RU2302311C1 - Method for making ceramic shell molds for casting with use of investment patterns - Google Patents
Method for making ceramic shell molds for casting with use of investment patterns Download PDFInfo
- Publication number
- RU2302311C1 RU2302311C1 RU2006111955/02A RU2006111955A RU2302311C1 RU 2302311 C1 RU2302311 C1 RU 2302311C1 RU 2006111955/02 A RU2006111955/02 A RU 2006111955/02A RU 2006111955 A RU2006111955 A RU 2006111955A RU 2302311 C1 RU2302311 C1 RU 2302311C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layers
- binder
- ethyl silicate
- filler
- molds
- Prior art date
Links
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям при производстве точных отливок из черных и цветных сплавов.The invention relates to the field of foundry and can be used for the manufacture of shell molds for investment casting in the production of precision castings from ferrous and non-ferrous alloys.
В настоящее время для этого наибольшее распространение получили оболочковые формы на этилсиликатном связующем, изготавливаемые ЛВМ с применением в качестве наполнителя суспензии пылевидного кварца, а в качестве обсыпки зернистого кварцевого песка. Литье повышенной точности по разовым моделям /В.А.Озеров, В.Ф.Гаранин. - М.: Высшая школа, 1988. - c.24...36/. Основу огнеупорных материалов составляет диоксид кремния, в котором SiO2 находится в фазе природного β-кварца. Этот огнеупорный материал является самым дешевым и легкодоступным из всех встречающихся в природе. Однако фазовые превращения β-кварца в его α-модификацию с увеличением объема при температуре 573°С являются причиной растрескивания оболочек, их пониженной прочности, нарушения конфигурации и засоров отливок. Применение других более огнеупорных материалов, например электрокорунда, муллита, дистенсиллиманита, значительно повышает себестоимость литья и оправдано лишь для особо ответственных отливок из жаропрочных и тугоплавких сплавов. Этилсиликат в настоящее время также является дорогостоящим и дефицитным связующим, а работа с ним связана с применением токсичных органических растворителей и повышенной пожароопасностью.At present, for this, shell forms with an ethyl silicate binder are most widely used. They are manufactured by a LVM using pulverized silica suspension as a filler, and as granular silica sand sprinkling. High precision casting according to one-time models / V.A. Ozerov, V.F. Garanin. - M.: Higher School, 1988 .-- p.24 ... 36 /. The basis of refractory materials is silicon dioxide, in which SiO 2 is in the phase of natural β-quartz. This refractory material is the cheapest and easily available of all found in nature. However, the phase transformations of β-quartz into its α-modification with an increase in volume at a temperature of 573 ° C cause cracking of the shells, their reduced strength, violation of the configuration and blockages of castings. The use of other more refractory materials, such as electrocorundum, mullite, distensillimanite, significantly increases the cost of casting and is justified only for especially critical castings from heat-resistant and refractory alloys. Ethyl silicate is currently also an expensive and scarce binder, and work with it is associated with the use of toxic organic solvents and increased fire hazard.
В связи с этим наиболее близким по технической сущности является способ изготовления литейных форм, приведенный в источнике /А.С.599910 СССР, МКИ В22С 9/04. Раствор для упрочнения оболочковых керамических литейных форм/ В.М.Александров, Ю.П.Васин, А.Н.Логиновский, Б.А.Кулаков, Г.Г.Цайзер, В.Г.Гришин (СССР). - № 2379496/22-02, заявлено 05.07.76; опубл. 30.03.78, Бюл. № 12. - 3 с./ В соответствии с прототипом первые два слоя изготавливаются на этилсиликатном связующем с применением в качестве наполнителя пылевидного кварца, а последующие на жидкостекольном связующем также с пылевидным кварцем в качестве наполнителя. Обсыпкой служит зернистый кварцевый песок. Жидкостекольные слои после нанесения закрепляются трехкомпонентной композицией, состоящей из алюмохлорида (25...45 мас.%), ортофосфорной кислоты (25...45 мас.%), этилового спирта (остальное).In this regard, the closest in technical essence is the method of manufacturing casting molds given in the source /A.C. 599910 USSR, MKI V22C 9/04. A solution for hardening shell ceramic casting molds / V.M. Aleksandrov, Yu.P. Vasin, A.N. Loginovsky, B.A. Kulakov, G.G. Tsaiser, V.G. Grishin (USSR). - No. 2379496 / 22-02, claimed 05.07.76; publ. 03/30/78, Bull. No. 12. - 3 pp. / In accordance with the prototype, the first two layers are made on an ethyl silicate binder using pulverized quartz as a filler, and the subsequent ones on a liquid-glass binder also with pulverized quartz as a filler. Granular quartz sand serves as a sprinkling. After application, the liquid-glass layers are fixed with a three-component composition consisting of aluminum chloride (25 ... 45 wt.%), Phosphoric acid (25 ... 45 wt.%), Ethyl alcohol (the rest).
Известное техническое решение позволяет получать отливки общего назначения из черных сплавов, однако обладает существенными недостатками:The known technical solution allows to obtain castings for general purposes from ferrous alloys, however, it has significant disadvantages:
- Термическое расширение наполнителя при 573°С, связанное с переходом β-кварца в его α-модификацию, приводит к возникновению внутренних напряжений в оболочках и нередко к их короблению и растрескиванию, к снижению точности размеров рабочей полости форм, а следовательно, и отливок.- The thermal expansion of the filler at 573 ° C, associated with the transition of β-quartz to its α-modification, leads to the appearance of internal stresses in the shells and often to their warping and cracking, to a decrease in the accuracy of the dimensions of the working cavity of the molds and, consequently, of castings.
