Обсыпочный материал для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям

Авторы патента:

B22C9/04 - с применением разовых моделей

Владельцы патента RU 2532765:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ (RU)

Изобретение относится к литейному производству. Обсыпочный материал содержит в мас.%: электрокорунд 30-40, железная окалина 25-35, железо остальное. Обеспечивается повышение качества оболочковых форм и получаемых отливок. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению отливок по выплавляемым моделям.

Известна суспензия для изготовления оболочковых форм на основе этилсиликатного связующего, включающая этилсиликат, воду, поверхностно-активное вещество, соляную кислоту, ортофосфорную кислоту, алюмометилсиликонат натрия в виде 15%-ного водного нейтрализованного раствора с рН 2-6, огнеупорный наполнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит электрофильтровую пыль из отходов ферросплавных печей при выплавке кремнийсодержащих соединений: технического кремния, ферросилиция, силикохрома при следующих соотношениях ингредиентов, масс.: этилсиликат 4,0-11,7; вода 18,0-22,7; поверхностно-активное вещество 0,09-0,1; соляная кислота 0,5-0,1; ортофосфорная кислота 0,3-1,25; алюмометилсиликонат натрия в виде 15%-ного водного нейтрализованного раствора рН 2-6 1,9-2,5; электрофильтровая пыль ферросплавных печей 0,5-12,5; огнеупорный наполнитель - остальное [1].

Суспензия имеет ряд недостатков. Требуются дополнительные затраты на приобретение веществ, вводимых в состав суспензии. Кроме того, сложным является процесс подготовки водного нейтрализованного раствора алюмометилсиликоната натрия требуемых концентрации и рН.

Известен способ изготовления форм в производстве литья по выплавляемым моделям с применением кварцевого песка для присыпки первого слоя наносимой на блок суспензии, отличающийся тем, что с целью улучшения качества отливок для присыпки второго и последующих слоев используют размолотый шлак - отход ваграночного, доменного или мартеновского производств [2].

Данный способ не лишен недостатков. Вводится дополнительная операция по размалыванию шлаков, характеризующаяся высокой трудоемкостью. Использование диоксида кремния в качестве обсыпочного материала обусловливает возможные негативные последствия полиморфных превращений в кварце, приводящие к ослаблению прочности форм и снижению их трещиностойкости.

Известен способ изготовления форм для литья по выплавляемым моделям, включающий послойное нанесение на выплавляемую модель суспензии на основе огнеупорного материала с этилсиликатным связующим и последующую обсыпку кварцевым песком каждого слоя, отличающийся тем, что начиная с третьего слоя, обсыпку ведут кварцевым песком с добавлением электрокорунда в количестве до 30% от веса кварцевого песка [3].

Однако данный способ не лишен недостатков. Введение в состав материала оболочковых форм дорогостоящего электрокорунда приводит к повышению себестоимости отливок, полученных по известному способу.

Наиболее близким к изобретению является обсыпочный материал для изготовления форм по выплавляемым моделям, включающий огнеупорный зернистый материал на основе оксида кремния, отличающийся тем, что с целью повышения качества форм за счет повышения их прочности он дополнительно содержит отходы абразивной обработки отливок из черных сплавов, при следующем соотношении ингредиентов, масс.%: огнеупорный зернистый материал на основе оксида кремния 60-90; отходы абразивной обработки отливок из черных сплавов 10-40 [4].

Однако обсыпочный материал имеет ряд недостатков. Высокое содержание оксида кремния в обсыпочном материале (и в огнеупорном зернистом материале, и в составе отходов абразивной обработки) в превалирующем количестве обусловливает возможные негативные последствия полиморфных превращений в кварце в ходе операций прокаливания и заливки форм металлическим расплавом, что может провоцировать ослабление трещиностойкости и снижение прочности оболочковых форм.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.

Решается задача совершенствования технологического процесса в части использования в качестве материала оболочковой формы вещества, обеспечивающего стабильные прочность и трещиностойкость оболочковых форм.

Технический результат - повышение экономичности процесса литья по выплавляемым моделям за счет использования отходов производства во всех слоях оболочковой формы при высоком качестве оболочковых форм и отливок, достигаемом за счет полного исключения из состава обсыпочного материала диоксида кремния (кварц) и замены его оксидом алюминия (электрокорунд).

Технический результат достигается тем, что в качестве обсыпочного материала для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям используют материал, содержащий отходы абразивной обработки деталей из черных сплавов, включающие электрокорунд, железную окалину и железо, имеющий следующий состав, % масс.: электрокорунд 30-40, железная окалина 25-35, железо - остальное.

Данный техногенный отход образуется на машиностроительных предприятиях, имеющих в своем составе цеха механической обработки, и в большинстве случаев отправляется непосредственно на полигоны промышленных отходов для захоронения.

