Способ изготовления литых прутковых заготовок из жаропрочных сплавов на никелевой основе

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении литых прутковых заготовок из жаропрочных сплавов на никелевой основе, полученных методами специальной металлургии. В опоку с предварительно установленной моделью заливают жидкоподвижную самотвердеющую смесь и сушат ее в печи не менее 7 часов по режиму, включающему подъем температуры до 200-300°С, выдержку и охлаждение с печью. После удаления модели всю поверхность отвердевшей смеси покрывают антипригарной краской. Опоку устанавливают на стальное основание, причем между основанием и отвердевшей смесью образуют литник для сифонного заполнения полученной литейной формы сплавом. Заливку литейной формы сплавом осуществляют через разливочный желоб в вакууме сифонным методом. Обеспечивается получение литейной прутковой заготовки диаметром 20-50 мм, длиной 150-250 мм требуемого качества. 3 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 пр.

 

1. Область техники

Изобретение относится к области специальной металлургии, а именно к способу изготовления литых прутковых заготовок диаметром 20÷50 мм и длиной 150÷250 мм из жаропрочных сплавов на никелевой основе. Способ изготовления литых прутковых заготовок включает изготовление литейной оснастки путем заливки жидкоподвижной самотвердеющей смеси (ЖСС) в опоку, в которую предварительно устанавливают сборочную модельную оснастку, ее сушки, удалении сборочной модельной оснастки, покрытии ЖСС антипригарной краской, установки теплоизоляционной крышки, и заливки литейной оснастки металлом, при этом сушку смеси производят при температуре 200-300°С не менее 7 часов, и разливку металла осуществляют через сталеразливочный желоб в вакууме сифонным способом, наполняя одновременно тела нескольких отливок с единой для всех прибыльной частью.

2. Предшествующий уровень техники

Известен «Способ получения отливок и устройство для его реализации» (Патент RU №2371278, (В22С 9/04), 2007), включающий изготовление керамической оболочки с рабочей полостью отливки, заливочной воронкой, прибылью и элементами литниково-питающей системы, облицовывание отдельных участков оболочки теплоизоляционным огнеупорным материалом, формовку оболочки холодным сыпучим наполнителем в опоке, подогрев заформованной оболочки в вакууме, извлечение опоки с отливкой на воздух. К недостаткам способа можно отнести высокие трудозатраты.

Известен «Способ изготовления литейных стержней и форм на жидкостекольном связующем» (Патент RU №2280529, (В22С 9/00, В22С 1/16), 2004), включающий перемешивание ингредиентов смеси, ее уплотнение в оснастке и продувку углекислым газом. Недостаток - не обеспечивается оптимальность процесса для объектов на никелевой основе.

Известно также, принятое авторами в качестве наиболее близкого аналога, «Способ изготовления отливок из черных и цветных металлов» (Патент RU №2048955, (В22С 9/04), 1992). Способ изготовления отливок включает изготовление формы путем заливки жидкоподвижной самотвердеющей смеси (ЖСС) в технологическую оснастку, в которую предварительно устанавливают модель, ее удаление, прокалку формы, заливку формы металлом и затвердевание, при этом прокалку формы производят при температуре не выше 572°С, а заливают расплав металла под давлением методом выжимания с кристаллизацией под давлением.

Недостатком известного способа является невозможность применения для жаропрочных сплавов на никелевой основе, а также сложность и высокая стоимость технологической оснастки.

3. Сущность изобретения

3.1. Постановка технической задачи

Задачей изобретения является создание такой конструкции, которая обеспечила бы изготовление литейной прутковой заготовки диаметром 20w50 мм требуемого качества и мерной длиной 150÷250 мм из жаропрочных сплавов на никелевой основе.

Результат решения технической задачи

Задача реализуется путем выплавки и разливки жаропрочных сплавов в специально подготовленную литейную оснастку с последующей механической обработкой заготовок.

Сущность изобретения состоит в том, что в подготовленную литейную оснастку, включающую теплоизоляционную крышку, с отверстиями для размещения шамотной воронки (стакана) и контроля уровня металла, форму для заливки расплава, стальное основание, формообразующий элемент выполнен из жидкой самотвердеющей смеси подверженной сушке при температуре 200-300°С не менее 7 часов и покрытой антипригарной краской, осуществляют разливку металла через сталеразливочный желоб в вакууме сифонным способом, наполняя одновременно тела нескольких отливок с единой для всех прибыльной частью.

