Литейная многослойная оболочковая форма
Владельцы патента RU 2696787:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Комсомольский-на-Амуре государственный университет" (ФГБОУ ВО "КнАГУ") (RU)
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье по выплавляемым моделям. Оболочковая форма содержит тонкостенный наружный, внутренние и облицовочный слои. Облицовочный слой и примыкающие к нему внутренние слои выполнены керамическими. Наружный слой и примыкающие к нему внутренние слои выполнены керамометаллическими. Керамометалл увеличивает прочностные характеристики наружных слоев и обладает коэффициентом линейного расширения, большим, чем у керамики. Обеспечивается повышение трещиностойкости литейной оболочковой формы.
Изобретение относиться к области литейного производства, в частности, к литейным многослойным оболочковым формам для изготовления металлических отливок литьем по выплавляемым моделям.
Литейная многослойная оболочковая форма состоит из тонкостенных многочисленных слоев.
При этом внешний наружный и примыкающие к нему внутренние слои литейной многослойной оболочковой формы имеют керамометаллическую основу, а остальные слои - керамическую.
Наиболее близкой к заявленной литейной многослойной оболочковой форме является литейная многослойная оболочковая форма (Репях С.И. «Технологические основы литья по выполняемым моделям» Днепропетровск: Лира, 2006. - с. 535-537), содержащая пористые внутренние керамические слои с меньшей плотностью.
Недостатком такой известной литейной многослойной оболочковой формы является ее низкая прочность и трещиностойкость.
Технический результат, получаемый при осуществлении заявленной литейной многослойной оболочковой формы, заключается в повышении ее трещиностойкости и гарантии заливки таких форм жидким металлом без опорного наполнителя.
Заявляемая литейная многослойная оболочковая форма характеризуется следующими существенными признаками.
Ограничительные признаки: литейная многослойная оболочковая форма состоит из многочисленных тонкостенных оболочек (слоев).
Отличительные признаки: внешний наружный и примыкающие к нему внутренние слои литейной многослойной оболочковой формы имеют керамометаллическую основу, остальные - керамическую.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемой литейной многослойной оболочковой формы и достигаемый технический результат заключается в следующем.
Вследствие того, что при заливке жидкого металла в многослойную оболочную форму, наружные слои формы, подвергаются значительным растягивающим напряжением, то их изготовление на керамометаллической основе значительно увеличит прочностные характеристики. Кроме того керамометаллическая основа внешних наружных слоев имеет коэффициент линейного расширения значительно выше чисто керамических и, следовательно, даже при более низкой температуре внутренние слои будут увеличиваться в объеме при нагревании больше, чем если бы эти слои были чисто керамические. Значит, растягивающее напряжение в них будет также меньше, а следовательно и сжимающее напряжение слоев формы близких к жидкому металлу будут уменьшаться.
Все это в совокупности делает многослойную оболочковую форму устойчивой к тепловому удару от заливаемого в нее жидкого металла, а значит позволяет гарантированно проводить ее заливку металлом без использования опорного наполнителя.
Заявляемая литейная многослойная оболочковая форма представляет собой форму, состоящую из нескольких слоев оболочек на керамической основе и нескольких слоев оболочек на керамометаллической основе.
Работа формы. Жидкий металл заливается в литейную многослойную оболочковую форму и охлаждается путем отвода тепла от затвердевающей отливки через все слои оболочки. Первым соприкасается с жидким металлом внутренний облицовочный керамический слой оболочки. За счет теплопроводности температура со временем распространяется от облицовочного слоя на последующие слои, включая наружный слой оболочки. Внутренний облицовочный слой оболочки разогревается во времени жидким металлом и пытается расшириться (увеличиться в размере).
Но этому препятствуют следующие за ним слои керамической и керамометаллической оболочки.
Во внутренних облицовочных керамических слоях (оболочках) возникают сжимающие нормальные напряжения, которые возрастают со временем.
На наружных керамометаллических слоях оболочковой формы возникают растягивающие напряжения увеличивающиеся по мере возрастания сжимающихся напряжений во внутренних облицовочных слоях оболочки.
Когда температура от жидкого металла по сечению доходит до керамометаллических слоев оболочки, они начинают расширяться, вследствие своих физико-механических характеристик, более интенсивно, чем керамические слои оболочки. Растягивающие напряжения в керамометаллических слоях будут падать. Керамометаллические слои расширяются более интенсивно от температуры, чем внутренние облицовочные керамические слои, что будет способствовать уменьшению сжимающих напряжений во внутренних облицовочных слоях, а значит, повышает трещиностойкость оболочковых форм.
Литейная многослойная оболочковая форма для изготовления металлических отливок литьем по выплавляемым моделям, содержащая тонкостенные наружный, внутренние и облицовочный слои, причем облицовочный слой и примыкающие к нему внутренние слои выполнены керамическими, отличающаяся тем, что наружный слой и примыкающие к нему внутренние слои выполнены керамометаллическими.
