства. Раствор для смачивания поверхности восковых моделей для литья по выплавляемым моделям содержит содержащий растворитель, канифоль сосновую и поливинилбутираль. В качестве растворителя используют этиловый спирт, или изопропиловый спирт, или ацетон. Компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%: канифоль сосновая – 1-5, поливинилбутираль – 0,1-1,0, этиловый спирт или изопропиловый спирт или ацетон – остальное. Обработка указанным раствором восковых моделей позволяет очистить их поверхности от жироподобных веществ модельной массы и разделительных составов, используемых для смазки пресс-форм, и одновременно, за одну технологическую операцию, нанести на поверхность модели микроскопический слой, повышающий смачивание поверхности модели облицовочной суспензией, образующийся после высыхания раствора. Обеспечивается улучшение смачивания поверхности восковых моделей. 1 пр.

Раствор для смачивания поверхности восковых моделей для литья по выплавляемым моделям, содержащий растворитель и канифоль, отличающийся тем, что в качестве растворителя он содержит этиловый спирт, или изопропиловый спирт, или ацетон, в качестве канифоли он содержит канифоль сосновую, при этом указанный раствор дополнительно содержит поливинилбутираль, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

канифоль сосновая 1-5 поливинилбутираль 0,1-1,0 этиловый спирт, или изопропиловый спирт, или ацетон остальное