3.2. Отличительные признаки

В отличии от известного технического решения подготовки литейной оснастки для выплавки литейной прутковой заготовки включающего изготовление формы путем заливки жидкоподвижной самотвердеющей смеси (ЖСС) в технологическую оснастку, в которую предварительно устанавливают модель, ее удаление, прокалку формы, заливку формы металлом и затвердевание, в предложенном техническом решении на стадии формирования формы для заливки расплава, после сушки ЖСС, осуществляют покрытие всей поверхности спеченой смеси антипригарной краской, которая обеспечивает исключение пористости поверхностного слоя материала, и разливку металла проводят через сталеразливочный желоб в вакууме сифонным способом, наполняя одновременно тела нескольких отливок с единой для всех прибыльной частью.

Заполнение опоки жидкоподвижной самотвердеющей смесью прекращается за 40 мм до верхнего края, затем производится ее уплотнение штыкованием, для того чтобы удалить воздух, и после ее отвердевания осуществляется сушка в специальной сушильной печи до полного высыхания.

Сушку жидкой самотвердеющей смеси проводят при температуре 200-300°С не менее 7 часов.

Кроме того, поверхность полученных выплавки и разливки жаропрочных сплавов литейных прутковых заготовок подвергают механической обработке.

3.3. Перечень фигур чертежей

На фиг. 1 представлена сборочная модельная оснастка для изготовления литейной формы, где 1. - Стальное основание трапецеидальной формы; 2. - Отверстия, для крепления стержней, 3. - Стержень, для изготовления литейной формы прутковой заготовки; 4. - Шпилька с метрической резьбой М10; 5. - Гайка.

На фиг. 2 представлен вид сверху сборочной модельной оснастки для изготовления литейной формы.

На фиг.3 представлен внешний вид формы для заливки расплава, где 6. - Стальной короб без крышки и дна трапецеидальной формы (опока), 7 - Жидкая самотвердеющая смесь (ЖСС), 8 - Формовочные отверстия, для получения литейной прутковой заготовки, 9 - Стальная ручка, для удобства транспортировки литейной оснастки.

На фиг. 4 представлен вид сверху формы для заливки расплава.

На фиг. 5 представлен внешний вид теплоизоляционной, трапецеидальной формы, крышки (10) для литейной оснастки, где 11 - Отверстие, предназначенное под установку шамотной воронки (стакана); 12 - Отверстия предназначены под выпар отходящих газов и служащие индикатором уровня заполнения литейной оснастки жидким металлом.

На фиг. 6 представлен вид сверху теплоизоляционной, трапецеидальной формы, крышки для литейной оснастки.

На фиг. 7 представлен внешний вид подготовленной литейной оснастки, где 13 -Стальное основание.

На фиг. 8 представлен вид сверху подготовленной литейной оснастки.

На фиг. 9 представлено схематическое изображение собранного разливочного стола (вид сверху), где 14 - Цапфа, для удобства транспортировки разливочной платформы; 15 - Подготовленная литейная оснастка; 16 - Конструкционный элемент разливочного стола.

4. Описание изобретения

В заявленном техническом решении на стадии подготовки литейной оснастки осуществляется сборка модельной оснастки для изготовления литейной формы электродов необходимого диаметра (20÷50 мм) и длиной 150÷250 мм.

На плоское, стальное основание трапецеидальной формы (1), с имеющимися отверстиями (2), для крепления стержней, устанавливаются стержни (3), такого диаметра, как и требуемая заготовка, имеющие на одном из торцов шпильку (4) с метрической резьбой М10. Крепление стержней к стальному основанию осуществляется с помощью гайки (5), накручивающейся на шпильку.

Собранная модель оснастки для изготовления литейной формы полностью накрывается стальным, трапецеидальной формы коробом без крышки и дна (опока) (6), таким образом, что стальное основание (1) выполняет функцию нижнего литника при заполнении литейной оснастки (15) металлом. Затем проводится заполнение жидкой самотвердеющей смесью (ЖСС) (7). Заполнение литейной формы жидкой смесью прекращается за 40 мм до верхнего края, уплотняется штыкованием, для того чтобы удалить воздух, и после ее отвердевания осуществляется сушка в специальной сушильной печи до полного высыхания по режиму:

- подъем температуры до 200÷300°С в течение 2,5÷3 ч;

- выдержка при достигнутой температуре 2,5÷3 ч;

- охлаждение с печью - 2÷3 ч;

- общее время сушки не менее 7 ч.

После проведения сушки осуществляется извлечение модельной оснастки и производится покрытие всей поверхности спеченной смеси антипригарной краской для исключения пористости поверхностного слоя смеси.

