ЛИТЕЙНАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ ОБОЛОЧКОВАЯ ФОРМА Российский патент 2024 года по МПК B22C9/04 

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

Литейная многослойная оболочковая форма состоит из тонкостенных многочисленных облицовочного, промежуточных и наружного слоев.

Облицовочный слой выполнен с использованием материалов, пластические свойства которых гасить в нем нормальные сжимающие напряжения при воздействии температур жидкого металла выше таких свойств материалов промежуточных и наружного слоев.

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. 178-186).

Недостатком такой известной литейной многослойной оболочковой формы является ее низкая трещиностойкость, особенно в момент заливки жидкого металла и начала охлаждения затвердевающей отливки.

Известно также, что при изготовлении сферических отливок литьем по выплавляемым моделям наиболее опасными для трещинообразования в облицовочном слое сферической оболочковой формы при заливке стали являются нормальные сжимающие напряжения σ₂₂ и σ₃₃ (Евстигнеев А.И., Дмитриев Э.А., Одиноков В.И., Чернышова Д.В., Евстигнеева А.А., Иванкова Е.П. О трещиностойкости керамической оболочковой формы по выплавляемым моделям при затвердевании в ней шарообразной стальной отливки // Литейное производство. 2022, №9, с. 22-25)

Технический результат, получаемый при осуществлении заявленной литейной многослойной оболочковой формы, заключается в повышении ее трещиностойкости при заливке жидкого металла и начале охлаждения затвердевающей отливки.

Заявляемая литейная многослойная оболочковая форма характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: литейная многослойная оболочковая форма состоит из многочисленных тонкостенных слоев, количество которых зависит от их физико-механических характеристик, обеспечивающих прочность получаемой оболочковой формы.

Отличительные признаки: облицовочный слой выполнен с использованием материалов, пластические свойства которых гасить в нем нормальные сжимающие напряжения при воздействии температур жидкого металла выше таких свойств материалов промежуточных и наружного слоев.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемой литейной многослойной оболочковой формы и достигаемый технический результат заключается в следующем.

При заливке сферической оболочковой формы жидким металлом облицовочный слой формы подвергается значительным сжимающим напряжениям. Поэтому выполнение облицовочного слоя из материалов, пластические свойства которых выше таких свойств промежуточных и наружного слоев формы (но не до текучести) способствует релаксации напряжений в них. Это делает такую оболочковую форму более устойчивой к тепловому и механическому удару от заливаемого в нее жидкого металла, а значит, сокращает потери формы из-за их растрескивания при заливке жидким металлом и начале охлаждения затвердевающей сферической отливки и способствует получению качественной отливки.

Работа такой литейной формы. Сферическая оболочковая форма перед заливкой жидким металлом нагревается при ее прокаливании до температуры, достаточной для подготовительного этапа перехода облицовочного слоя в твердопластичное состояние после заливки жидким металлом. Первым соприкасается с жидким металлом внутренний облицовочный слой оболочки, который дополнительно разогреваясь, начинает увеличиваться в объеме, что приводит к появлению в этом слое нормальных сжимающих напряжений, релаксация которых обеспечивается переходом облицовочного слоя в твердо-пластичное состояние. Эта совокупность процессов, протекающих в облицовочном слое формы способствует повышению трещиностойкости самого слоя и оболочки в целом.

В качестве материалов облицовочного слоя могут быть приняты следующие материалы, обладающие рядом ценных свойств при высоких температурах (Бакунов B.C., Балкевич В.Л., Власов А.С. и др. Керамика из высокоогнеупорных окислов. М.: Металлургия, 1977, 304 с. (стр. 70-91; стр. 154-175); Факторович Л.М. Краткий справочник по тепловой изоляции. Госуд. науч. - техн. изд-во нефтяной и горно-топливной лит-ры. Ленинградское отд-е, 1962, стр. 206).

Дистен-силлиманит (Al₂O₃⋅SiO₂), температура размягчения которого начинается с 1500°С (в зависимости от наличия добавок), а температура плавления 1850°С.

Высокоглиноземистый шамот (3Al₂O₃⋅SiO₂), температура начала размягчения которого 1297°С (1570 K), а температура плавления 1600°С.

Муллит (3Al₂O₃⋅2SiO₂), температура начала размягчения которого 1497°С (1770 K), а температура плавления 1810°С.

У всех материалов температура размягчения ниже или сравнима с температурой заливаемой жидкой стали, т.е. материал облицовочного слоя переходит из твердого состояния в твердопластичное, но выдерживает механическое давление со стороны жидкого металла без разрушения слоя. Такое состояние материала облицовочного слоя снижает уровень образующихся в нем нормальных сжимающих напряжений от температуры жидкого металла, что обеспечивает повышение трещиностойкости слоя и оболочки в целом. Остальные слои оболочковой формы могут быть изготовлены из других огнеупорных материалов.

При этом химическая инертность материала облицовочного слоя к заливаемому сплаву обеспечивает стойкость формы к образованию химического и механического пригара на поверхности формирующейся отливки.

Изобретение относится к области литейного производства. Литейная многослойная оболочковая форма для изготовления сферических металлических отливок по выплавляемым моделям содержит тонкостенные облицовочный, внутренние промежуточные и наружный внешний слои. Облицовочный слой выполнен с использованием материалов, пластические свойства которых гасить в нем нормальные сжимающие напряжения при воздействии температур жидкого металла выше, чем упомянутые свойства материалов промежуточных и наружного слоев. Обеспечивается повышение трещиностойкости при заливке жидкого металла и начале охлаждения затвердевающей отливки.

Литейная многослойная оболочковая форма для изготовления сферических металлических отливок по выплавляемым моделям, содержащая тонкостенные облицовочный, внутренние промежуточные и наружный внешний слои, отличающаяся тем, что облицовочный слой выполнен с использованием материалов, пластические свойства которых гасить в нем нормальные сжимающие напряжения при воздействии температур жидкого металла выше таких свойств материалов промежуточных и наружного слоев.