Способ формовки и нагрева в опоках многослойных оболочковых форм

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 В 22 С 9/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3603811/22-02 (22) 09.06.83 (46) 15.03.86. Бюл. У 10 (72) В.М.Терехов, Ю.Н.Цопик, Н.П.Жаботинский и А.С.Гудзенко (53) 621.744.54:621.74.045(088.8) (56) Литье по выплавляемым моделям./

Под ред. Я.М.Шкленника и В.А.Озерова. Машиностроение, 1971, с. 243, 247-250.

Авторское свидетельство СССР

У 914169, кл. В 22 С 9/04, 1982. (54)(57) 1. СПОСОБ ФОРМОВКИ И НАГРЕВА В ОПОКАХ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ

ФОРМ, получаемых по выплавляемым моделям, включающий установку в опоку оболочки с литниково-питающей системой, имеющей в прибыпьной части газотворные элементы для ее обогрева, с последующим прокаливанием в печи, отличающийся тем, что, с целью обеспечения разной скорости охлаждения по высоте залитой металлом оболочки, в качестве опорного наполнителя используют материалы с теплопроводностью А= 30-40 Вт/см К и теплопроводностью P = 0,7 Вт/см х х К при этом материалом с высокой теплопроводностью 3 = 30-40 Вт/см К засыпают многослойную оболочковую форму до основания питающей системы, а материалом с теплопроводностью — 0,7 Вт/см. К засыпают только питающую систему многослойной оболочковой формы и отделяют их друг от друга асбестовым листом.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве опорного материала с теплопроводностью — 30-40 Вт/см К используют чугунную дробь диаметром 0,5-1,5 мм.

3. Способ по и. 1, о т л и ч а- 9 ю шийся тем, что в качестве опорного материала с теплопроводностью Л = 0,7 Вт/см К используют шамотную крошку с размером зерна 2,02,5 мм.

4. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения разницы скоростей охлаждения по высоте залитой металлом оболочки, по периметру прибыльной части оболочки устанавливают электронагреватели. мовки °

Оболочковую форму 1 в опоке 2 засыпают до основания прибыли наполнителем из теплопроводного материала, например, .чугунной дробью 3.

От основания прибыли оболочковую форму засыпают наполнителем из низкотеплопроводного материала, например, шамотной крошкой 4. Между этими слоями наполнителя укладывают теплоизолирующую прокладку 5. Кроме того по периметру прибылей устаЭ навливают высокотемпературные нагреватели 6, которые обогревают прибыльные части оболочки 7 до заливки в них жидкого металла, 15

25

Двуслойньй наполнитель при формоке оболочек в опоке позволяет обеспечить ускоренный отвод тепла от тела отливки через форму, которая состоит из теплопроводного материала, а именно чугунной дроби. (Коэффициент теплопроводности чугунной дроби Л = 38-40 Вт/см K) °

В то же время металл прибыли находится в жидком состоянии достаточно длительное время, так как передача тепла от прибыли к наполнителю из шамотной крошки (Л шамотной крошки — 0,7 Вт/см К) осуществляется замедленно из-за низкой теплопроводности наполнителя, что обеспечивает питание стальных отливок и уменьшает брак по пористости и рыхлотам.

35

45

Для создания температурного градиента по высоте керамических оболочек и между слоями наполнителя кладут разделительную прокладку из теплоизоляционного материала, например асбеста. Изолирующая прокладка усиливает эффект различной теплопроводности слоев наполнителя и обеспе.чивает условия различной скорости охлаждения оболочки и тела отливки и ее прибыпьной части.

55

Изобретение относится к литейному у производству и может быть использавано при производстве отливок по выплавляемым моделям.

Цель изобретения — обеспечение разной скорости охлаждения по высоте залитой металлом оболочки, а также усиление разницы скорости ох,л аждения по высоте залитой металлом оболочки.

На чертеже приведена схема фор58 2

Наличие нагревательных элементов, расположенных по периметру прибылей,, увеличивает температурный градиент по высоте оболочки и создает условия наиболее эффективного использования прибыпей. Нагрев зоны, примыкающей к прибылям, осуществляется в период подогрева всей опоки с керамическими формами до заливки жидкого металла. Из-за низкой теплопроводности напонительного слоя, примыкающего к прибялым и состоящего из шамотной крошки, дополнительный обогрев этой зоны обеспечивает сохранение тепла в прибыльной части в период заливки металла в форму и затвердевания отливки. Металл в прибыли сохраняется в жидком состоянии более длительное время, что обеспечивает устойчивое питание отливки в течение всего периода ее затвердевания, Оболочку до основания прибыли формуют в дробь размером 0,5-1,5 мм, что обусловлено теплопроводностью наполнителя в зависимости от размера дроби. Так, с увеличением размера чугункой дроби более 1,5 мм, увеличивается площадь пустого пространства между шариками, которая выражается формулой

S„„„= 0,86P, где К вЂ” радиус шарика или дроби, S„, площадь пустого пространства. увеличением воздушного пространства в наполнителе уменьшается коэффициент теплопроводности среды, состоящей из чугунной дроби и воздуха, и отвод тепла от отливки уменьшается. Минимальный размер дроби 0,5 мм выбран из условия технологии изготовления чугунной дроби.

Так изготовить чугунную дробь менее

0,5 мм на современных установках не представляется возможным.

Прибыльную часть оболочки формуют шамотной крошкой, размер зерен которой 2,0-2,5 мм. Это обусловлено тем, что разделяют два материала наполнителя (дроби и шамотной крошки) после их использования на одном сите с размером ячейки 1,8 1,8 мм.

