способ изготовления объемных литейных форм из сыпучих жидкостекольных смесей по разовым выплавляемым моделям

Формула изобретения

1. Способ изготовления объемных литейных форм из сыпучих жидкостекольных смесей по разовым выплавляемым моделям, включающий формовку жидкостекольной смеси, содержащую огнеупорный наполнитель, жидкое стекло и жидкий отвердитель, удаление модельного состава выплавлением при нагреве, отличающийся тем, что выплавление модели осуществляют при 180°С, удаление остатков воскообразного модельного состава производят при температуре 400-500°С в неокисленной атмосфере печи сопротивления, при этом в поверхностном слое рабочей полости литейной формы обеспечивают образование полимерных коксов, проникающих в поры поверхностного слоя литейной формы для увеличения ее прочности за счет уменьшения осыпаемости слоя, и обеспечивают образование защитного газа - монооксида углерода для снижения пригара.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют жидкостекольную смесь, содержащую, в мас.%:

жидкое стекло с модулем - 2,5 и плотностью - 1,44 г/см3	2 2,5
в качестве жидкого отвердителя - Катасил 1М	0,2 0,25
в качестве огнеупорного наполнителя
кварцевый песок марки 2К20102	основа

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления мелких и средних отливок технического и художественного назначения, сложной конфигурации из черных и цветных сплавов.

Уровень техники

Известны способы формовки по разовым моделям в многослойные оболочковые формы (см. Авт. свидетельства № 136014, 154371, 113575).

Неразъемная многослойная оболочковая форма изготавливается по неразъемным разовым моделям. Формирование одного слоя оболочки осуществляется погружением модели (модельного блока) в суспензию маршаллита в гидролизованном этилсиликате с последующей обсыпкой кварцевым песком и сушкой. Удаление моделей осуществляется выплавлением, выжиганием или растворением. При использовании воскообразных моделей остатки воскообразного модельного состава, впитавшегося в форму, выжигают при прокалке форм перед заливкой.

Недостатками способа являются:

- длительность процесса формирования оболочки (каждый слой формируется в течение 2-3 часов);

- седиментационная неустойчивость суспезии маршаллита в гидролизованном этилсиликате, требующая постоянного перемешивания суспензии;

Однако в случае использования разовых воскообразных моделей для изготовления объемных форм пригодны только сыпучие жидкостекольные смеси, уплотняемые вибрацией.

При использовании пластичных песчано-глинистых смесей невозможно получить достаточную плотность формы без повреждения модели из воскообразных модельных составов.

Смеси на основе синтетических смол при выжигании впитавшегося в форму воскообразного модельного состава перед заливкой металлом разрушаются.

В настоящее время для изготовления объемных форм широко используются жидкостекольные смеси с пониженным содержанием жидкого стекла до 3.5%, отверждаемые жидкими катализаторами. Эти смеси (см. Авт. свидетельство № 2033882) обладают значительно лучшей выбиваемостью, чем смеси с содержанием жидкого стекла порядка 6-7%, но пониженной выбиваемостью в сравнении со смесями на синтетических смолах. К недостаткам жидкостекольных смесей с 3.5% жидкого стекла можно отнести:

- значительная потеря прочности и увеличение осыпаемости смеси при нагреве до 200°С (Формовочные материалы и технология литейной формы: Справочник / С.С. Жуковский, Г.А. Анисович, Н.И. Давыдов и др. Под общ. Ред. С.С. Жуковского. - М.: Машиностроение, 1993, - 432 с., ил. - (Технология литейного производства));

- затрудненная регенерация, количество регенерата, используемого в приготовлении новой смеси, не должно превышать 50-70% (тот же источник).

Из литературных данных известно, что высокая термостойкость смесей с синтетическими смоляными связующими при заливке металлом объясняется тем, что под воздействием высокой температуры углеводороды смолы распадаются с образованием полимерных коксов. Эти коксы при условии неокислительной атмосферы обеспечивают высокую термостойкость смеси и могут существовать вплоть до температуры 3000°С (Жуковский С.С., Лясс A.M. Формы и стержни из холоднотвердеющих смесей. М.: Машиностроение, 1978. 224 с.).

В качестве ближайшего аналога выбран способ изготовления литейных форм из жидкостекольной смеси по разовым моделям (Литье по газифицируемым моделям. Под редакцией Ю.А. Степанова. М.: Машиностроение. 1976 (Инженерные монографии по литейному производству) 224 с.).

Раскрытие изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в разработке технологического процесса изготовления объемных опочных форм из сыпучих жидкостекольных смесей по воскообразным моделям, обеспечивающего хорошую выбиваемость отливок из объемных опочных форм и регенерируемость песчаной основы смеси.

