Способ изготовления керамических форм и стержней

 

Изобретение относится к способу изготовления керамических форм и стержней путем нанесения шликера на пористую модель с его последующим отверждением. Цель изобретения - повышение качества поверхности форм и стержней и повышение их газопроницаемости. Это достигается тем, что в суспензию плавленого кварца в воде, приготовленную методом одностадийного мокрого помола на шаровой мельнице, вводят 2 - 4 мас.% ортофосфорной кислоты и 4 - 15 мас.% порошка железа дисперсностью 0,1 - 0,45 мм. В процессе отверждения стержней и форм на суспензию воздействуют внешним постоянным электромагнитным полем напряженностью 450 - 600 А/м или переменным - напряженностью 1150 - 1450 А/м. Под действием магнитного поля происходит ориентированное распределение частиц железа в формирующейся суспензии с одновременным их взаимодействием с ортофосфорной кислотой и выделением газа, обеспечивающий газопроницаемость формы. 1 ил., 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК у 4 В 22 С 9/00 9/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР

1 (21) 4316898/31-02 (22) 24.07.87 (46) 30.12.89. Бюл. II 48 (71) Одесский политехнический институт (72) Л.А. Иванова и А.В. Бабилунга (53) 621.74.045(088.8) (56) Пивинский Ю.Е. и др. Кварцевая керамика. M. Металлургия, 1974, с. 41.

Шпиндлер С.С. и др. Оболочковые формы с регулируемыми свойствами.

Литейное производство, 1975, 11- 4, с. 31. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ KEPAMH×ÅÑКИХ

ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ (57) Изобретение относится к способу изготовления керамических форм и стержней путем нанесения шликера на пористую модель с его последующим отверждением. Цель изобретения — поИзобретение относится к литейному производству, в частности к способам изготовления литейных керамических форм и стержней.

Цель изобретения — повышение качества поверхности форм и стержней и повышение их газопроницаемости.

Увеличение этих показателей позволяет улучшить качество отливок, изготавливаемых в этих формах и стержнях.

На чертеже представлена схема осуществления способа изготовления литейной формы или стержня с направленно-пористой структурой.

Способ заключается в ориентированном распределении в формирующейся суспенэии (шликере) 1 при контакÄÄSUÄÄ 1532184 А1

2 вйшение качества поверхности форм и стержней и повышение их газопроницаемости. Это достигается тем, что в суспензию плавленого кварца в воде, приготовленную методом одностадийного мокрого помола на шаровой мельнице, вводят 2-4 мас.Х ортофосфорной кислоты и 4-15 мас.Ж порошка железа дисперсностью 0,1-0,45 мм. В процессе отверждения стержней и форм на суспенэию воздействуют внешним постоянным электромагнитным полем напряженностью 450-600 А/м или переменным — напряженностью 11501450 А/м. Под действием магнитного поля происходит ориентированное распределение частиц железа в формующейся суспенэии с одновременным их взаимодействием с ортофосфорной кислотой и выделением газа, обеспечивающим газопроницаемость формы. 1 ил ., 2 табл. те с гидрофильной средой 2 тонкодисперсных магнитных частиц железа 3 (например, ПЖВ по ГОСТ 9849-86) днсперсностью О, 10-0,45 мм под воздействием магнитного поля, создаваемого индуктором 4. Частицы железа в результате их реакции с предварительно введенной в суспензию ортофосфорной кислотой являются источниками газовыделения.

Под воздействием электромагнитного поля магнитного части располагаются в суспенэии в соответствии с направленностью магнитных линий поля, образуя концентрические поверхности в объеме керамической формы или стержня. По мере приближения к центральной оси стержня концентрация ис оч1532184 ников газовыделения увеличивается, что создает последовательное возрастание пористости после структуирования суспензии в соответствии с направ5 лением фронта структуирования. Кроме того, в начальной фазе отверждения, для которой характерна минимальная насыщенность газом, формируется плотный керамический слой толщиной 0,81,5 мм, впоследствии выполняющий функции формообразующего при заливке материала. По мере продвижения фронта структуирования насыщенность суспензии газом возрастает, как следствие, возрастает пористость формируемой керамики. Получаемая структура позволяет направленно отводить избыточное газовое давление от границы металл — форма.

Для внешнего воздействия применимо как постоянное, так и переменное электромагнитное поле. Оптимальные параметры постоянного электромагнитного поля составляет 450-600 А/м.

Направленность силового воздействия в данном случае противоположна гравитационному полю. Понижение напряженности ниже 450 А/м ведет к седиментационному оседанию частиц железа и

30 расслоению суспенэии, увеличение напряженности выше 600 А/м приводит к выбросу магнитных частиц на поверхность керамической формы или стержня.

