Способ изготовления облицованных литейных форм

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛИЦОВАННЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ по постоянным моделям, включающий предварительное .изготовление по промежуточной модели опорного слоя формь из формовочной смеси на основе зернистого наполнителя , его высушивание и установку на плиту с моделью отливки, последующее заполнение зазора между моделью и рабочей поверхностью опорного слоя формы содержащей огеливатель керамической суспензией под избыточным давлением и формирование облицовочного слоя, отличающийся тем, что, с целью сокращения цикла из готовления облицовочных форм и повышения их качества при одновременном снижении себестоимости за счет сокращения расхода огеливаемой керамической суспензии, предварительно на рабочую поверхность опорного слоя наносят Слой водной суспензии на основе пылевидного огнеупорного материала и отверждают его тепловой сушкой.

СОЮЗ COBETCHHX

О МЛ

РЕСПУБЛИК. ае (и) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОВСЙСМУ CBIT%llbCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

tO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И СОКРЫТИЙ (21) 3615671/22- 02 (22) 04.05.83 (46) 30.1 1.84. Бюп. У 44 (72) Д.С. Лемешко и А.А. Моляренко (71) Ордена Трудового Красного Зна-; мени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промьшшенности (53) 621. 74.041(088.8) (56) 1. Патент Японии У 52-22893, кл. 11 А 231, опублик. 1977.

2. "Тютандзо, Cast arid Forg", 1975, 28, У 3, -с. 7-10 (РЖ "Технология машиностроения", серия 14Г, 1975, У 9,. реф. 9Г186).

3. Иванов В.Н., Зарецкая Г.М.

Литье"в керамические формы по постоянным моделям, M., "Машиностроение", 1975, с. 5. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЛИЦО-

ВАННЫХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ по постоянным моделям, включающий предварительное 50 В 22 С 9/00, В 22 С 9/20 изготовление по промежуточной модели опорного слоя формы из формовочной смеси на основе зернистого наполнителя, его высушивание и установку на плиту с моделью отливки, последующее заполнение зазора между моделью и рабочей поверхностью опорного слоя формы содержащей огеливатель керамической суспензией под избыточным давлением и формирование облицовочного слоя, отличающийся тем, что, с целью сокращения цикла из-. гбтовления облицовочных форм и повышения их качества при одновременном снижении себестоимости за счет сокращения расхода огеливаемой керамической суспензии, предварительно на рабочую поверхность опорного слоя наносят слой водной суспензии на основе пыпевидного огнеупорного материала и отверждают его тепловой сушкой.! 11263

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам изготовления облицованных литейных форм по постоянным моделям.

Известен способ изготовления обли-5 цованных литеййых форм, в соответствии с которым на поверхность модели наносят тонкий слой облицовочной смеси, содержащей связующее, на который затем засыпают наполнительный слой на основе кварцевого песка или

1металлической дроби с последующим закреплением его прижимной плитой, накладываемой сверху,на опоку j1$ .

Однако данный способ характери-. зуется высокой трудоемкостью, определяемой операцией нанесения на мо- . дель пластичного облицовочного слоя.

Известен также способ изготовлес ния облицованных литейных форм, в 20 соответствии с которым наполнительный (опорный) слой формы выполняют из наборных огнеупорных блоков, а облицовочный слой получают путем заливки жидкоподвижной песчано-жидкостекольной смеси в зазор между мо. делью и рабочей поверхностью наполнительного (опорного) слоя с последующим отверждением его продувкой углекислым газом j2) ° 30

Однако данный способ применим лишь при высокой серийности производства, что связано с условием соответствия размеров наборных огнеупорных блоков типоразмерам опок и габаритам моделей. Кроме того, наличие в облицо вочном слое жидкостекольного связующего приводит к ухудшению качества поверхности чугунных отливок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ изготовления облицованных литейных форм по постоянным моделям, заклю- 4> чающийся в предварительном изготовлении по промежуточной модели опорного слоя формы из формовочной смеси иа основе зернистого наполнителя, его высушиваиие и установку на пли- 50 ту с моделью отливки, последующее заполнение зазора между моделью и рабочей поверхностью опорного слоя формы содержащей огеливатель керамической суспензией под избыточным 55 давлением и формирование облицовочного слоя за счет его огеливания (отверждения) и термической обработки 3

