Способ изготовления отливок по удаляемым моделям Советский патент 1989 года по МПК B22C9/04 

основного продукта процесса графита- ции и повышается брак отливок по газовым раковинам.

Теплопроводность ОПГЭП, используемого в качестве материала обсьшки и опорного наполнителя, составляет , О,70...1,16 Вт/(м К) и обеспечивается всеми составляющими отхода. ОПГЭП

менее 6,О мм снижает газопроницаемость опорного наполнителя, частицы больше 10,0 мм не применяются, так как не могут обеспечить плотную равномерную засьшку;

Повышение производительности труда достига.ется за счет сокращения цикла прокалки оболочек и интенсифи-

Изобретение относится к способам изготовления отливок по удаляемым моделям. Цель изобретения - повышение производительности изготовления отливок за счет интенсификации операций прокаливания оболочек, охлаждения отливок и их очистки от керамики и повышение твердости металла отливок и снижение глубины обезуглероживания металла отливок. Оболочку после нанесения суспензии обсыпают отходом процесса графитации электродной продукции (ОПГЭП) на основе кремния и его диоксида с содержанием 20 ... 40 мас.% карбида кремния. Оболочку также формуют крупной фракцией ОПГЭП. Теплопроводность ОПГЭП 0,7 ... 1,16 Вт/(м^.К), размер зерен для обсыпки первого слоя формы 0,1 ... 0,315 мм, для второго и последующего 0,315 ... 1,5 мм, а для опорного наполнителя 6 ... 10 мм. Благодаря высокой теплопроводности, малому насыпному весу (630-800 кг/м³) и черному цвету интенсифицируется прокаливание форм и охлаждение металла. Создание в форме защитной атмосферы снижает обезуглероживание отливок, а быстрое охлаждение повышает их твердость, ОПГЭП образуется при совместном обжиге кварцевого песка и кокса при 2973 ... 3273 К в течение 10 ... 12 суток. 4 табл.

с теплопроводностью менее 0,7 Вт/(м К)р кации охлаждения отливок, уменьшена обеспечивает высокой скорости нагрева и охлазкдения оболочек, а .теплопроводность более 1,16 Вт/(м-к) приводит к появлению дефекта отливок недолив. Отход процесса графитации 5 электродной продукции представляет собой смесь спеченных частиц порошка и пыли черного цвета. Черный цвет оболочки и опорного наполнителя и структура оболочки, создаваемая зер- 20 новым составом при температурах прокалки и заливки, способствует интенсификации-передачи тепла.

Отход процесса графитации, используемый в качестве обсыпочного матери- 25 ала, хорошо смачивается связуюш;им на основе этилсиликата и жидкого стекла. ОПГЭП - пористый материал с насьт- ным весом кг/м .

Использование для первого слоя 30 формы зерен 0,1...О,315 мм обуслов- лено следующим: размер зерна менее 0,1 мм не обеспечивает достаточной прочности облицовочного слоя формы из-за растрескивания оболоч: Ри сушке. Частицы зерен более 0,315 мм снижают качество поверхности отливок и их точность. Выбор для второго и последующих слоев размера частиц обсыпочного материала О,315...1,5 мм связан с условием обеспечения мини мальной пористости на контакте слоев, частицы больше 1,5 мм увеличивают пористость контакта, что приводит к снижению прочности формы, частицы менее 0,315 мм не обеспечивают армирования слоя суспензии, ч.то ведет к его разрушению из-за образования трещин. Размер частиц обсыпочного матег риала 1,5-5,5 мм обусловлен требованиями к опорным слоям формы: частицы менее 1,5 мм не обеспечивают высокой термостойкости, частицы более 5,3 мм не удерживаются связующим на поверхности формы..JJ

Фракционный состав опорного, наполнителя 6,0...10,О мм обеспечивает высокую теплопроводность и газопроницаемость. Использование частиц

35

,40

45

50

ния продолжительности операции выби ки и очистки отливок от керамики. Бремя прокалки оболочек на основе ОПГЭП в опорном йапопнителе ОПГЭП уменьшается с, 4,0 до 1,0...2,5 ч за счет быстрого , и равномерного прогре об.олочковых форм

V.