Использование в качестве обсыпочного материала отходов абразивной обработки деталей из черных сплавов (абразивная пыль шлифовальных кругов обработки деталей из черных сплавов), представляющего собой механическую смесь электрокорунда, железной окалины и железа, позволяет обеспечить повышение прочности оболочковых форм за счет создания железом своеобразного армирующего каркаса с высокой теплопроводностью, а также увеличить трещиностойкость форм из-за присутствия в материале оболочки электрокорунда с коэффициентом линейного термического расширения, существенно меньшим, чем у кварца. Кроме того, одновременное присутствие в составе материала окислов железа и алюминия создает предпосылки для образования в рабочем слое оболочки при высоких температурах шпинелей ферраллитного типа, способных удерживать большое количество влаги, что в свою очередь обеспечивает ускоренное спекание керамики.

При этом уменьшаются затраты литейных цехов на приобретение дорогостоящих веществ, а также на мероприятия по захоронению промышленных отходов цехов механической обработки на специальных полигонах.

Техногенные отходы, используемые в качестве обсыпочного материала, обеспечивают создание оболочковой формы высокой прочности, способной выдерживать значительные механические и термические нагрузки. Кроме того, высокое содержание в материале электрокорунда способствует увеличению химической и коррозионной стойкости форм, что гарантирует получение качественных отливок.

Пример

Оболочковые формы изготавливали следующим образом. Для изготовления огнеупорной суспензии использовалось готовое связующее ГС-20Э ТУ 6-02-1-046-95 и маршалит (пылевидный кварц) марки А и Б по ГОСТ 9077-82. При необходимости для доводки связующего до рабочей вязкости использовалась добавка азотной кислоты.

В качестве обсыпочного материала применялась абразивная пыль электрокорундовых шлифовальных кругов обработки деталей из черных сплавов на бакелитовой связке, выгорающей при температуре 150-180°С. Испытания проводились для усредненного компонентного состава материала, прошедшего просеивание для распределения по фракциям. Для первого слоя применялся материал с размером фракции 0,2-0,3 мм, для последующих слоев - свыше 0,5 мм.

Общее количество слоев оболочковой формы - пять.

Результаты промышленных испытаний представлены в таблице 1. При использовании отходов абразивной обработки деталей из черных сплавов с отклонением от указанных параметров увеличилось количество форм, забракованных по трещинам после прокалки и из-за разрушения при заливке и снизился выход годных отливок.

Испытания показали эффективность использования предлагаемого материала при высоком качестве оболочковых форм и отливок.

Источники информации

1. Патент на изобретение РФ №2098217, кл. B22C 1/16, B22C 1/02, B22C 1/10, 1997.

2. Авторское свидетельство СССР №231069, кл. B22C 9/04, 1969.

3. Патент на изобретение РФ №2297302, кл. B22C 9/04, 2007.

4. Авторское свидетельство СССР №1364386, кл. B22C 1/00, 1988 - прототип.

Таблица 1
	Прототип	Предлагаемое решение
Количество форм, шт.	10	10
Количество форм, забракованных по трещинам после прокалки, шт.	3	0
Количество форм, забракованных из-за разрушения при заливке, шт.	2	1
Выход годных отливок, изготовленных в незабракованных формах, %	70,0	90,0

Обсыпочный материал для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям, содержащий отходы абразивной обработки деталей из черных сплавов в виде электрокорунда, железной окалины и железа, отличающийся тем, что он содержит указанные отходы в следующем соотношении, мас.%:

электрокорунд	30-40
железная окалина	25-35
железо	остальное

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей наносят огнеупорную суспензию.

Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям // 2532753

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает послойное нанесение на блок выплавляемых моделей огнеупорной суспензии, обсыпку зернистым материалом, вытопку моделей, сушку и прокаливание.

Способ изготовления отливок по выплавляемым моделям // 2532750

Изобретение относится к литейному производству. На блок выплавляемых моделей послойно наносят огнеупорную суспензию.

Способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям // 2532583

Изобретение относится к литейному производству. На модельном блоке формируют оболочку с использованием кремнезольного связующего, огнеупорного наполнителя и обсыпочного материала.

Способ изготовления литейных керамических форм // 2531335

Изобретение относится к области литейного производства. На модели формируют огнеупорные слои из огнеупорной суспензии на основе этилсиликатного связующего.

Способ изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям для сложнопрофильных отливок // 2529603

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает приготовление огнеупорной суспензии, послойное формирование огнеупорных слоев оболочки, сушку, отверждение, выплавление модели, сушку и обжиг полученной керамической формооболочки.

