Способ получения биметаллической отливки

Изобретение относится к литью по выплавляемым моделям и может быть использовано в машиностроении. Способ получения биметаллической отливки включает изготовление воскообразной модели, получение неразъемной оболочковой формы на модели, выплавление воскообразной модели из формы и заливку металла. При этом каркас изготовляют с размерами, меньшими размеров получаемой отливки, из материала с температурой плавления, большей температуры плавления материала отливки. Каркас устанавливают в стальную пресс-форму, полость которой соответствует размерам и геометрии отливки. В пресс-форму дозируют порошок воскообразного модельного материала фракции 0,1–4 мм, который напрессовывают в вакууме 80–98 кПа, причем перемещают прессующие элементы пресс-формы со скоростью 0,2–2 мм/с, а по завершении прессования полученную воскообразную модель с каркасом выдерживают в сомкнутой пресс-форме не менее 1 минуты. Способ позволяет получать биметаллические отливки высокой размерно-геометрической точности литьем по выплавляемым моделям. 3 ил.

 

Изобретение относится к литью по выплавляемым моделям и может быть использовано в машиностроении.

Известен способ изготовления выплавляемых моделей, описанный в патенте RU № 2632051, при котором порошок модельного материала фракции 0,1 – 2,5 мм дозируют в пресс-форму и получают выплавляемые модели путем прессования в вакууме 80 – 98 кПа посредством совмещения поверхностей разъема пресс-формы со скоростью 0,2 – 1 мм/с, по завершении прессования модель выдерживают в пресс-форме 1 – 10 минут.

Данный способ обеспечивает равномерное распределение плотности в выплавляемой модели и минимизирование упругого отклика материала, что позволяет получать отливки с высокой размерно-геометрической точностью.

К недостаткам данного способа относится отсутствие возможности изготавливать биметаллические отливки с высокой размерно-геометрической точностью.

Известен способ литья по выплавляемым моделям (см. https://cyberleninka.ru/article/v/novyy-sposob-litya-po-vyplavlyaemym-modelyam-s-kristallizatsiey-pod-davleniem), при котором на каркас наносят воскообразный модельный материал, затем на модельный материал с каркасом наносят слои огнеупорного материала, которые образуют неразъемную огнеупорную оболочковую форму, производят выплавление воскообразного модельного материала, заформовывают оболочковую огнеупорную форму в огнеупорный наполнитель, осуществляют их совместную прокалку и заливают металл. Заливают металл с температурой плавления ниже температуры плавления материала каркаса.

Данный способ не позволяет получить отливку высокой размерно-геометрической точности, так как воскообразный модельный материал на каркас наносят и формируют вручную.

Известен способ получения отливок по выплавляемым моделям (Литье по выплавляемым моделям/В.Ф. Гаранин, В.Н. Иванов, Казеннов и др.; Под общ.ред. В.А. Озерова. – 4 изд., переработ. и доп. – М.: Машиностроение, 1994. – 448 с.: ил.; см. стр.5-8), принятый заявителем за прототип, при котором в пресс-форме изготовляют модель отливки из воскообразного материала, на поверхности которой слоями наносят суспензию, сушат ее, получают неразъемную оболочковую форму, удаляют воскообразную модель из оболочковой формы и заливают металл в форму.

Известный способ не позволяет получить биметаллическую отливку высокой размерно-геометрической точности.

Указанный недостаток устраняется представленным техническим решением.

Задача, решаемая заявленным способом изготовления биметаллической отливки, заключается в минимизации упругого отклика и равномерном распределении плотности воскообразного материала выплавляемой модели, за счет чего повышается её размерно-геометрическая точность, что в свою очередь позволяет получить биметаллическую отливку высокой размерно-геометрической точности.

Технический результат предполагаемого изобретения заключается в получении биметаллической отливки высокой размерно-геометрической точности литьем по выплавляемым моделям.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения биметаллической отливки, включающем изготовление воскообразной модели, получение неразъемной оболочковой формы на модели, выплавление воскообразной модели из формы, заливку металла, согласно изобретению, изготовляют каркас с размерами меньшими требуемого размера отливки из материала с температурой плавления большей температуры плавления материала отливки, каркас устанавливают в стальную пресс-форму, полость которой соответствует размерам и геометрии отливки, в пресс-форму дозируют порошок воскообразного модельного материала фракции 0,1 – 4 мм, который напрессовывают в вакууме 80 – 98 кПа, причем перемещают прессующие элементы пресс-формы со скоростью 0,2 – 2 мм/с, по завершении прессования полученную воскообразную модель с каркасом выдерживают в сомкнутой пресс-форме не менее 1 минуты.

Новым в заявленном способе является то, что

- изготовляют каркас с размерами меньшими требуемого размера отливки из материала с температурой плавления большей температуры плавления материала отливки,

- каркас устанавливают в стальную пресс-форму, полость которой соответствует размерам и геометрии отливки,

- в пресс-форму дозируют порошок воскообразного модельного материала фракции 0,1 – 4 мм,

- напрессовку модельного материала выполняют в вакууме под давлением 80 – 98 кПа,

- прессующие элементы пресс-формы перемещают со скоростью 0,2 – 2 мм/с,

- по завершении прессования полученную воскообразную модель с каркасом выдерживают в сомкнутой пресс-форме не менее 1 минуты.