ОПГЭП в качестве обсыпки и опор- .ного наполнителя позволяет значител но сократить время охлаждения отливок после заливки, так как при температуре более 973 К решающую роль передаче тепла играет лучистый теплообмен. Структура формооболочки и опорного наполнителя с порами, уве личивающймися по размеру от облицованных слоев к наполнителю за счет выбора рационального зернового состава обсыпочного материала, обеспечивает создание направленного и интенсивного теплового потока от гран цы металл - форма. Высокая скорость отвода тепла обеспечивает.быструю кристаллизацию металла. В поры оболочки металл практически не проникает, так как «а интенсивно охлаждающейся поверхности формы он теряет жидкотекучесть. Отливки, полученные по предлагаемому способу, имеют высокую размерную точность и чистую поверхность без пригара. После охлаждения отливок керамика с 9 их поверхности удаляется на выбивно решетке. Выщелачивание необходимо только для удаления керамики из отверстий. Так как обсьшочньш материа и опорный наполнитель - ОПГЭП длительное время прокаливается в проце се графитации при температурах, зна чительно превышающих температуры/г прокалки и заливки оболочковых форм и по химическому составу близок к составу затвердевшего связующего, процессы спекания отсутствуют, позтому керамика в полостях отливок не содержит труднорастворимых в щелочи соединений и удаляется в течение 2...3 ч..

кации охлаждения отливок, уменьше

ния продолжительности операции выбивки и очистки отливок от керамики. Бремя прокалки оболочек на основе ОПГЭП в опорном йапопнителе ОПГЭП уменьшается с, 4,0 до 1,0...2,5 ч за счет быстрого , и равномерного прогрева об.олочковых форм

V.

ОПГЭП в качестве обсыпки и опор- .ного наполнителя позволяет значительно сократить время охлаждения отливок после заливки, так как при температуре более 973 К решающую роль в передаче тепла играет лучистый теплообмен. Структура формооболочки и опорного наполнителя с порами, уве личивающймися по размеру от облицованных слоев к наполнителю за счет выбора рационального зернового состава обсыпочного материала, обеспечивает создание направленного и интенсивного теплового потока от границы металл - форма. Высокая скорость отвода тепла обеспечивает.быструю кристаллизацию металла. В поры оболочки металл практически не проникает, так как «а интенсивно охлаждающейся поверхности формы он теряет жидкотекучесть. Отливки, полученные по предлагаемому способу, имеют высокую размерную точность и чистую поверхность без пригара. После охлаждения отливок керамика с 90% их поверхности удаляется на выбивной решетке. Выщелачивание необходимо только для удаления керамики из отверстий. Так как обсьшочньш материал и опорный наполнитель - ОПГЭП длительное время прокаливается в процессе графитации при температурах, значительно превышающих температуры/г прокалки и заливки оболочковых форм, и по химическому составу близок к составу затвердевшего связующего, процессы спекания отсутствуют, поз , тому керамика в полостях отливок не содержит труднорастворимых в щелочи соединений и удаляется в течение 2...3 ч..

51470423

За счет интенсивного отвода тепла

Результаты испытаний приведены

от отливки оболочкой и опорным наполнителем достигается значительное уменьшение или полная ликвидация обезуглероженного слоя, измельчение зерна отливок, что ведет к повышению твердости, износостойкости поверхности отливок, увеличению срока их эксплуатации. Кроме того, достигается экономия жаростойких материалов и электроэнергии, так как сокращается длина конвейеров в зоне прокалки и охлаждения.

Использование ОПГЭП обеспечивает утилизацию отходов процесса графита- ции, количество которых достигает 100000 т ежегодно.

Способ осуществляют следующим образом.

На модели.отливок сложной конфигурации наносят последовательно четьфе слоя покрытия, используя этилсиликат- ную суспензию следующего состава, %: Этилсиликат-40 9,85 Этиловый спирт 9,79 Соляная кислота 0,29 Вода1,96

Вязкость суспензии для первого слоя но по ВЗ-4, для второго, третьего и четвертого 60 . Сушка каждого слоя 3 ч, t 20-22 С и влажность 70-80%. Химический и фракционный составы обсьшочного материала приведены в табл. 1.