Отливки из сплава, имеющие защитные слои, и способы их изготовления // 2529134

Изобретение относится к литейному производству. Способ включает помещение сплава в литейную форму и окисление элемента сплава с формированием защитного слоя на поверхности отливки.

Способ изготовления магнитопровода грузоподъемного электромагнита // 2521773

Изобретение относится к литейному производству. Отдельные сектора корпуса отливают из стали с содержанием углерода 0,05-0,14% методом литья по газифицированным моделям.

Способ получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям // 2514250

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает изготовление моделей из пенополистирола, фиксирование вставок в модели, размещение моделей в опоке и заливку их металлическими расплавами.

Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок // 2510304

Изобретение относится к области литейного производства. В пресс-форму устанавливают один или несколько элементов, изготовленных из химико-термически обработанных металлических материалов или сплавов.

Способ изготовления литейных керамических форм по выплавляемым моделям // 2536130

Заявленное изобретение относится к литейному производству. Подготовленную огнеупорную суспензию наносят послойно на модель методом погружения и наносят обсыпку. Для формирования на модели второго и последующих слоев после погружения в суспензию модели выдержку производят в течение 5 с, а выдержку формооболочки с моделью в суспензии для формирования пятого и последующих слоев, кроме закрепляющего, производят в течение 2 с. Огнеупорные слои сушат и отверждают. Модель удаляют, формооболочку сушат и обжигают. Обеспечивается повышение эффективности процесса изготовления керамических форм и получение стабильных значений прочности керамики. 1 табл.

Способ изготовления формы для литья по выплавляемым моделям (варианты) // 2539894

Изобретение относится к области литейного производства. Послойно формируют оболочку из огнеупорного, обсыпочного и связующего материалов. Слои формы сушат и выплавляют модель. Форму монтируют в опоку, заполняемую смесью опорного наполнителя и древесно-угольного карбюризатора. Осуществляют герметизацию опорного наполнителя и древесно-угольного карбюризатора и заливочной воронки стояка со стороны их верхних уровней жидким стеклом или кремнезолем в смеси с пылевидным кварцевым песком при следующем соотношении компонентов 1:1,5-2. Форму прокаливают. Герметизацию заливочной воронки стояка осуществляют стаканом из огнеупорного материала. Обеспечивается снижение брака отливок по пленам, точечным и другим поверхностным дефектам отливок на 30-50%. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.

Способ изготовления керамических оболочек для литья по удаляемым моделям // 2547071

Изобретение относится к литейному производству. Модельный блок послойно обмазывают керамической суспензией с последующей обсыпкой огнеупорным материалом и сушкой каждого слоя. В качестве обсыпочного материала используют измельченный бой керамических оболочек, содержащий в своем составе кварц в фазах тридимита и кристобалита, железо и железную окалину. Обеспечивается повышение трещиностойкости и прочности керамических оболочек. 1 пр.

Способ получения отливок по выплавляемым моделям // 2557855

Изобретение относится к области литейного производства. Изготавливают форму из сыпучего огнеупорного магнитного материала в литейном корпусе с разовой моделью путем воздействия вакуума и электромагнитного поля для уплотнения материала. Модель удаляют с помощью вакуума, оказывая на огнеупорный дисперсный магнитный материал формы избыточное воздушное давление (1,5-2,5)·105 Па. Расплавленный металл заливают в полученную форму путем создания разряжения в форме и подачи давления на расплав и воздействия на огнеупорный дисперсный магнитный материал формы наносекундными электромагнитными импульсами в течение 30-60 секунд. Извлечение отливки из формы осуществляют после кристаллизации расплава путем снятия магнитного поля и высыпания огнеупорного магнитного материала из литейного корпуса. Обеспечивается повышение формозаполняемости, трещиноустойчивости и исключение пропитки модельной массой огнеупорного магнитного материала формы. 2 табл., 2 пр.

Способ изготовления отливок по газифицируемым моделям // 2571238

Изобретение относится к литейному производству. Газифицируемую модель из пенополистирола с литниково-питающей системой, включающей прибыль, окрашивают противопригарной краской. Осуществляют формовку и заливку металлом формы. 15-75% прибыли литниково-питающей системы выполняют полой и перед формовкой заполняют полую часть прибыли экзотермической смесью. Экзотермическая смесь содержит в вес. %: окисляемый компонент 5-65, окислитель 5-65, катализатор 0-10, вермикулит вспученный остальное. Обеспечивается повышение качества отливок, снижение размеров прибыли и увеличение коэффициента использования жидкого металла. 3 з.п. ф-лы.