Подготовленная форма для заливки расплава устанавливается на стальное основание (13), в нижней части образуется полость, которая при разливке металла выполняет роль нижнего литника и служит центровой для сифонного заполнения литейной оснастки, а сверху в нее вставляется теплоизоляционная крышка (10). Крышка выполнена из теплоизоляционного материала (например, теплоизоляционная плита типа KAOWOOL BOARD), по форме повторяющей трапецеидальный контур формы для заливки расплава, при чем ее нижняя часть вставляется в корпус формы на расстояние равное высоте крышки, для образования с поверхностью спеченной смеси зазора. Образованный зазор при разливке металла служит верхним литником, который является прибыльной частью для всех наполняемых отливок.

В теплоизоляционной крышке выполнено пять сквозных отверстий (при необходимости, количество отверстий может быть изменено). Одно отверстие (11) предназначено под установку шамотной воронки (стакана), которая служит для приема металла и направления струи при разливке. Четыре других (12), выполненных по углам, предназначены под выпар отходящих газов и служат индикатором уровня заполнения литейной оснастки (15) жидким металлом.

Для проведения процесса разливки литых прутковых заготовок из жаропрочного сплава на никелевой основе производят сборку разливочного стола, выставляя литейные оснастки (15) так, чтобы они касались друг с друга боковой поверхностью образуя круг. Разливочный стол выполнен барабанного типа, что позволяет заполнять металлом каждую литейную оснастку поочередно. Заполнение литейной оснастки происходит методом сифонной разливки через установленную шамотную воронку (стакан), которая совпадает с осью стаканчика разливочного желоба.

Разливка осуществляется сифонным способом наполняя одновременно тела нескольких отливок с единой для всех прибыльной частью. Единая прибыль гарантирует 100% заполняемость всех отливок, в том числе при неполадках в нижней сифонной проводке.

Выплавка и разливка литых прутковых заготовок из жаропрочных сплавов на никелевой основе осуществляется в вакуумной индукционной печи емкостью 1,0 т.

После проведения разливки и окончательного затвердевания металла литейную оснастку разбирают, удаляют верхний и нижний литники, и полученную заготовку диаметром 20÷50 мм подвергают механической обработке.

Применение заявленного технического решения обеспечивает получение литейной прутковой заготовки диаметром 20÷50 мм требуемого качества и мерной длиной 150÷250 мм.

5. Пример конкретного выполнения

С целью получения литейной прутковой заготовки диаметром 32 мм и мерной длиной 185÷190 мм из жаропрочного сплава на никелевой основе, была проведена выплавка и разливка в вакуумной индукционной печи емкостью 1,0 т с использованием специально подготовленных литейных оснасток.

Для этого, в сталеплавильном цехе была произведена сборка и сушка 30 литейных оснасток по 17 стержневых заготовок в каждой. Для проведения процесса разливки литых прутковых заготовок собранные и подготовленные литейные оснастки установили на разливочный стол так, чтобы они касались друг с друга боковой поверхностью образуя круг. Разливочный стол выполнен барабанного типа, что позволяет поочередно заполнять металлом каждую литейную оснастку.

В вакуумной индукционной печи произвели выплавку жаропрочного сплава на никелевой основе и последующую разливку в литейную оснастку. После окончательного затвердевания металла литейную оснастку разобрали, удалили верхний и нижний литники, затем полученные 510 заготовок длинной 188 мм подвергли механической обработке.

При выплавке и разливке литых прутковых заготовок из жаропрочного сплава на никелевой основе замечаний не было. Качество поверхности и мерная длина заготовок удовлетворяет предъявляемым требованиям.

Таки образом, применение заявленного технического решения обеспечивает получение литейной прутковой заготовки диаметром 20÷50 мм требуемого качества и мерной длиной 150÷250 мм.

1. Способ изготовления литых прутковых заготовок из жаропрочных сплавов на никелевой основе, имеющих диаметр 20-50 мм и длину 150-250 мм, включающий заливку жидкоподвижной самотвердеющей смеси в опоку с предварительно установленной моделью, сушку жидкоподвижной самотвердеющей смеси в печи не менее 7 часов по режиму, включающему подъем температуры до 200-300°С, выдержку и охлаждение с печью, удаление модели, покрытие всей поверхности отвердевшей смеси антипригарной краской, установку опоки на стальное основание, причем между упомянутым основанием и отвердевшей смесью образуют литник для сифонного заполнения полученной литейной формы сплавом, заливку литейной формы сплавом и затвердевание сплава, при этом заливку литейной формы сплавом осуществляют через разливочный желоб в вакууме сифонным методом.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заполнение опоки жидкоподвижной самотвердеющей смесью прекращают за 40 мм до верхнего края опоки и уплотняют упомянутую смесь штыкованием для удаления из нее воздуха.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при заполнении литейной формы получают несколько отливок с единой прибыльной частью.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после затвердевания сплава литейную форму разбирают, удаляют верхний и нижний литники, а заготовку направляют на механическую обработку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к спецэлектрометаллургии, а именно к кристаллизаторам для электрошлаковых печей (ЭШП). Кристаллизатор состоит из водоохлаждаемых секций, помещенных в несущую платформу.

