Способ изготовления форм Советский патент 1981 года по МПК B22C9/04 B22C9/12 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам изготовления керамических форм по выплавляемым или постоянкыг моде.пям. Известен способ изготовления форм включакяднй нанесение огнеупорного . покрытия на выплавляемую или постоянную модель, удаление модели и прокаливание форм в окислительной атмосфера перед заливкой их металлом Д , Однако изготовленные в этих формах отлизки из черных металлов покрыты окалинЪй и имеют на своей поверхности слой глубиной до 1 мм, обедненнкй углеродом (обезуглероженный) и легиРУ1С1ДНМИ элементами. Этот слой образуется из-за окисления углерода и легирующих элe seнтoв в поверхности отливок кислородом воздуха, содержащегося в порах форм и опорного напол нителя. Отливки с обедненным поверхностным слоем имеют пониженную прочность, плохую обрабатываемость, скло ны к образованию трещин. Отливки из цветных металлов, например бронзы и латуни, покрыты слоем окислов, что снижает точность изделий и требует их дополнительной очистки. Известен способ, в котором для предотвращения образования окислов, а также обезуглерожекного и обедненного легирукэдими элементами слоя форму, залитую металлом, обдувают углеводородным газом 2 |. , Известен также способ, в котором форму перед заливкой продувают инертным газом, Бытеснякядим воздух f3|. Однако при этом ухудшаются условия труда, усложняется технологический процесс, утрудняется механизация Известен способ, при котором вводят углеродсодержащие материалы в суспензию 4 |. Однако это отрицательно сказывается на свойствах суспензий и качестве поверхности получаег аах отливок. Известен способ изготовления форм по Еыплавляекалм или постоянным моделям, согласно которому керамическую оболочку с предварительно удаленными моделями устанавливают в опоку с опорным наполнителем и прокаливают в печи с окислительной атмосферой, и после извлечения из печи оболочку заливают металлом. Затем на зеркало металла в литниковой чаше или в открытой прибыли бросают древесный уголь, пропитанный машинным маслом или парафином, я тут же опоку или форму накрывают крышкой. После охлаждения отливок крьдику удаляют. Продукты сгорания, происходящего при недостатке кислорода, создают защитную газовую среду,.препятствующую окислению отливок при их охлаждении. Этим способо удается снизить толщину обеэуглероженного слоя з.

Недостатки этого способа - неполное устранение обезуглероженного сло поскольку защитная газовая атмосфера образуется лишь через 2-4 мин после заливки форм, когда отливка уже частично окислена, а также ухудшение условий труда заливщиков из-за газовьаделений и необходимости манипуляций с горячей формой.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ изготовления форм, включающий нанесение огнеупорного покрытия на выплавляемую или постоянную модель, сушку покрытия, удаление модели и прокаливание форм. В известном способе для исключения обезуглероженного слоя в отливках в печи при прокаливании форм принудительно создают восстановительную атмосферу зндогазом б.

Однако известный способ требует создания контролируемых условий . эндогазозой (восстановительной) атмосферы в печи, т.е. наличия дополнительных зндогазовых установок.

Цель изобретения - упрощение способа изготовления форм.

Указанная цель достигается тем, что прокаливание формы осуществляют в герметизированной опоке.

Герметизация опоки может быть осуществлена любыми известными средствами. Стык крышки с опокой может быть Зсшелан песчаным затвором или промазкой места стыка, при этом хотя и будет несколько снижена герметизация опоки, однако существенного влияния на увеличение обезуглероженного слоя отливки не произойдет, тлк как в замкнутом объеме опоки не будет свободного доступа воздуха.

Если модели удалены из в расплаве модельной композиции, то керамическая оболочка пропитана модельным составом иего количества достаточно для создания условий залитого в оболочку металла. Если модельный состав тщательно удален из формы (при выплавлении в воде) или отсутствует вовсе (керамическая форм изготовлена по постоянной или по солевой модели), то для гарантированного создания восстановительной атмосферы в опоку под крышку может быть помещем углеродсодержащий материал, газифицируемый при температуре прокаливания, например модельный состав, парафин, уголь к т.д.