Способ изготовления комбинированных оболочковых форм по выплавляемым моделям для получения отливок из жаропрочных сплавов с направленной и монокристаллической структурами // 2572118

Изобретение относится к области литейного производства. Изготавливают модель. Послойно наносят на модель огнеупорную суспензию на основе пылевидного электрокорунда. Первые два слоя наносят с использованием в огнеупорной суспензии алюмоорганического связующего, содержащего хелатированный полиалкоксиалюмоксан 20-30 мас. % и алифатический спирт - остальное до 100%. Последующие слои наносят с использованием суспензии на основе связующего гидролизованного этилсиликата с добавкой активатора спекания алюминиевого порошка АСД-4. Осуществляют последующую обсыпку каждого слоя зернистым электрокорундом. Сушку первых двух слоев производят при 100% влажности, достигаемой распылением или разбрызгиванием воды, с последующей конвективной сушкой путем обдувания воздухом в течение 2-3 часов в условиях цеха при температуре 23-25°С. Удаляют модель. Формы прокаливают при температуре 1200-1350°С в течение 8-12 часов. Обеспечивается повышение прочности материала форм, снижение химического взаимодействия на границе металл-форма и уменьшение шероховатости отливок. 1 табл., 2 пр.

Способ литья алюминиевых сплавов // 2596933

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в авиационной технике и автомобилестроении. Способ литья включает сборку газифицируемых моделей отливки и элементов литниковой системы, при этом в газифицируемой модели литниковой системы создают полость, в которую засыпают наноструктурированный алмазный порошок (НАП), предварительно обработанный в поле электрического разряда напряженностью 800…1200 В/м. На модели наносят химически отверждаемое газопроницаемое противопригарное покрытие, формуют модели в литейной форме в песке, затем обработанный порошок закрывают пористой пробкой из материала модели. Форму вакуумируют с остаточным давлением 150…280 кПа и заливают алюминиевым сплавом. При выгорании модели тугоплавкие частицы НАП попадают в алюминиевый расплав, что обеспечивает комплексное внутриформенное модифицирование сплава, приводящее к измельчению всех структурных составляющих во всем объеме отливок и повышению качества отливок. 2 табл., 2 пр.

Состав керамического слоя для изготовления литейных форм и других изделий // 2603402

Изобретение может быть использовано для изготовления отливок способом литья по выплавляемым моделям. Состав содержит жидкую керамическую массу и керамический материал для обсыпки. Жидкая керамическая масса содержит, мас. %: 50-75% - керамический материал, представляющий собой смесь с распределением частиц по размеру, содержащую минимум 90% частиц размером менее 0,04 мм, имеющую следующий фазовый состав: 30-90% форстерита Mg2SiO4, 5-15% фаялита Fe2SiO4 и 5-65% смеси компонентов фазы, таких как хризолит 2(Mg0,88Fe0,12)SiO2, энстатит MgSiO3, тремолит Ca2Mg5Si8O22(OH)2, рингвудит (Mg,Fe)2, диопсид Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6 и другие, и 25-50% связующего, содержащего водный или водно-органический коллоидный раствор оксида металла и модификаторов. Керамический материал для обсыпки представляет собой смесь, имеющую следующий фазовый состав, в мас.%: 30-90% форстерита Mg2SiO4, 5-15% фаялита Fe2SiO4 и 5-65% смеси компонентов фазы, таких как хризолит 2(Mg0,88Fe0,12)SiO2, энстатит MgSiO3, тремолит Ca2Mg5Si8O22(OH)2, рингвудит (Mg,Fe)2, диопсид Ca(Mg,Al)(Si,Al)2O6 и другие. Предотвращается разрушение литейных форм в процессе заполнения металлом и обеспечивается возможность направленного затвердевания отливок. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

Способ изготовления оболочковых керамических форм // 2604281

Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению отливок по удаляемым (выплавляемым, выжигаемым, газифицируемым) моделям. Способ включает послойное нанесение на модель оболочек путем погружения модели в суспензию из огнеупорного наполнителя и раствора связующего и последующей обсыпки зернистым материалом. В обсыпочный материал каждого слоя, кроме последнего, вводят коацерват в количестве 0,5-1,5 мас.%. Удаляют модели и осуществляют прокалку оболочек. В качестве коацервата используют квасцы. Обеспечивается сокращение времени сушки каждого слоя оболочковой формы. 1 з.п. ф-лы, 1 пр.

Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов // 2612476

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает нанесение на поверхность модели из пенополистирола легирующей композиции, которую готовят путем смешивания порошкообразной смеси с клеевым связующим, содержание которого не превышает 90% от массы порошкообразной смеси, при этом порошкообразная смесь имеет состав: 60÷90 мас.% титана и 40÷10 мас.% элементарного углерода. Входящие в легирующую композицию материалы обеспечивают протекание СВС-реакции при формообразовании отливки, что позволяет получать легированный слой высокой твердости, заданной толщины и состава на отливках из железоуглеродистых сплавов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 пр.