Способ изготовления керамических оболочек

 

Изобретение относится.к литейному производству, в частности к способам изготовления керамических оболочек для литья по удаляемым моделям. Цель изобретения - улучшение качества литья за счет повьшения прочности оболочек на сжатие и изгиб, а также уменьшения коэффициента термического расширения оболочек и устранения литейной усадки. Способ включает формирование оболочки из суспензии, состоящей из 50-70 мас.% тонкоизмельченного тридимита и/или кристобалита удельной поверхностью 4000-8000 , с содержанием оксида натрия и/или калия 2,0-6,0 мас.% и 30-50 мас,% воды и обсыпку огнеупорным материалом. В качестве обсыпочного материала используется тонкоизмельченный тридимкт и/или кристобалит удельной, поверхностью 200-2000 с содержанием оксида натрия и/или кадия 0,5-1,0 мас.%. Использование изобретения позволяет стабилизировать параметры оболочки при высокой температуре, что повышает геометрическую точность отливок. Кроме того, при использовании указанного материала улучшаются санитарногигиенические условия труда. Качество поверхности изготовленных отливок соответствует 6-7 классу шероховатости . 5 табл. ж (Л 00 СП W сл о: сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 5 А1 (51)4 В 22 С

,, g lit

13

ИИЩОЩщ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.(21) 3992351/31-02 (22) 01. 11. 85 (46) 23.11.87. Бюл. У 43 (71) Одесский политехнический институт (72) Ю.А.Селиванов, В.П.Кирилишин, С.А.Василенко и Н.И.Кучмий (53) 621.744 (088.8) (56) Степанов Ю.А. и др. Специальные виды литья. М.: Машиностроение, 1970, с. 70-87.

Лакеев А.С. и др. Прогрессивные способы изготовления точных отливок.

Киев: Техника, 1984, с. 8-10.

Литье по выплавляемым моделям.f

/Под ред. Я.И.Шкленника и В.А.Озерова, И.: Машиностроение, 1984, с. 208232. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРА11ИЧЕСКИХ ОБОЛОЧЕК (57) Изобретение. относится к литейному производству, в частности к способам изготовления керамических оболочек для литья по удаляемым моделям.

Цель изобретения — улучшение качества литья за счет повьппения прочности оболочек на сжатие и изгиб, а также уменьшения коэффициента термического расширения оболочек и устранения литейной усадки. Способ включает формирование оболочки иэ суспенэии, состоящей из 50-70 мас.7 тонкоизмельченного тридимита и/или кристобалита удельной поверхностью 4000-8000 см /r с содержанием оксида натрия и/или калия 2,0-6,0 мас. Ж и 30-50 мас.Х воды и обсыпку огнеупорным материалом. В качестве обсыпочного материала используется тонкоиэмельченный тридимит и/или кристобалит удельной.поверхностью 200-2000 см /г с содержанием оксида натрия и/или калия 0,5-1,0 мас.Х, Использование изобретения позволяет стабилизировать параметры оболочки при высокой температуре, что повышает геометрическую точность отливок.

Кроме того, при использовании указанного материала улучшаются санитарногигиенические условия труда. Качество поверхности изготовленных отливок соответствует 6-7 классу шероховатости. 5 табл.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к способам изготовления керамических оболочек по выплавляемым, выжигаемым или растворяемым моделям. 5

Цель изобретения — улучшение качества литья за счет повышения прочности оболочек на сжатие и на изгиб, а также уменьшения коэффициента термического расширения оболочек и уст- 10 ранения .линейной усадки.

Для получения оболочек используют суспензию, состоящую из 50-70 мас. ° тонкоизмельченного тридимита и/или кристобалита, удельной поверхностью

4000-8000 см /г с содержанием оксида натрия и/или калия 2,0-6,0 мас.7 и

30-50 мас.7. воды, а в качестве обсыпочного материала используют тонкоизмельченный тридимит и/или кристоба- 20 лит, удельной поверхностью 2002000"см /г с содержанием оксида натрия и/или калия 0,5-1,0 мас. ..

Тонкоизмельченный тридимит H/èëè кристобалит получают путем обжига в

25 течение 1,5-2,0 ч кварцевого песка в присутствии карбонатов натрия и/или калия, например технической соды,при о температуре порядка 1300 С. При этом для получения материала на основе тридимита требуется более длительный обжиг и соответственно более высокие энергозатраты, чем для получения материала на основе кристобалита.

