Способ изготовления литейных форм по выплавляемым моделям Советский патент 1985 года по МПК B22C9/04 B22C9/12 

со Изобретение относится к литейному производству и может быть исполь зовано для изготовления мелких деталей сложной конфигурации из цветных, редких и благородных металлов и их сплавов. Известе;1 способ изготовления литейных форм по выплавляемым моделям из быстросхватывающихся формово ных смесей с различными огнеупорными наполнителями и связкой из гипса полугидрата , заключающийся в затворении смеси водой с образованием гипса-двугидрата, вибровакуумировании, заполнении получающейся суспензией технологической оснастки, выплавлении модели и прокалке форм. Поскольку при нагреве происходит дегидратация гипса, сопровождающаяся усадкой формовочной массы, в ряде случаев перед обжигом форм применяют их пропаривание в автоклаве при избыточном давлении, способствзпощее расширению гипса . Недостатками указанного способа являются снижение более чем в два раза прочности литейных форм, а также низкая производительность, обусловленная необходимостью длител ной вьщержки форм после пропаривания. Известен способ изготовления литейных форм, согласно которому усад ка гипса при его переходе в полугид рат компенсируется расширением крис тобалитового наполнителя, сопровождающим превращение А - od -кристоба лит, а весь цикл тепловой обработки литейных форм - выплавление модели нагрев и прокалка - происходит в воздушной среде рабочего пространства обжиговых печей 2. Однако наиболее существенная усадка формовочной массы наступает при переходе обезвоженного полугидр та связки в растворимый ангидрит с перестройкой моноклинной кристаллической решетки в ромбическую в ин тервале температур ЗОО-АОО С, что не может быть скомпенсировано кристобалитовым эффектом расширения ; наполнителя, имеющим место в интервале температур 220-270°С. Таким образом, значительная амплитуда тер мических объемных изменений вызывается несовпадением температурных диапазонов расширения кристобалита и усадки гипса: при 220-270 С превращения /5 ос -кристобалит, при 300-400 С - превращения обезвоженного полугидрата в растворимый ангидрит. В результате формовочная масса испытывает сначала скачкообразное расширение, а затем усадку, что является причиной растрескивания форм и брака отливок по просечкам, прорывам и засорам. Целью изобретения является улучшение качества форм путем снижения усадки и повьш ения прочности после прокалки. Эта цель достигается тем, что согласно способу изготовления литейньпс форм по выплавляемым моделям из гипсоналивных смесей на основе кристобалита и гипса-полутидрата, включающему заливку предварительно затворенной водой и вакуумированной смеси в технологическую оснастку, выплавление модели, нагрев и прокалку формы, нагрев формы осуществляют при 200-300С в вакууме, который поддерживают на уровне (1-2)х к 10 Па в течение 45 мин - 2 ч. Вследствие вакуумирования гипсовых форм при их нагреве от 200 до происходит смещение в указанную область температур процесса превпревращения обезвоженного полугидрата в растворимый ангидрит, что позволяет совместить кристобалитовый эф(|)ект расширения наполнителя и зффект усадки гипсовой связки. Подвергнутые вакуумированию формы . изменяют свою структуру без резких изменений объема, что обеспечивает их целостность и отсутствие трещин после прокаливания. Верхний предел давления является границей осуществления эффекта снижения температуры перестройки кристаллической решетки ангидрита, нижний предел ке ограничен. Однако целесообразно ориентироваться на недефицитные и простые в эксплуатации механические насосы с масляным уплотнением, что и обуславливает нижний предел 1-10 Па. Нижняя граница времени нагрева. 45 мин соответствует максимально возможной скорости превращения полугидрата гипсовой связки в ангидрит, а верхняя граница 2 ч - времени нагрева наиболее массивных форм, применяемых в п ецизиопном литье изделий из благородных сплавов. Формы изготавливают следующим образом. Навески наполнителя и гипса или готовая сухая гипсовая смесь вводятся в воду затворения, смепшвают ся в течение 3-4 мин, суспензия вибровакуумируется 1-2 мин, после чего заливается в технологическую оснастку (опоки с моделями отливае мых изделий) в которой снова вибр вакуумируется в течение 1-2 мин. После затвердевания формовочной массы при комнатной температ фе опоки сформами помещают в прокало ную вакуумную печь, где сначала при атмосферном давлении и температуре 120-140°С в течение 2 ч осу ществляется вьтлавление моделей, затем температуру в печи поднимают со скоростью 140°С/ч до 200°С, по достижении которой включается ваку умный насос, и дальнейший нагрев ведут в вакууме на уровне (1-2) к 10 Па до достижения . После зтого вакуум отключают и формы продолжают нагревать с той же скорость до достижения 700-750 С, при которой в течении 2-3 ч формы прокаливают. После прокалки формы быстро переносят в литейные установки для заливки металлом. Пример 1. Изготавливают опытные образцы стандартных размеро диаметром 50 мм, высотой 50 мм и 5/5X5 мм из формовочной смеси Инвестрайт. Сухая смесь затворяет ся водой при водомассовом отношении 0,4 л/кг, размешивается в течение 3-4 мин до сметанообразной консистенции, вибровакуумируется в течени 1,5 мин, после чего разливается в формы цилиндров и балочек и снова вакуумируется в формах в течение 2 мин. Через час после этого по окончаний твердения образцы извлекают из форм, образцы-цилиндры помещают в вакуумную печь, а образць балочки - в дилатометр, вьщерживают в течение 2 ч при , после чего начинается автоматически регулируе5ШЙ подъем температуры с постоянной скоростью 140®С/ч. После достижения температуры 200 С создается вакуум на уровне 1,5 МО Па, которьй поддерживается до тех пор, пока не установится температура 300 С. После этого вакуум отключается, а образцы продолжают нагреваться до 700 С. После вьщержки при этой температуре в течение 2 ч образцы извлекают из печи и подвергают технологическим испьгганиям. Пример 2. Аналогично примеру 1, однако вакуумирование проводят на уровне (3-4) -10 Па. Отмечается усадка в интервале 300400°С величиной 0,1%. имеются трещины на поверхности образцов. Пример 3. Аналогично примеру 1 , однако время нагрева от 200 до 300°С составляет 25 мин. Отмечается усадка величиной 0,13%, имеются трещины на поверхности образцов. Для получения сравнительных данных проводится термическая обработка аналогичных образцов, изготовленных из того же материала по известному способу без вакуумирования при обжиге. Режим обработки и результаты испытаний приведены в таблице. Как видно из та-блицы и примера 1 усадка массы по предлагаемому способу отсутствует по сравнению с известным способом, а прочность выше, при этом вследствие отсутствия трещин лучше и качество поверхности. Из примеров 2 и 3 следует, что отклонение от указанных параметров приводит к ухудшению качества форм. Использование изобретения в ювеирной промьш1ленности и приборостроеии позволяет повысить производиельность точного литья по выплавяемым моделям путем уменьшения рака отливок и затрат на переделку орм и переплавку бракованных издеий из благородных металлов и сплаов.

u к in

h О

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ из гипсоналивных смесей на основе кристобалита и гипса-полугидрата, включающий заливку предварительно затворенной водой и вакуумированной смеси в технологическую оснастку, вьшлавление модели, нагрев и прокалку формы, отличающий-, с я тем, что, с целью улучшения качества форм путем снижения усадки и повышения прочности после прокалки, нагрев формы осуществляют при 200-300с в ваку5 ме, который поддерживают на уровне