Кроме того, использование шамотной крошки более 2,5 мм не создает достаточного уплотнения керамической формы, а увеличение пространства не уменьшает теплопроводность слоя с шамотной крошкой, Способ осуществляют следующим образом.

3 12

В опоку засыпают чугунную дробь размером 0,5-1,5 мм на высоту 4050 мм. Затем на дробь устанавливают оболочки и засыпают их дробью до основания прибыльных частей оболочки. Уплотняют дробь вибрированием в течение 0,2-0,5 мин. Затем на дробь в опорку кладут слой теплоизолирующей прокладки (асбестовый лист), По периметру прибылей устанавливают нагревательные элементы (спиральные, пластинчатые или силитовые) и засыпают шамотную крошку с размером зерна

2,0-2,5 мм до верхнего уровня опоки.

Вибрированием опоки в течение 0,20,5 мин уплотняют наполнитель.

Результаты опробования способа при изготовлении отливки кольца с наружным диаметром 320 мм и внутренним 200 мм, высотой 30 мм из сплава 4 9С2Л с применением прибыпей шаровых и призматических приведены в таблице. .Применение опорных наполнителей,, когда прибыльная часть оболочки заформована в менее теплопроводный материал (шамотный наполнитель), а тело отливки — в более теплопроводный наполнитель (дробь), уменьшает усадочную пористость и рыхлоту в отливках в месте перехода от тепла отливки к прибыли с 8,0-28,0 до

7,2-8,0Х при уменьшении призматической прибыли с 16,0 до 5,0 кг по сравнению с прототипом, когда формуют всю оболочку в опорный наполни17558

4 тель (песок), а в прибыльной части имеется газотворный материал, Дополнительный обогрев оболочек до 1100-1200 С электронагревателями прибыльной части оболочки перед их заливкой увеличивает температуррый градиент по высоте оболочки, что улучшает питание отливок и уменьшает усадочную рыхлоту и порис10 тость в отливках с 7,2-8 до 5,25,97. при использовании призматической прибыпи и с 7,6 до ЗЖ при использовании шаровой прибыли. Это позволяет уменьшить вес металла

15 на прибыль (на примере призматической прибыли) в 3 раза.

Применение предлагаемой формовки и нагрева многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям, когда

20 оболочку до основания питающей системы формуют в высокотеплопроводный материал (дробь), прибыльную часть оболочки засыпают низкотеплопроводным материалом (шамотом), при этом

25 они разделены теплоизоляционной прокладкой, для создания температурного градиента по высоте оболочки и обеспечения питания стальных отливок, позволяет уменьшить брак по пористости и рыхлотам íà 12Х и расход металла на прибыль в 3 раза ° Дополнительный обогрев прибыльной части оболочек увеличивает температурный градиент и уменьшает брак отливок. Экономический эффект составляет 170 тыс. руб.

1217558

I0 о а, l

>0 и — — > ь ю л л

С>Ъ С" ь л

С Ъ ю ь

С Ъ С Ъ

СЪ

1 >0 I

>б х 1

X р 1

1 C>I CI

I Q, Х

1 ей н и и

Я ° Я и и л сО

° > и и

СЧ и

i о а

>О >О л л л л

>О >О

° > л ф л л л

Ю л

СО ф >о л л

СЧ л

С» гх

Сб > ф о а Й !

Сс> Оъ л

О> ОЪ

О> О> л

О> Ch х

14

x v

el Э х

Ю 00

СЧ

Ю Ю

О> >О

° СЧ

Ю Ю л л

Ю ь л

СО и и

N СЧ л л и и

1 Ч СЧ л и и и

С»! и

I >б 1

I И I !

1

I

I

1

I ! !

I !! )

cd ,» .01O

I СО»

I !

С» х л

5 х

X

kS о х х

Е v (Ч 0! х ах

I И 1»

Ю Ю л л

Ф N

Ю

>О

Ю

Ю

Ю ф

C)

CO ф о

О, х и и

N СЧ л и и

1IЪ

N л и и и

N и и и

СЧ

Я и

cd Х I

5р х х ах

Я х х ф х 3 р, И х о

Ю Ю

Я * ф СЧ

Ю

Ю

Ю

> ф

Ю л

>О

Ю и и и

СЧ СЧ л л и и

° и

СЧ СЧ

° \ и и

СЧ и

1 о а

М

1 ю х

z v ! И & 1

I и

СЧ л и

1, х н E х о х н х о

О, О, cd И

СО ь ь ь ф

Ю Ю а

СЧ ь

Ю л и

1- Н х х

cd С4 х а О, cd cd

IC! 04

5

cd с>Ъ cd г.»

1 Х! ф>Х

1 ф 1 Н Ф 2 о а х

1 х о ф 1 СО р»>

I ф 1

1: р 1 о н

Х 1

Р 1

O! 1 O.

Х! ОХ !

Iх,ГЪ о л а сч с ъ е и >О у

О, 1>Х х о

° ф

1О С а dl

С ф 01 а

1 01 йах р ох

«б Х хро

Э

>хоо

ОР>о хфо

>0

1 Ц 1 Й

I, л 1»

>o>x v хоа а х х c( д) >х х хо фа5

I ° " !». 0I

0,0 о а

155хо

-I-ОО хх х g o оо й!

66>»

>Х >Х С>!

OOcdО хрцах омхц х>о

С и g Р

СЧ ф ф ххах

Ф Э 2

ooaа

10 оофф оо! о

cd с0 Х Ф ф 0I оооэ

X Е g и оооо евон

1 I