Способ прокалки керамических форм,получаемых по выплавляемым моделям
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.04.79 (21) 2753099/22-02 с присоединением заявки М2 (23) Приоритет
Опубликовано 15.0581. Бюллетень N9 18 (51)М. Кл.з
В 22 С 9/12
Государственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (5Я) УДК 62 1 . 744 . .58:66.047:
:621.74.045 (088.8) Дата опубликования описания 15 . 05. 81 (72) Авторы изобретения
Б.А. Кириевский, Н.В. Шипулин, В.В.
В.П. Марфунин, Ф.М. Березовский и Г.
Тульский оружейный завод и Институт литья AH Украинской CCP (71) Заявители (54) СПОСОБ ПРОКАЛКИ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в литейных цехах,где применяется технология литья по выплавляемым моделям.
Известен способ прОкалки керамических форм, который заключается в нагреве формы с наполнителем до
900оС, вы .ерл:ки при этой температуре (1) .
Одной иэ причин необходимости нагревания до столь высоких температур (900 C) и длительной выдержки является требование полного.удаления модельного состава с целью исключения литейного брака. Полное удаление продуктов остатка модельного состава при известной технологии достигается при не менее
900 С. Связано это с тем, что в атмосфере печи имеет место восстановительная атмосфера (за счет продуктов горения) и процесс сгорания невозможен. Удаление модельного состава идет за счет испарения и разложения продуктов модельного состава, а не за счет сгорания.
Известен также способ прокалки, предусматривающий интенсификацию процесса сгорания эа счет ввода кислородсодержащих веществ, например марганцевой руды, и, как следствие, выгорание остатков модельного состава из керамической оболочки за счет действия на него кислорода l2$.
Данный способ обеспечивает определенную интенсификацию процесса прокалки, однако эта степень весьма незначительна, l ак как доступ кислорода непосредственно к остаткам Модельного состава затруднен. Попадание его возможно либо через литниковую систему либо через корку. В первом случае возможно интенсивное
15 сгорание остатков модельного состава в полости литника, а не в отливке, особенно в объемах, удаленных от литника. Это приводит к неполному удалению остатков модельного состава, 20 к неравномерному удалению, к излишнему расходу окислителя и, как следcraze, снижению прочности корки. Во втором случае попадание кислорода затруднено, так как оно зависит от гаэопроницаемости формы, и содержание различных мнкросоединений для улучшения выбиваемости в данном случае затруднено.
Известен сгособ прокалнвания керамических форм с предварительно
829316
50 введенным непосредственно в состав суспензии активного кислородсодержащего вещества, например бертолетовой соли (КО!ОЗ) p3 °
В керамических формах, которые прокалены этим способом и в которых получают отливки, имеющие на поверхности выступы с соотношением толщины или диаметра к длине выступа 0,2, не происходит полного сгорания остатков модельной композиции в керамической оболочке, что требует увеличения продолжительности прокалки.
Это обусловлено тем,что при получении корки (первого слоя) оболочки не обеспечивается равномерное распределение окислителя на выступающей части отливки.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ прокалки керамических форм, включающий сушку 20 керамических оболочек, иэ которых предварительно удалены модели, и введение кислородсодержащего вещества — твердого окислителя в керамическую оболочку перед ее прокалкой, в 25 частности в стояк литниковой системы (0,05-0,2 вес.Ъ от веса заливаемой стали). При прокалке керамической оболочки окислитель выделяет атомарный кислород, который интенсифицирурт сгорание остатков модельной ко%позиции в керамической оболочке и процесс прокалки (уменьшается время прокалки и снижается необходимая температура прокаливания) Г4 .
К числу недостатков данного способа следует отнести повышенный ðàñход твердого окислителя, вызванного тем, что окислитель находится в стояке .литниковой системы, а выделяющийся при разложении кислород направля- 40 ется как во внутреннюю полость формы, так и в полость наполнителя (через оболочку стояка). Поэтому расход кислорода, а следовательно, и окислителя увеличенный. 45
Цель изобретения — повышение вы-, хода годных отливок, имеющих выступы с соотношением высоты выступа к
его толщине более 5.
Поставленная. цель достигается тем, что керамическую оболочку погружают в насыщенный раствор кислородсодержащего вещества с температурой разложения 200-600 С с последующим удалением упомянутого раствора из керамической оболочки и сушкой последней.