При прокаливании форм в гермеизированной опоке удаление органиеских остатков из формы происходит ри местном недостатке кислорода. В езультате создаются условия для их озгонки и деструкции с образованием иролитического углерода, осаждаюегося на поверхности огнеупорных астиц, образуквдих форму. Кроме того, восстановительной атмосфере, обраующейся под крышкой из-за окисления органических продуктов при недостатке кислорода, происходит частичное восстановление окислов, содержащихся в форме, например окислов железа. При заливке форм металлом кислород, поступакщий в форму, расходуется на окисление пиролитического углерода, восстановление окислов, дожигание окиси углерода.

Пример 1. Керамическую форг у , изготовленную по постоянной модели (Шоу-процесс) и заформованную в опоке, которая загерметизирована, прокаливают в печи с окислительной атмосферой 4 ч при 950с. Предваритель-. но под крышку опоки помещают промасленную ветошь.. После извлечения из печи непосредственно перед заливкой крьвику снимают и форму заливают сталью 40Л. Металлографическим исследованием обезуглероженный слой на полученной отливке не обнаружен.. Недолива и газовых раковин на отливках нет.

Пример 2, Керамическую форму изготовляют по выплавляемым моделям. Материал моделей . Модели удаляют из формы в расплаве модельной композиции. Форму устанавливают в опоку, засыпают кварцевым, песком и накрывают крышкой. Форму прокаливают 6 ч при 920-950°С. После извлечения из печи прокаливания непосредственно перед заливкой крышку снимают с опоки. Форму заливгиот сталью 4ОХ. Металлографическим исследованием обезуглероженный слой на отливке не обнаружен. Недолива и газовых раковн на отливках нет.

Пример 3. Форму изготавливают известным способом. Керамическую форму изготавливают по постоянной модели (Шоу-процессом), устанавливают в опоку. Опорньий наполнитель кварцевый песок. Форму прокаливают в течение 4 ч в окислительной атмосфере при 950° С, затем зали,вают сталью 40Л.

После заяивки на зеркало чаши помещают ветошь, смоченную машинным маслом, и опоку накрывают крышкой таким образом, чтобы образовался песчаный затвор за счет опорного наполнителя. Время от начала заливки до вакрывания опоки крышкой составляет 2 мин. Металлографическим исследованием полученной отливки установлено, что обезуглероженный и обедненный углеродом слой на ней составляет 0,3-0,4 мм Исследования и производственное опробование показывают, что эффектив ность предлагаемого способа выражается в повышении на 15-20% прочности отливок, улучшении их обрабатываемос ти, сокращении на 50% брака по горячим трещинам, повышении точности отливок, улучшении качества их поверхности . Отсутствие обезуглерожеиного слоя позволяет снизить припуски на механическую обработку, исключить no ледукхпую цементацию для насьадения поверхностного слоя углеродом. Стоимость цементации одной тонны отливок составляет 40-50 р. формула изобретения Способ изготовления форм, включгио щий нанесение огнеупорного покрытия на выплавляемую или постоянную модель, сушку покрытия, удаление модели и прокаливание форм, о т л и Iчающийся тем, что, с целью упрощения способа, прокаливание осуществляют в герметизированной опоке, Источники ин4)ормации, принятые во внимание при экспертизе 1.Литье по выплавляемым моделям. Под ред. Я.И. Шкленника и В.А. Озерова. Изд 2-е, перераб. и доп. М., Машиностроение, 1971, с. 36-37. 2.Авторское свидетельст во СССР 505493, кл. в 22 С 3/00, 1974. 3.Патент Австрии № 286517, кл. В 22 D 1/00, 1970. 4.Литье по выплавляемым моделям. Под ред. Я.И. Шкленника и В,А. Озерова. Изд 2-е, перераб. и доп. ,К., Машиностроение, 1971, с. 198. 5.Иванов В.Н. и За.рецкая Г.М, Литье в керамические формы. М., Машиностроение, 1975, с, 101. 6.Авторское свидетельство СССР по заявке 2812701/02, кл. В 22 С 9/12, 1979.