После удаления- моделей оболочки заформовывают при вибрации в наполнитель.

Состав наполнителя приведен в табл. 2.

Скорость нагрева формооболочек при прокалке и скорость охлаждения отливок определяют с помощью набора хромель-алюминиевых термопар, подключенных к прибору КСП-4 с автоматической записью.

Одновременно с формооболочками изготавливают стандартные образцы для испытания прочности, газопронив табл. 3.

Продолжительность операций прокал ки, охлаждения и очистки отливок от керамики, а также качество получаемы отливок в зависимости от способа их изготовления определяются по стан-, 10 дартным методикам и приведены в табл. 4.

Способ позволяет сократить процесс изготовления отливок при одно-

15 гременном повышении качества литья. Стоимость отливок снижается за счет ис пользования в качестве обсьшочногоматериала и опорного наполнителя более дешевого материала - отхода процесса

20 графитации электродной продукции.

Одновременно решается задача утилиза ции отходов.

Формула, и. зобретения

25

Способ изготовления отливок по удаляемым моделям, включающий изготовление оболочковой формы путем послойного нанесения суспензии, обсып30 ку каждого слоя теплопроводным материалом, прокаливание и заливку в .. опорном наполнителе, отличающийся тем, что, с целью повы шения производительности изготовления отливок за счет интенсификации операций прокаливания оболочек, ох- лаяздения отливок и их очистки от керамики и повьшзения твердости металл отливок и снижения глубины обезугле40 роживания металла отливок, в качест ве обсыпочного материала и опорного наполнителя используют отход процес са графитации электродной продукции на основе кремния и его диоксида с

45 содержанием 20...40 мас.% карбида кремния, при этом отход имеет тем- плопроводность о,70...1,16 Вт/(м К) и размеры зерен для первого слоя по рытия 0,1.. ..0,315 мм, для второго

JJJin Irl W.H Dt 1 CiXlJTlTl .Чи ял --J «. .- у- --,

цаемости и термостойкости по извест- и последующих слоев О,315...1,5 мм,

---.x 4 4-nrvtfr rT / TTU L T OrfCin-.-l()N

ным методикам.

а для опорного наполнителя 6...10 м

Результаты испытаний приведены

в табл. 3.

Продолжительность операций прокалки, охлаждения и очистки отливок от керамики, а также качество получаемых отливок в зависимости от способа их изготовления определяются по стан-, дартным методикам и приведены в табл. 4.

Способ позволяет сократить процесс изготовления отливок при одно- .

гременном повышении качества литья. Стоимость отливок снижается за счет использования в качестве обсьшочногоматериала и опорного наполнителя более дешевого материала - отхода процесса

графитации электродной продукции.

Одновременно решается задача утилизации отходов.

Формула, и. зобретения

Способ изготовления отливок по удаляемым моделям, включающий изготовление оболочковой формы путем послойного нанесения суспензии, обсыпку каждого слоя теплопроводным материалом, прокаливание и заливку в .. опорном наполнителе, отличающийся тем, что, с целью повы шения производительности изготовления отливок за счет интенсификации операций прокаливания оболочек, ох- лаяздения отливок и их очистки от керамики и повьшзения твердости металла отливок и снижения глубины обезуглероживания металла отливок, в качестве обсыпочного материала и опорного наполнителя используют отход процесса графитации электродной продукции на основе кремния и его диоксида с

содержанием 20...40 мас.% карбида кремния, при этом отход имеет тем- плопроводность о,70...1,16 Вт/(м К) и размеры зерен для первого слоя покрытия 0,1.. ..0,315 мм, для второго

J «. .- у- --,

и последующих слоев О,315...1,5 мм,

и последующих слоев О,315...1,5 мм,

---.x 4 4-nrvtfr rT / TTU L T OrfCin-.-l()N

а для опорного наполнителя 6...10 мм.

Отход процесса графита- 20 ции электродной продукции

5

4

фятации

То 19

80

0,70 0,315 0,315 0,315

ТабляцаЗ

10 3

Т а в л ц а 3