Изобретение относится к металлургии. Устройство для получения слитков из палладия содержит плавильную печь 1 с индуктором 19, кристаллизатор 2, выполненный с водоохлаждаемыми каналами и трубками 12, подводящими и отводящими охлаждающую жидкость, опорную плиту 13.

Изобретение относится к получению литых изделий из немагнитных материалов, например, в разовых формах. .

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разливке металла в изложницы на конвейере. .

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для заливки форм. .

Изобретение относится к литейному производству , в частности, к разливке металла в изложницы на литейном конвейере. .

Изобретение относится к изготовлению керамических форм сложной геометрии из порошковых систем. Осуществляют послойное программно-компьютерное моделирование изделия, подготовку керамического порошка, послойное нанесение керамического порошка на подложку и послойно-селективную обработку каждого слоя.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении литейных форм сложной геометрии из песчано-полимерных смесей. Способ включает создание трехмерной компьютерной модели послойно изготавливаемой литейной формы, подготовку песка до дисперсности не более одной трети толщины наносимого слоя, смешивание песка с катализатором в бункере подготовки.
Группа изобретений относится к связующему, которое содержит жидкое стекло и дополнительно фосфат или борат или оба, к способу послойного формирования форм и стержней (варианты).

Изобретение относится к области техники модификации формовочной смеси для литейного производства, в частности к отверждающему средству для жидкого стекла для литейного производства, его получению и применению.

Изобретение относится к литейному производству. Литейные формы (1) изготавливают на конвейере (2) из сыпучего формовочного материала методом вакуумно-плёночной формовки.

Изобретение относится к литейному производству. Формирование литейных форм осуществляют путем нанесения слоев порошкообразного материала на рабочую поверхность (2) системы для послойного формирования трехмерных объектов из порошкообразного материала и связывания частиц каждого слоя связывающим веществом, добавляемым в тех местах, где происходит формирование твердой формы.
Изобретение относится к технологии послойного синтеза сложных литейных форм из песчано-полимерных смесей. Способ включает послойное программно-компьютерное моделирование изделия, подготовку песка, послойное нанесение песка на подложку и послойно-селективную обработку каждого слоя, в соответствии с компьютерными сечениями модели до образования запрограммированной формы изделия, при этом подготовку песка осуществляют в бункере подготовки, путем смешивания песка с катализатором, в качестве которого используют паратолуолсульфокислоту, при этом в процессе нанесения каждого песчаного слоя осуществляют вибрационное воздействие на весь объем песчаной смеси в бункере, а послойно-селективную обработку каждого слоя осуществляют до затвердевания смеси на глубину слоя в два этапа, причем сначала проводят обработку каждого нанесенного слоя путем программно-регламентированного впрыска композиции на основе фурфурилового спирта в подготовленный песчаный слой изготавливаемого единичного поперечного сечения, а по окончании обработки композицией на основе фурфурилового спирта каждый слой подвергают тепловой обработке.

Настоящее изобретение относится к вариантам способа заполнения для заполнения смешанного песка в форму из внутренней части емкости для смешивания песка, а также к вариантам устройства для его осуществления.

Изобретение относится к способу изготовления изделия сложной формы из песчано-полимерной смеси и может найти применение в разных отраслях машиностроения, например, для изготовления литейных форм и стержней особо сложной конфигурации для авиационной, автомобилестроительной, кораблестроительной и др.

Изобретение относится к литейному производству. Способ изготовления литого корпуса (CAS) радиальной турбогидравлической энергетической установки (RFM) включает сборку литейной модели (CASM) корпуса, формование собранной литейной модели (CASM) корпуса и отливку литого корпуса (CAS).

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении литых прутковых заготовок из жаропрочных сплавов на никелевой основе, полученных методами специальной металлургии. В опоку с предварительно установленной моделью заливают жидкоподвижную самотвердеющую смесь и сушат ее в печи не менее 7 часов по режиму, включающему подъем температуры до 200-300°С, выдержку и охлаждение с печью. После удаления модели всю поверхность отвердевшей смеси покрывают антипригарной краской. Опоку устанавливают на стальное основание, причем между основанием и отвердевшей смесью образуют литник для сифонного заполнения полученной литейной формы сплавом. Заливку литейной формы сплавом осуществляют через разливочный желоб в вакууме сифонным методом. Обеспечивается получение литейной прутковой заготовки диаметром 20-50 мм, длиной 150-250 мм требуемого качества. 3 з.п. ф-лы, 9 ил., 1 пр.

Наверх