При этом в качестве кислородсодержащего вещества используют перман ганат калия или калиевую селитру,или бертолетовую соль, а температуру 60 упомянутого насыщенного раствора кислородсодержащего вещества принимают в .8-10 раэ больше остаточного содержания, модельной композиции в керамической оболочке. 65
Предложенный способ осуществляется следующим образом.
Изготавливается традиционным методом многослойная оболочка литья по выплавляемым моделям. После операции вытапливания модельного состава в воде, паре или модельном расплаве керамическую оболочку погружают в насыщенный раствор окислителя при 20-100 С. Раствор окислителя, например КМпО или бертолетовой соли, или калиевой селитры, или пятиокись ванадия, приготавливают в емкости с подогревом. Температура раствора выбирается в интервале 20100оС в связи с необходимостью максимального увеличения содержания окислителя в растворе. В зависимости от температуры раствора изменяется согласно данным растворимости и предложенное содержание растворителя (насыщенный раствор) . После выливания насыщенного раствора из полости оболочки последняя подается на сушку. При этом часть насыщенного раствора остается на стенках формы и внутри ее. При сушке (нагреве) жидкость раствора испаряется и на внутренних стенках оболочки остается слой окислителя. В процессе прокалки при нагреве выше 300-700 С окислио тель разлагается с выделением кислорода. Остатки модельного состава сгорают. Процесс горения идет интенсивно при значительно меньших температурах (по сравнению с испарением).
Количество вводимого окислителя при этом существенно уменьшается,так как окислитель равномерно распределен непосредственно в местах содержания остатков модельного состава и возникающий кислород сразу же вступает в реакцию горения модельного состава.
Установлено, что если в известном . случае количество вводимого окислителя составляет 0,05-0,2В от веса заливаемой стали, то в предложенном способе количество окислителя резко уменьшается и составляет 0,005-0,02.
При проведении опытных и промышленных исследований сравнивают известный (41 и предложенный способы прокаливания.
По известному способу в стояк вводят 0,05 вес;Ъ КМп0 в твердом виде.
По предлагаемому способу оболочку формы окунают в раствор КМпО при
35 С. В растворе содержится 9,7 вес .Ъ
KMn04 . После заполнения полости формы насыщенным раствором последний удаляется и форма сушится при 125 С.
Прокаливание формы в обоих слуо чаях производится при 800 С. Длительность прокалки 2,5 ч. Качество отливок специального назначения иэ стали
50Л в обоих случаях хорошее.
В зависимости от используемой среды для выплавки моделей в керамической оболочке остаются остатки
829316 модельной композиции, которые для водной среды составляют 2-5%,при этом температура раствора с введенным в него активным окислителем — пермангана.том калия (КМп04),калиевой селитрой (КМО ),бертолетовой солью {KCIO ) и др. принимают 20-50 С.Для выплавляющей модельной среды остатки модельной композиции в керамической оболочке составляют 4-12%,температуру раствора принимают 40-100 С, а для выплавляю-. щей среды — горячий воздух — остатки . модельной композиции составляют 510%, температуру раствора принимают 75-100 С.
Затем проводят сравнительные испытания на отливке из стали 20Л, имеющий выступ ф = 3 мм; h = 20 мм и производят прокаливание согласно известному способу (3) . Результаты испытаний приведены в табл.1.
При сопоставлении известного способа прокаливания форм с предварительным размещением твердого окислителя в стояке (4) и предложенного способа показывает, что выделяющийся . при разложении окислителя кислород расходуется неодинаково. Выделившийся кислород из кислородсодержащего вещества не полностью попадает в полость оболочек и расходуется на окисления остатков модельного состава, находящихся в стояке формы. Согласно предложенному способу окислитель распределяется более равномерно по всей полости формы и в большей степени задерживается в местах выступов и узких частях оболочки, именно там, где отмечаются Наибольшие скопления остатков модельного состава.
Результаты испытаний сведены в табл . 2.