При использовании переменного

35 электромагнитного поля оптимальное значение напряженности составляет

1150-1450 А/м. Нижняя граница оптимума обеспечивает стабильное фиксирование магнитных частиц в объеме суспенэии в соответствии с расположением силовых линий поля, увеличение напряженности выше 1450 А/м нецелесообразно вследствие завершения процесса фиксации частиц в объеме и при45 водит к их нагреву.

Для изготовления керамических форм и стержней с общей пористостью

35-40Х испольэовали железный порошок дисперсностью 0,1-0,45 мм. Увеличение дисперсности приводит к низко50 интенсивному гаэовьщелению и сложности равномерного распределения частиц в соответствии с магнитными линиями поля. Уменьшение дисперсности влечет кратковременное газовьщеление

55 и удаление газа из суспензии до окончания структуирования, что не позволяет создать нарастание пористости.

При данном способе используют оснастку иэ гипса, пластмассы, стекла или из немагнитных металлических материалов.

Пример ы (табл. 1 и 2). Изготавливают керамический стержень с направленно-пористой структурой для получения сложнопрофильных отверстий, не требующих дополнительной механической обработки, в отливке

"Вилка".

Концентрированную суспенэию плавленого кварца в воде (шликер) приготавливают методом одностадийного мок" рого помола на шаровой мельнице в те чение 24 ч. Соотношение массы наполнителя (M) и воды (В) составляло

M:В=1:0,25. Затем в шликер вводят ортофосфорную кислоту и железный порошок, ПЖВ 1, фракция 0,16-0,25 мм, ГОСТ 9849-86.

Йпикер с введенной газотворной добавкой заливают на гипсовую модель и одновременно прилагают постоянное или переменное электромагнитное поле.

После затвердевания магнитное поле снимают, отделяют модель от стержня и подвергают стержень термической обо работке по режиму: сушка при 60 С, продолжительность сушки 2 ч, прокалка при 950 С, продолжительность 1 ч.

Пористость полученного стержня

37Х (общая), характер распределения пористости в плоскостях, соответствующих фронту структурообразования, равномерный, изменение пористости в плоскостях, нормальных к фронту структурообразования, от 15 на рабочей поверхности стержня (что соответствует пористости керамики беэ предварительного ввода газотворной добавки) до 55-60Х в центре стержня, где заканчивается структурообразование.

После заливки песчано-жидкостекольной формы с установленным в ней стержнем чугуном СЧ 20 литая поверхность, полученная в контакте со стержнем с направленно-пористой структурой была гладкой с параметром шероховатости, соответствующим 7-8 классу по ГОСТ 2789-73. Газовых раковин при разрезе отливки не обнаружено.

При введении ортофосфорной кислоты менее 2Х., а магнитных частиц менее

4Х процесс газовыделения идет медленно, пористость образцов не достигает 35Õ. При введении кислоты более 4Х, 1532184

L а магнитных частиц более 15 газовыделение проходит с большой интенсивностью, что приводит к растрескиванию керамики.

Литейная форма или стержень, изготовленные по предлагаемому способу, обеспечивает получение отливок из черных и цветных сплавов без газовых дефектов с качеством поверхности до

8 класса по ГОСТ 2789-73. формула изобретения

Спос об изготовления керамичес ких форм и стержней путем нанесения шлиТаблица 1

Значение режимных параметров

3 4 5 6 7

Режимные параметры способа

12

15

15

15

1150 — 1250 — 1150 — 1450

600

500

500

450

Та бли ца 2

Свойства форм и отливок

Показатели свойств форм и отливок при различных значениях режимных параметров

2 3 4 5

1 6 1 7 1 В

П, Характер распределения

Пористость

35 36 37 37 40 40 40 40

Равномерный

V стержня, П пор в пл ос кости фронта структурообразования

Состояние поверхности формы (стерж" ня), Состояние поверхности отливок

Гладкая поверхность бездефектная поверхность

Содержание добавок, мас.%

НЗРО, Fe

Напряженность поля. переменная, 3/м постоянная, А/м кера на пористую модель с его последующим отверждением, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения качества поверхности форм и стержней и повышения их гаэопроницаемости, предварительно в шпикер вводят 2-4 мас. ортофосфорной кислоты и 4-15 мас.Х тонкодисперсного порошка железа и в начале нанесения на модель шлихера на него воздействуют внешним постоянным электромагнитным полем напряженностью 450-600 А/м или переменным — напряженностью 11501450 А/м.

1532184

2 ф

Составитель В.Иванов

Техред H.Õîäàíè÷ Корректор М.Шароши

Редактор Н.Горват

Заказ 7992/16 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101