56 2

Недостатками данного способа являются повышенный расход дорогостоящей суспензии на основе этилсиликата, длительная высокотемпературная прокалка, большие объемные деформации облицовочного и опорного слоя, что приводит к образованию локальных трещин, короблению и отслаиванию облицовочного слоя.

Цель изобретения — сокращение цикла изготовления облицованных форм и повышение их качества при одновременном снижении себестоимости за счет сокращения расхода огеливаемой керамической суспензии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления облицованных литейных форм по постоянным моделям, включающему предварительное изготовление по промежуточной модели опорного слоя формы из формовочной смеси на основе зернистого наполнителя, его высушивание и установку на плиту с моделью отливки, последующее заполнение зазора между моделью и рабочей поверхностью опорного слоя формы содержащей огеливатель керамической суспензией под избыточным давлением и формирование облицовочного слоя, предварительно на рабочую поверхность опорного слоя наносят слой водной суспензии на основе пылевидного огнеупорного материала и отверждают его тепловой сушкой.

При осуществлении предлагаемого способа для изготовления опорного слоя форм используют формовочную смесь, содержащую в качестве огнеупорного наполнителя преимущественно чугунный песок зернистостью 0,4 мм из размолотой чугунной стружки или дробь чугунную колотую марок ДЧК-1 и ДЧК-2

ГОСТ 11964-81, в качестве связующего формовочной смеси используют концентрат сульфитно-дрожжевой бражки жидкий, марки А (ОСТ 81-79-74).

Кроме того, в состав смеси для опорного слоя входит небольшое количество пылевидного кварца.

Составы формовочных смесей для опорного слоя форм и их физико-механического свойства приведены в табл .1.

Для формирования части облицовочного слоя, предварительно наносимого на опорный слой кистью или из пульве-. ризатора, используют различные суспензии, отверждаемые тепловой сушкой и не содержащие огеливателя.

3 1126

В качестве .огнеупорного наполни1 теля указанных суспензий используют кварц молотый пылевидный. марок КП-1, КП-2 или КП-3 по ГОСТ 9077-59, имею-щий зернистость менее 0,05 мм, а в качестве связующего суспензий — гидролизированный этилсиликат или жидкое стекло или концентрат сульфитно-дрожжевой бражки жидкий (КБЖ). Для сравнения опробована суспензия с огели- 1р вателем (прототип), которую в предлагаемом способе используют после нанесения на опорный слой суспензии

1без огеливателя, для заполнения остав-. шегося между моделью и опорным слоем зазора.

Составы суспензий и их физико-механические свойства приведены в табл. 2.

Способ осуществляют следующим образом.

По промодели изготавливают опорный слой формы, высушивают его,после чего на рабочую поверхность формы кистью или

25 пульверизатором наносят часть облицовочного. слоя из суспензин беэ огеливателя. Толщина этой части облицовочного слоя, наносимого эа один проход кистью или пульверизатором, со.ставляет 0,3-0,8 мм в зависимости от состава суспензии. Этот слой,высушивают пламенем газовой горелки и затем форму устанавливают на плиту с моделью отливки. При этом зазор между моделью и опорным слоем со- 35 ставляет 1,2"1,7 мм (для расчетной толщины облицовочного слоя 2 мм).