Сущность изобретения заключается в том, что технологический процесс состоит из изготовления объемных опочных форм из сыпучих жидкостекольных смесей по выплавляемым воскообразным моделям и отличается тем, что:

- используется смесь с пониженным содержанием жидкого стекла до 2-2,5%;

- остатки воскообразного модельного состава, впитавшегося в форму, при удалении моделей не выжигают, а карбонизируют в условиях неокислительной атмосферы.

Отличие данного технического решения от известного состоит в том, что:

- при удалении выплавлением модельного состава в поверхностном слое рабочей полости литейной формы образуют полимерные коксы, проникающие и поры поверхностного слоя литейной формы и увеличивающие ее прочность путем уменьшения осыпаемости этого слоя, а при взаимодействии этого слоя с заливаемым в литейную форму металлом обеспечивают снижение образования пригара путем образования защитного газа - монооксида углерода;

- жидкостекольная смесь содержит, мас.%:

жидкое стекло (с модулем - 2,5, плотностью - 1,44 г/см³) - 2 2,5;

жидкий отвердитель (марки - «Катасил 1М») - 0,2 0,25;

огнеупорный наполнитель (кварцевый песок марки 2К2О1О2) - основа;

- после выплавления модели при 180°С удаление остатков воскообразного модельного состава производят при температуре 400-500°С в неокислительной атмосфере печи сопротивления.

Достигаемый технический результат заключается в том, что увеличивается прочность поверхностного слоя литейной формы при существенном снижении затрат на выбивку и регенерацию формовочной смеси, а также снижение образования пригара на отливках.

Изобретение поясняется чертежами, где на:

Фиг.1 - уплотнение верхней части формы;

Фиг.2 - уплотнение нижней части формы и выступающей части формы («болвана»);

Фиг.3 - положение формы в печи при вытопке и прокалке.

На фасонный подопочный щиток 1 (см. фиг.1) устанавливают опоку 2 и воскообразную модель отливки 3, изготовленную заодно с моделью стояка 4 и моделью воронки 5. После этого производят уплотнение смеси 6.

После уплотнения смеси (см. фиг.2) в верхней части формы ее вместе с фасонным подопочным щитком 1 переворачивают, удаляют фасонный подопочный щиток 1 и уплотняют смесь 6 в нижней части формы в опоке 2 по моделям 3, 4, 5.

После отверждения смеси готовую форму, состоящую из опоки 2 (см. фиг.3), смеси 6 и с находящимися внутри моделями 3, 4, 5 помещают в печь сопротивления для выплавления модельного состава и прокалки. Форма устанавливается на опоры 7 над поддоном для выплавленного модельного состава 8. Выплавление модельного состава проводят горячим воздухом в печи сопротивления при 180°С. Модельный состав, расплавляясь, стекает в поддон 7, частично впитываясь в поры литейной формы. Перед прокалкой поддон с выплавленным модельным составом 8 удаляют из печи. Прокалку формы проводят при температуре 400-500°С в неокислительной атмосфере печи сопротивления.

Примеры использования изобретения

Экспериментально установлено, что коксы, образующиеся при выжигании остатков модельного состава в форме, компенсируют увеличение осыпаемости жидкостекольной смеси при нагреве (табл.1, табл.2).

В таблице 1 представлены значения осыпаемости, полученные на стандартных образцах диаметром 50 мм и высотой 50 мм, имитирующих стержни. В таблице 2 представлены значения осыпаемости, полученные на кольцевых образцах наружным диаметром 100 мм, внутренним диаметром 50 мм и высотой 50 мм, имитирующих формы.

Таблица 1
Осыпаемость стандартных образцов диаметром 50 мм и высотой 50 мм
Вид образцов	Осыпаемость в % при содержании жидкого стекла
	2,0%	2,5%	3,0%	3,5%
1. Образцы, испытанные при комнатной температуре	1,91	0,79	0,46	0,29
2. Образцы, нагретые до t - 400°С	38,90	15,42	9,51	5,36
3. Образцы после вытопки и коксования остатков модельного состава при t - 400°С	0,08	0,07	0,05	0,03

Таблица 2
Осыпаемость кольцевых образцов наружным диаметром 100 мм, внутренним диаметром 50 мм и высотой 50 мм
Вид образцов	Осыпаемость в % при содержании жидкого стекла
	2,0%	2,5%	3,0%	3,5%
1. Образцы, испытанные при комнатной температуре	0,46	0,15	0,10	0,07
2. Образцы, нагретые до t - 400°С	4,97	3,08	2,70	1,64
3. Образцы после вытопки и коксования остатков модельного состава при t - 400°С	0,11	0,09	0,08	0,06