Способ изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1979 года по МПК B22D15/00 

Изобретение относится к литейному производству и может использоваться при изготовлении литейных стержней к форм для литья металлов и сплавов. Известен способ изготовления литейных форм с использованием электрокинетических явлений (злектрофорез электроосмос), заключающийся в том, что на литейную модель наносят мелко дисперсные частицы и скрепляют их путем сушки на воздухе. Полученную огнеупорную оболочку упрочняют жидко стекольным слоем, сушат, удаляют модель из готовой оболочки и спекают оболочку в термопечи перед заливкой, металлом 1. Мелкодисперсные частицы наносят н модель с токопроводящей поверхностью электроосаждением в ванне злектрофоретической установки. Состав форетической диспензии: дисперсная средафа запылев ид ный кварц, глина и кварцевый песок; дисперсионная среда вода; электролит - натриевые соли фосфорных кислот. Напряжение на электродах электрофоретической установки составляет 5-100 В, максимальная плотность тока не превышает 0,07-0,1 А/дм. Изготовленные по указанным параметрам литейные формы обеспечивают получение отливок с точностью размеров и чистой поверхности по 4-5 классу. К недостаткам способа следует отнести низкую производительность изготовления форм, необходимость применения длительных операций сушки оболочки, недостаточную механическую прочность формы, необходимость высокотемпературного нагрева- и выдержки для спекания оболочки перед заливкой металлом. Целью изобретения является улучшение качества форм и стержней и повышение производительности их изготовления. Это достигается тем, что скреппение мелкодисперсных частиц на поверхности модели производят сплавлением в электролите в режиме микродугового и-дугового оксидирования при плотности тока 0,5-100 А/дм в напряжении от 100 до 5000 В. Оболо.ку образуют послойно из разных материалов путем последовательного нанесения и сплавления частиц. Нанесение и скрепление мелкодисперсных частиц проводят одновременн Микродуговому и дуговому сплавле нию можно подвергать частицы,нанесе ные на модель или постоянную форму бым способом,а именно электрофорезо электростатическим полем, эмульсией вдуванием плакированных частиц и т. Основное требование состоит лишь в том, чтобы .частицы в нанесенном сло не осыпались при погружении .модели электролит и при воздействии динамических потоков при- сплавлении. Для образования оболочки можно .использовать мелкодисперсные частицы любого химического состава, т.е. карбиды/ .нитриды, окислы и их смеси причем процесс можно вести в таком режиме, что частицы сами плавятся и скрепляются или нанесенные частицы не плавятся, а скрепляются более легкоплавким окислом, выделяющимся из электролита. В некоторых случаях целесообразно в состав оболочки вводить мелкодисперсные частицц двух типЬв, высокотемпературные и низкотемпературные, последние использовать в качестве связующего материала для высокотемпературных . частиц вместо окислов, выделяющихся из электролита при обработке дугой. Описываемый способ предусматривает применение широкого выбора материалов для изготовления моделей т.е. использование легкоплавких металлических сплавов и пластмасс. При использовании последних поверхность необходимо покрывать токопроводящим слоем перед нанесением обо лочки. При изготовлении оболочки много.кр атного использования необходимо армировать сталью, т.е. огнеупорную оболочку после обработки дуговьпли разрядами заливают сталыр. При этом нужно учитывать, что если материал оболочки имеет плохую адгезию со сталью, то при изготовлении оболочк при нанесении мелкодисперсных части в ее состав должен войти материал, дающий; нормальную адгезию со сталью Если материал, -вводимый для улучшения адгезии, снижает температуростойкость оболочки, последнюю образуют послойно, при этом материал дл образования адгезии должен быть , верхним слоем оболочки со стороны заливки сталью. При изготовлении форм со сложной поверхностью, с выссзкими требгования ми к качеству покрытия и вскорости процесса, нанесение и скрепление мелкодисперсных частиц производят одновременно, т.е. последние вводят в электролит для дугового оксидиров ния, и тогда при горении дуги на поверхности модели идет процесс образования пленки из введенных частиц и окислов, выделяемых из электролита Пример 1. На внутреннюю поверхность постоянной литейной формы, выполненной из стали, электрофоретическим процессом наносят по из вестным режимам слой дисперсной фазы окиси олова толщиной 0,2 мм, затем наносят слой тол1миной 2 мм из п евидного кварца, глины и кварцевого песка. После образования оболочки электролит для электрофореза из литейной формы сливают и заливают электролит для дугового оксидирования, состоящий из 20%-ного раствора силиката .натрия (жидкое стекло). Затем между катодом, введенным в форму, и самой формой подают разность потенциалов с плавным изменением от 100 до 500 Ви выдерживают до полного оплавления оболочки. При этом дуговые разряды должны обработать полностью всю оболочку. После завершения сплавления мелкодисперсных частиц оболочки электролит сливают, и форма готова для заливки металла. Пример2. На металлическую выплавляемую модель, выполненную из легкоплавкого сплава. ВТ и РЬ, наносят слой AE-jOj толщиной 0., 1 мм в электролите, из 5%-ного водного раствора алюмината натрия в режиме микроду-. гового оксидирования, затем увеличивают этот слой электрофоретическим процессом до 2 мм и осуществляют повторную обработку в электролите из 10%-ного водного раствора силиката натрия в режиме дуговог® оксидирования до напряжения 550 В. ..После сплавления дисперсной фазы проводят вьплавку модели путем нагрева до и подают готовую оболочку на заливку. П р и м е р 3. На металлический выплавляемый стержень, выполненный из сплава АЛ2,наносят электрофорети- , ческим процессом слой дисперсной фааы пылевидного кварца толщиной 0,5 мм. Покрытый стержень погружают в электролит из 10%-ного водного раствора силиката натрия и производят сплавление дисперсной фазы повышением напряжения от 100 до 400 В при плотности тока 20 А/дм. Готовый стержень нагревают до 250С, устанавливают в литейнуй форму и заливают сталью. После затвердевания стали; стержень расплавляется и его расплав вьшивается из полости отливки. При использовании предлагаемого способа улучшается качество форм и стержней за сч.ет устранения газотворного связующего и повышения прочности оболочки, а также повышается производительность изготовления форм и стержней за счет устранения операций сушки. Кроме того, устраняются дорогостоящие связующие материалы,

например пульвербакелит, улучшаются санитарно-гигиенические условия трут,а, так как не применяются газотворные связующие, которые при заливке металла.загрязняли атмосферу, а также, устраняется необходимость проведения операции спекания оболочек перед заливкой металлом.

Формула изобретения

1. Способ изготовления литейных форм и стержней, включающий получени огнеупорной оболочки путем нанесения мелкодисперсных частиц на питейную модель, скрепление частиц и удаление модели из готовой оболочки, о т л ичаютийся тем, что, с целью улучшения качества форм и стержней и повышения производительности их изготовления, скрепление мелкодисперсных частиц производят сплавлением в электролите в режиме микроду гового и дугового оксидирования при плотности тока 0,5-100 А/дм и напряжении lOO - 5000 В.

2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что образование оболочки производят послойно из разных материалов путем последовательного нанесения и сплавления частиц.

3.Способ по П.1, о т л и ча ющ и и с я тем, что нанесение и сплавление мелкодисперсных частиц проводят одновременно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пененко В.Д. и др. Изготовление форм ТОЧНО1о литья по выплавляемым в.ыжимаемым и постоянным модёНям с использованием злектрокинетическйх явлений.-Реферативный журнал

1976,

Технология мгиииностроения

I 5.