Через коническую воронку при расчетной высоте столба суспензии и при вибрации формы заливают огеливаемую 40 суспензию.. После некоторой выдержки в соответствии с отверждающим действием огеливателя, модель отливки извлекают, поджигают пары ацетона над формой и. затем прокаливают обли- 45 цовочный слой формы. После прокалки форму собирают и заливают металлом

Пример. По промодели из эпоксидной смолы изготавливают опорный слой формы из формовочных смесей, : Ю представленных в табл. 1. Затем промодель извлекают и на рабочую поверхность опорного слоя наносят часть облицовочного слоя суспензии кистью (составы 2 и 3, табп. 2) или пульве- 55 риэатором (составы 1 и 4, табл. 2).

Слои суспензий ФУ 2 и 3 высушивали

6-8 мин пламенем газовой горелки, 356 4 а суспензий Иш 1 и 4 20 мин в сушил. ке при 200 С. После этого опорный слой с нанесенной частью облицовочного слоя устанавливают на плиту с моделью отливки и в оставшийся зазор между ними заливают через коническуЫ воронку при высоте столба суспензии над верхом формы 400 мм и при вибрации формы с частотой 2800 кол/мин . и амплитудой 0,2 мм суспенэию с огеливателем (суспензия Ф 5, табл.2) .

Через 8 мин модель извлекают, под-, жигают пары ацетона, после выжигания которых облицовку прокаливают пламенем. газовой горелки (1500 C) в течение 7-8 мин.

Для сравнения опробуют способ-прототип, где между опорным слоем формь1 из формовочных смесей (табл. 1) и моделью заливают суспензию с огеливателем (суспензия В 5, табл. 2), по второму варианту в качестве наносимого из пульверизатора слоя используют огеливаемую суспензию В 5 (табл. 2), а вторым приемом в зазор заливают под избыточным давлением и при вибрации огеливаемую суспенэию М - 5 (табл. 2).

Качество облицованных форм в зависимости от способа нанесения облицовочного слоя, представлено в табл.3.

Прочность сцепления облицовочного слоя с опорным определяют путем измерения усилий среза прокаленного слоя облицовки с опорного слоя на образцах 50х50 мм.

По результатам испытаний (табл.3, примеры 13-15) видно, что изготовления облицованных литейных форм по способу-прототипу с применением гидростатического давления суспенэии при заливке в тонкий зазор (2 мм) не обеспечивает получения качественных форм"

На формах с зернистостью металличес-, кого наполнителя формовочных смесей в 0,4, 1,0 и 2,0 мм глубина пропитки суспензией опорного слоя составляет. соответственно 4-6, 8-12 и 1521 мм, а общая толщина керамического слоя вместе с облицовкой составляет

6-8, 10-14 и 17-23 мм. Уже после окончания выгорания ацетона и легкокипящих фракций этилсиликата на облицовочном слое имеют место локальные трещины в 0,3-0,7 мм, которые после прокалки пламенем газовой горелки в течение 1 ч увеличиваются до

0,5-1,2 мм, а коробление по плоским поверхностям составляет 0,8-1,4 мм.

1126356

Облицованные формы, изготовленные .с нанесением за первый прием .суспензии с огеливателем (В 16, табл. 3), также имеют неудовлетворительное качество. После нанесения 5 пульверизатором на опорный слой сус,пензии с огеливателем, в огеленном слое обнаружены трещины и .местные отслоения, а прочность сцепления облицовочного слоя с опорным после 10 прокалки получается низкой, что приводит к отслаиванию и деформациям облицовочного слоя.

Облицованные формы, изготовленные с нанесением за первый прием суспензией, отверждаемых тепловой сушкой, .т.е. без огеливателя, как на этилсиликате, так и без него, имеют высокое качество.

Необходимость создания напора или рр избыточного давления суспензии с одновременным использованием вибрации формообразующей системы вызвана тем, что для средних и крупных форм величина зазора в 1 5-2,5 мм между моделью отлив- 2s ки и опорным слоем формы является малой, что. замедляет скорость и ухудшает качество заполнения зазора облицовочной суспензией с огеливанием.