Таблица 1
Отливка с выступом
2,0 850
Отливка без выступа
750
3,5
750
2 0
2 0
750
Результаты промышленных испытаний показывают, что предложенный способ позволяет..почти в 5-10 раз уменьшить расход окислителя бев изменения качества процесса прокаливания и увеличить выход годного лития, имеющего выступы, у которых отношение высоты выступа к его толщине больше 5 °
С0
«(3 х с
Î(3ЕЭOeИ ЭЦИО! Ой
Ц01 ООЦ го ахо (Ъ
Ю
«3
РЪ
Ь
Ю
% 3
Ь
Ю () с
Ю
«-! ь
РЪ
» ь
° 33
М ь
Ю (О
С3
С3 (О
Ю
Ю (О
Ю
Ю
«3О
1»
Е Э х х
ы о э а х (3«3» A
С3 (л н
С3
lA
I (D (Ъ
Ю (A
Ю (Ъ ь (Ч
lA с ь
M
» ь (ЪЪ с (D
Ю
° %
ОЪ
В
Ю
1 (Ъ
» ь
Ch
Ю
1 ((>
М ь
Ю ((Ъ
1 ь (Ъ
Ю
1 (D
M (Ч
» ь
lA
Ю
М
С3 (Ч
» ь
lA
Ю
М
Ю (Ч
Ю
lA
« (D
«» 3
М ь
1 ((Ъ
«-3
» ь ь с т! о о-z
« 3
«-!
1 ь
«-3 (Ч
1 ь
«-4
СЧ
«-3
1 ь
СЧ
1 ь
«б
0,X<, о 50
«л
1 (Ч (A
I (Ч
lA
П3
«л
1 (Ч (3
Ю с
Ю
1 ал
Ю ь
М ь (Ч
» (D
lA
Ю
% ь (Ъ
» ь
%-! ь. РЪ
М
Ю
«-«
М
Ю (Ч
C)
» ь
lA ь ь
Ю (Ч
Ю с ь
I (л ь
Ю
° с ь (Ч
Ю
lA ь
М (D (М
Ю
«л
Ю
С«
ЮСГ с
Q «(I а,оа
МХ0 х а«э
I и
2 и
I ,>ь
1» о
1 оХ л
2 0
333 3.3 Л
:>Э н
03 O е 2 «33
333 333 И
ОЪ о
3» л
1» !.о «Э
V 1» I 3(3 о о о
3 и
1» ое («3 Э 2
X II! X х
Ц2 «ю охх цц х а3ОМ х ах
Ц
Э
4 ах о ц
I33 И х о х э о а о
«(3 ае х
1»
«б ((3
Э Э
g ц
z o
Э И
Е»
0 О 4 Ф
Е Ы О (33
W I Z «(! х «(3 (3 (. "IZO
O O (I3 O м о ци о б
ОО3 . o ц х ооо
N е Е с «(3
oem ((3 Ц Х
oF5 е х л
Ф ц
X O((I цхо оке
Ы О(33
1 ай
Х э х 2 х
Ы Ы(33 Х
o (U оГхц цФ и оеца
e3:O3:
00!И
829316
I A 1
ОЕЦ «(I а((3Е03 амц30
3:000m ((3 И Е Х O I(1 (D Ю
«А (л
I ц
Э I х:Х аое2 иц%х
829316
Формула изобретения
Составитель И. Куницкая
Редактор С. Лыжова Техред М. Голинка Корректор М. Демчик
Тираж 869 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, iT-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 2736/19
Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Проектная,4
1. Способ прокалки керамических форм, получаемых по выплавляемым моделям, включающий сушку керамической оболочки, из которой предварительно удалены модели, и введение кислородсодержащего вещества в керамическую оболочку перед ее прокалкой отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных отливок с выступами, у которых отношение высоты к толщине выступа больше 5, керамическую оболочку погружают в насыщенный раствор кислородсодержащего вещества с температурой разложения 200-600 С с последующим удалением упомянутого раствора из полостей керамической оболочки и сушкой последней.
2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве кислородсодержащего вещества используют перманганат калия или натриевую селитру, или бертолетовую соль.
3. Способ по пппб. и 2, о т л ич а ю шийся тем, что температуру упомянутого насыщенного раствора кислородсодержащего вещества принимают в 8-10 раз больше остаточного содержания модельной композиции в керамической оболочке.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
Р 223268, кл. В 22 С 9/12, 1966.
2. Патент ЧССР Р 111562, кл. В 22 С 1/01, опублик. 1964.
3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2679263/02, кл. В 22 С 1/16, 29.01.79.
4. Авторское .свидетельство СССР по заявке Р 2648443/02, кл. В 22 С 9/12, 1978.