Получаемый щелочно-кремнеземный 35 ингредиент с кремнеземным модулем 4050 подвергают измельчению и дроблению до получения дисперсного порошка.

Так как прочность контактных точечных связей между частицами спекшейся мас- 40 сы сравнительно невелика, ее дробление и помол не вызывает больших трудно стей.

Полученный таким образом тонкоизмельченный порошок при затворении его 45 водой приобретает связующие свойства.

Это связующее обладает кремнеземистым модулем 16-50, плотностью 2,32,5 г/см, водородным показателем j рН 10,2-11,6, термостойкостью 1600- 50

1650 С.

В зависимости от дисперсности материала тридимита и/или кристобалита (ТК) и содержания в нем оксида . натрия и/или калия, он может исполь зоваться как для приготовления суспензии, так и в качестве обсыпочного материала.

65 2

При использовании в суспензии дисперсность ТК должна находиться в пределах 4000-8000 см /г,а содержание в нем оксида натрия и/или калия 2,06,0 мас.7. Дисперсность ТК ниже

4000 см /r приводит к снижению прочности оболочки как в сыром, так и в сухом (прокаленном) состояниях, а при использовании материала с дисперсностью выше 8000 см /r не наблюдается дальнейшего улучшения прочностных характеристик керамической оболочки и чистоты поверхности отливок.

При содержании Na 0 и/или К 0 в связующем меньше 2,0 мас. . прочность оболочковых форм не удовлетворяет требованиям производства, а при содержании выше 6,0 мас.X ухудшается термостойкость оболочек. При дисперсности материала ТК менее 2000 см /r и при содержании Na O и/или К О от

0,5 до 1,0 мас.7 его используют для обсыпки вместо кварцевого песка) модельного блока с нанесенным на него слоем суспензии.

Суспенэию приготовляют путем смешивания пылевидного ТК с водой или путем предварительного затворения ТК расчетным количеством воды с последующим его мокрым помолом.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале приготавливают суспензию . и помещают в специальный бак. Модельный блок 2-3 раза погружают в бак с суспензией, поворачивая его вокруг оси на 45-60, выдерживают 2-3 с и сразу же производят на специальном пескосыпе обсыпку сухим ТК дисперсностью 200-2000 см /r. Полученный слой проходит тепловую сушку. Таким же способом наносят еще три слоя.

Условная вязкость суспензии по

В3-4 для первого слоя 35-40 с, а для последующих 25-30 с.

С увеличением количества слоев оболочковой формы дисперсность обсыпочного материала соответственно уменьшается. Например, для каждого последующего слоя она уменьшается на

500 см /г и составляет соответственно для 2 слоя 1500 см "/г, для 3

1000 см /rит,,..д.

После получения оболочки и удаления модели, например, выплавлением, ее помещают в печь и прокаливают при о

900-1000 С и подают под заливку. з 1353565 а

Оболочковые формы заливают сталью. литейных цехов, так как ТК является

После охлаждения оболочка легко отде- нетоксичным и неогнеопасным. ляется от металла, а полученные в ней отливки имеют высокое качество по5

Формула изобретения верхности и высокую геометрическую точно сть .

В табл.1 приведены составы суспензии, полученные различными способами, а в табл.2 приведены полученные при этом свойства оболочек и качество

Таблица 1

Составы суспензий, мас.X

А А А Б, Б Б В, В В

Ингредиенты окрый помол при Мокрый помол при 50о бычной температуре 90 С

Простое перемешивание

Тридимито-кристобалит дисперсностью 6 см /r

2 с содержанием оксида натрия, мас.X:

2,0

60

4,0

60

6,0

60

40 40

Вода

40 40 40 40 40 40 40 отливок.

В табл. 3 приведен состав суспензии с различной дисперсностью ТК, а в табл.4 приведены свойства получаемых при этом оболочек и чистота поверхности отливок.

В табл.5 приведены свойства оболочек при использовании в качестве об сыпочного материала ТК различной дис- 20 персности и получаемое при этом качество отливок.