ПРедпочтительность формирования Зр облицовочного слоя за два приема обусловлена тем, что наносимая кистью или из пульверизатора часть облицовочного слоя заполняет поры опррного слоя формы на глубину не более 0,535

1,5 мм, т.е. практически без пропитки, как это имеет место в способепрототипе. После сушки этой части облицовочного слоя создается своего рода защитный барьер от проникновения в опорный слой облицовочной суспензии, заполняющей за второй прием оставшийся зазор между моделью и опорным слоем. Кроме того, наносимая за первый прием часть облицовочного

::слоя сглаживает шероховатую поверх.ность опорного слоя, что значительно,уменьшает сопротивление при за-полнении оставшегося зазора огеливаеиой суспенэией, После сушки нанесен:нбго эа первый прйем слоя облицовки в нем завершаются все дефорчационные явления: усадка, образование трещин. Слой достаточно прочно сцепляется с опорным слоем формы.

Необходимость исключения огеливателя из суспензии, наносимой за первый прием кистью или иэ пульверизатора, обусловлена тем, что при тепловой сушке такие суспензии не дают характерной для суспензии с огеливателем усадки, трещин и коробления, суспензии без огеливателя имеют более высокую собственную прочность и прочность сцепления.с опорным слоем формы. Полученные в таких облицованных формах литые заготовки штамповых вставок вилки карданного вала не имеют дефектов типа гребешков, газовых раковин, окалины и обезуглерожен- ного слоя.

Предлагаемый способ изготовления аблицованных литейных форм имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом: обеспечивает получение качественных облицованных керамическим слоем литейных форм, двухсту-, пенчатое нанесение облицовочного слоя сокращает расход дорогостоящей этилсиликатной суспензии, так как за первый прием может быть использована суспензия, не содержащая ни этилсиликата, нй огеливателя, сокраается до 7-8 мин время прокалки формы пламенем газовой горелки, так как из-за малой толщины облицовочного слоя (1,5-2,5 мм) кратковременной высокотемпературной обработки достаточно для удаления газотворных составляющих, сокращение времени прокалки приводич к значительному

«уменьшению расхода газа, за короткое время прокалки опорный слой не подвергается объемным деформациям от нагревания до высоких температур, что повышает точность изготовления форм, и, следовательно, отливок, способ позволяет возвращать после регенерации на повторное использование 9899Х металлического наполнителя опорного слоя форм, ввиду невысокой величины его пропитки облицовочным слоем.

11263:56

Таблица 1

Прочность на сжатие по сухому, кгс/см

Газопроницаемость, ед.

С одержашне, % по массе

Составляющие пп

Песок чугунный зернистостью

0,4 мм 94,4

25,4

Более 500

3,-0

2,6

22,2

Более. 500

Кварц пылевидный

КБЖ

2,2

96,0

19,8

Более 500

2,0

2,0

КБЖ

Таблица 2 ржание,7. ассе

9N и/

Плотность г/см

1,24

65,0

Вода

35,0

Кварц пылевидный

65,0

1,22

l5,0

Вода

20,0

Кварц молотый пылевидный

Концентрат сульфитно-дрожжевой бражки (КБЖ) Дробь чугунная колотая зерн. 1 мм

Дробь чугунная колотая зерн. 2 мм

Кварц пылевидный

1 Кварц пылевидный

Гидролизованный этилсиликат.95,3

2,5

Вязкость по В3-4, сек.

Для нанесения на опорный слой

1126356

Продолжение табл. 3

0,6-0,7 9,2

0 5-0,6

2,5-2,6

7,6

12, 6-8

4-6

Трещины

14

8-12

10-14

15-21

17-23

2,5-2,6 0 5-0,6

Составитель С.. Тепляков

Техред Л.Микеш Корректор, М. Демчик

Редактор И. Касарда

Заказ 8601/8

Тираж 774 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по данаи изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

11 3 3 2,6-2,7

15,2 По прототипу (заливка сус16,0 пензии в зазор без нанесения

14,8 предварительного слоя) 1,8 Вариант с нанесением предварительного слоя (суспензия с огеливателем)