Благодаря тому, что каркас изготавливают с размерами меньшими размера требуемой биметаллической отливки из материала с температурой плавления большей температуры плавления материала отливки и устанавливают его в стальную пресс-форму, полость которой соответствует требуемым размерам и геометрии отливки, получают воскообразную выплавляемую модель высокой размерно-геометрической точности с каркасом, что позволяет литьем по выплавляемым моделям на каркас наносить слой отливки из требуемого более дорогого по стоимости (со свойствами отличными от свойств материала каркаса) металла с высокой размерно-геометрической точностью, а каркас служит прочностной основой для отливки. Экспериментально установлено, что стальная пресс-форма обеспечивает гарантированное отлипание воскообразной модели от пресс-формы, что также способствует получению воскообразной выплавляемой модели высокой размерно-геометрической точности.

В пресс-форму дозируют порошок воскообразного модельного материала фракции 0,1 – 4 мм. Использование воскообразных материалов фракции меньшей, чем 0,1 мм сопровождается их комкованием и риском попадания частиц в воздушные каналы. При использовании модельных материалов фракции больше, чем 4 мм наблюдается разрушение частиц на поверхности моделей с образованием поверхностных дефектов, повышается вероятность застревания частиц в узких участках пресс-формы, что может привести к искажению размеров и геометрии модели.

Благодаря тому, что прессование воскообразного модельного материала производится в вакууме под давлением 80 – 98 кПа, происходит равномерное распределение плотности материала в модели. Создание вакуума выше 98 кПа не приводит к необходимой величине разряжения. При создании вакуума ниже 80 кПа материал модели начинает поступать в воздушные каналы, что приводит к искажению геометрии выплавляемой модели.

Прессующие элементы пресс-формы перемещают со скоростью 0,2 – 2 мм/с. При скорости более 2 мм/с в участках модели происходит локальное переуплотнение и (или) появление усадочных дефектов. Создавать скорость менее 0,2 мм/с технологически нецелесообразно.

Выдерживание модели в сомкнутой пресс-форме не менее 1 минуты обеспечивает перераспределение напряжений и минимизирует упругий отклик.

Вся совокупность признаков обеспечивает получение биметаллической отливки по выплавляемым моделям высокой размерно-геометрической точности.

Заявляемый способ получения биметаллической отливки по выплавляемым моделям осуществляют с помощью устройства, представленного на чертеже. На фиг.1 показан разрез пресс-формы 1 с каналом 2 для откачки воздуха и прессующими элементами 3, в которую помещен каркас 4. На фиг.2 изображен разрез пресс-формы 1 с каналом 2 для откачки воздуха, в которую помещен каркас 4 с напрессованной на нем воскообразной моделью 5 и прессующие элементы 3 в сомкнутом состоянии. На фиг.3 изображен разрез неразъемной оболочковой формы 6 с размещенным в ней каркасом 4, на котором сформирована отливка 7, выполненная из металла с температурой плавления меньшей, чем температура плавления металла каркаса 4.

Заявляемый способ получения биметаллической отливки литьем по выплавляемым моделям осуществляется следующим образом. Изготавливают каркас 4 размерами меньшими размеров биметаллической отливки из материала с температурой плавления большей, температуры плавления материала отливки. Каркас 4 помещают в пресс-форму 1, имеющую канал 2 для откачки воздуха. Полость пресс-формы соответствует требуемым размерам и геометрии отливки. В пресс-форму 1 дозируют порошок воскообразного модельного материала фракции 0,1 – 4 мм (например, 2,5 мм), который напрессовывают на каркас 4. Прессование модели осуществляют посредством перемещения прессующих элементов 3 со скоростью 0,2 – 2 мм/с (например, 1 мм/с) с одновременной откачкой воздуха из канала 2 с давлением вакуумирования 80 – 98 кПА (например, 90 кПа). Полученную воскообразную модель 5 выдерживают в сомкнутой пресс-форме не менее 1 минуты (например, 5 минут). Воскообразную модель 5 с каркасом 4 внутри извлекают из пресс-формы 1, наносят на нее слои неразъемной огнеупорной оболочковой формы 6. Оболочковую форму 6 сушат, выплавляют воскообразную модель 5. Оболочковую форму 6 прокаливают и нагревают до температуры плавления металла отливки 7. В полость неразъемной оболочковой формы 6, содержащей каркас 4, заливают расплавленный металл отливки 7. Полученную биметаллическую отливку охлаждают и извлекают из оболочковой формы 6.

Способ получения биметаллической отливки, включающий изготовление воскообразной модели, получение неразъемной оболочковой формы на модели, выплавление воскообразной модели из формы, заливку металла, отличающийся тем, что изготовляют каркас с размерами, меньшими размеров получаемой отливки, из материала с температурой плавления, большей температуры плавления материала отливки, каркас устанавливают в стальную пресс-форму, полость которой соответствует размерам и геометрии отливки, в пресс-форму дозируют порошок воскообразного модельного материала фракции 0,1–4 мм, который напрессовывают в вакууме 80–98 кПа, причем перемещают прессующие элементы пресс-формы со скоростью 0,2–2 мм/с, а по завершении прессования полученную воскообразную модель с каркасом выдерживают в сомкнутой пресс-форме не менее 1 минуты.