Предлагаемый способ позволяет обеспечить стабильность параметров оболочки при высокой температуре, 25 вследствие чего повышается геометрическая точность отливок, так как ТК практически не изменяется в объеме при нагревании до 1100 C повысить термостойкость оболочковых форм,обес- 30 печивающих получение качественных отливок с чистотой поверхности ьб-Ь7; удешевить процесс за счет использования более дешевого из всех известных и применяемых для этой цели связую-. щих; улучшить санитарно-гигиенические условия и технику безопасности

Способ изготовления керамических оболочек для литья преимущественно по удаляемым моделям, включающий формирование оболочки путем послойной обмазки модельного блока керамической суспензией с последующей обсыпкой огнеупорным материалом и сушкойв удалением моделей и прокалкой, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества литья за счет повышения прочности оболочек на сжатие и на изгиб, а также уменьшения коэффициента термического расширения оболочек и устранения линейной усадки, обмазку проводят составом,мас.7:

Тонкоизмельченный тридимит и/или кристобалит удельной поверхностью 40008000 см /г с содержанием оксида натрия и/или калия 2,06,0 мас.Х 50-70

Вода 30-50 а в качестве обсыпочного материала используют тонкоизмельченный тридимит и/или кристобалит удельной поверхностью 200-2000 см /г с содержанием оксида натрия и/или калия 0,51,0 мас.X.

1353565

Таблица 2

Оболочковая форма для литья по выплавляемым моделям состава

Свойства

А, А» А Бэ Б» Бз В< В В

Прочность на сжатие, ИПа 6,5 15 5 21 5 6 5 18 5 39 0 8,0

21,5 42,0 о

Прочность при изгибе, MIla

2,0 5,0 7,5 2,0 6,0 9,5 2 5

7,5 11,0

220 21,0 200 200 180 180 185 1/5 16 5

Общая пористостьэ Х

1650 1650 1650 1650 1650 1650 1650 1650 1650

Коэффициент теплопроводности, ккал/м,ч град

Оэ65 Оэ65 Оэ65 Оэ65 Оэ65 О ° 65 Оэб5 Оэ65 Оэ65

0,9 0,91 0,92 0,9 0,92 0,94 0,92 0,94 0,96

1700 1700 1/ОО 1700 1700 1700 1700 1700 !700

Отсутствует

Линейная усадка, Х

Удельная теплоемкостьэ ккал/кг С

0.16 Оэ16 Оэlб Оэlб Оэlб Оэlá Оэlб 0,16 0,16

Токсичность

Не токсична

Чистота поверхности отливок дб дб

Таблица 3

Ингредиенты суспен" зни

Дя Дъ ДФ Дз Д6

60 2,5-3,0 3,5-3,9 4,0-4,2 5,0-5,2 6,0-6,2 7,0-7,2 8,0

Вода, мас.Х

Температура деформации под нагрузкой 0,2 ИПа, OC

Коэффициент термического расширения, / С»

»!О

Максимальная температура о применения, С (не более) Тонкоизмельченный тридимито-кристобалит с 4Х содерФ жания NaO по массе ТК, мас.Х

1. дб дб д7 . дб дб д7

Дисперсность ТК, тыс.см /r

1353565

Таблица 4

Дисперсность

Д4 ДБ Д6

Свойства керамической оболочки

Прочность на сжатие, МПа 6,0

38,5 39

32

Прочность на изгиб, МПа

5,2

7,5 8,3 9,0 9,5 9,5

+0,25 +О, 2 +О, 15 +О, 12 +О, 12

+0,4

+0,3

Чистота поверхности отливок, Б,, мк

125

40

30 20

I Та блица 5

Обсыпочный материал (ТК) дисперсностью, см /г

Свойства

1000

2000

200

Прочность на сжатие, МПа

Про чно с ть на из гиб, МПа

36,5 32

8,3 7,5

7,6

Разнотолщинность оболочки, мм на 100 мм

0,1

0,05

0,1

Газопроницаемость

40

Чистота поверхности отливок

5-6

Брак отливок, %

0,2

0,1

0,2

Редактор С.Патрушева

Заказ 5655/12 Тираж 741 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Температурная усадка (-) или увеличение объема (+) после нагрева до температуры 1600 С, %, не более

Д7

Составитель В.Решетов

Техред М.Ходанич . Корректор А.Обручар