- При нанесении жидкостекольного слоя на этилсиликатный жидкое стекло мигрирует через поры отвержденных этилсиликатных слоев к рабочей поверхности формы и впоследствии снижает качество поверхности отливок из-за взаимодействия заливаемого сплава с оксидом натрия, содержащимся в жидком стекле.- When a liquid glass layer is applied to ethyl silicate liquid glass, it migrates through the pores of the cured ethyl silicate layers to the working surface of the mold and subsequently reduces the surface quality of the castings due to the interaction of the cast alloy with sodium oxide contained in the liquid glass.
- В процессе нагрева при температуре около 200°С жидкостекольная оболочка претерпевает усадку, что вызывает напряжения в оболочке, способные впоследствии привести к трещинам и разупрочнению форм.- During heating at a temperature of about 200 ° C, the liquid glass shell undergoes shrinkage, which causes stresses in the shell, which can subsequently lead to cracks and softening of the molds.
- Нестабильность состава для отверждения жидкостекольных слоев вследствие высокой летучести входящего в его состав этилового спирта.- Instability of the composition for curing liquid glass layers due to the high volatility of its constituent ethyl alcohol.
- Экологически неблагоприятные условия работы с составом для обработки жидкостекольных слоев из-за наличия в нем ортофосфорной кислоты и этилового спирта.- Ecologically unfavorable working conditions with the composition for processing liquid glass layers due to the presence of orthophosphoric acid and ethyl alcohol in it.
- Достаточно высокая остаточная прочность оболочковых форм после заливки их металлом и вследствие этого затрудненная удаляемость керамики из «защемленных» мест, поднутрений отливок при выбивке отливок из форм.- A sufficiently high residual strength of the shell molds after pouring them with metal and, as a result, the difficult removal of ceramics from “pinched” places, undercuts of castings when knocking castings out of molds.
В основу изобретения положена задача создать такой способ изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям, который обеспечил бы улучшение качества литья по выплавляемым моделям за счет повышения термостойкости, прочности керамических формооболочек, устойчивости их к взаимодействию с заливаемым сплавом, улучшения выбиваемости отливок, стабильности технологического процесса и его экологичности.The basis of the invention is the task of creating such a method for manufacturing ceramic shell molds for investment casting, which would provide an improvement in the quality of castings for investment castings by increasing the heat resistance, strength of ceramic mold shells, their resistance to interaction with the cast alloy, improving knockability of castings, process stability process and its environmental friendliness.
Указанная задача решается таким образом, что в способе изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям, включающем обработку модельного блока в огнеупорной суспензии на этилсиликатном или жидкостекольном связующем и пылевидном диоксиде кремния в качестве наполнителя и последующую обсыпку блока зернистым материалом на основе диоксида кремния, согласно изобретению, пылевидный диоксид кремния как наполнитель используют в фазе тридимита с размером фракции до 100 мкм, а зернистый диоксид кремния используют также в фазе тридимита размером зерен 100...400 мкм.This problem is solved in such a way that in the method of manufacturing ceramic shell molds for investment casting, including processing the model block in a refractory suspension on ethyl silicate or liquid glass binder and dusty silicon dioxide as a filler and subsequent sprinkling of the block with a granular material based on silicon dioxide, according to According to the invention, pulverized silica is used as a filler in the tridymite phase with a particle size of up to 100 μm, and granular silica is used as also in the phase of tridymite grain size 100 ... 400 microns.
В целях экономии дорогостоящего и дефицитного этилсиликата, снижения себестоимости литья, улучшения выбиваемости, в качестве связующего для первого и второго слоев при обработке модельного блока используют гидролизованный раствор этилсиликата, на третий слой наносят связующее на основе алюмоборфосфатного концентрата плотностью 1,25...1,30 г/см3, а для последующих слоев в качестве связующего используют жидкое стекло.In order to save expensive and scarce ethyl silicate, reduce casting costs, improve knockout, a hydrolyzed ethyl silicate solution is used as a binder for the first and second layers in the processing of the model block, a binder based on alumina-phosphate concentrate with a density of 1.25 ... 1 is applied to the third layer. 30 g / cm 3 , and for subsequent layers, liquid glass is used as a binder.
Для повышения данных показателей в качестве связующего для первого слоя при обработке модельного блока используют гидролизованный раствор этилсиликата, на второй слой наносят связующее на основе алюмоборфосфатного концентрата плотностью 1,25...1,30 г/см3, а для последующих слоев в качестве связующего используют жидкое стекло.To increase these indicators, a hydrolyzed solution of ethyl silicate is used as a binder for the first layer during the processing of the model block, a binder based on alumina-phosphate concentrate with a density of 1.25 ... 1.30 g / cm 3 is applied to the second layer, and for the subsequent layers as a binder use liquid glass.
В целях ускорения затвердевания жидкостекольных слоев зернистый материал плакируют алюмоборфосфатным концентратом в количестве 3...5% масс от массы зернистого материала.In order to accelerate the hardening of liquid-glass layers, the granular material is clad with aluminum phosphate concentrate in an amount of 3 ... 5% by weight of the mass of the granular material.
Для обсыпки облицовочного слоя следует применять более мелкозернистый материал, для опорных слоев - более крупнозернистый. В качестве тридимитного материала целесообразно использовать молотый динасовый огнеупор, просеянный через калиброванные сита для получения необходимой фракции.For sprinkling of the facing layer, finer-grained material should be used, for supporting layers - coarser-grained. It is advisable to use ground dinas refractory sieved through calibrated sieves as a tridimite material to obtain the required fraction.
Как показали дилатометрические исследования, коэффициент термического линейного расширения оболочковых форм в фазе тридимита ниже, чем на β-кварце, а фазовые превращения γ→β→α-тридимит происходят в температурном интервале 115...180°С, когда формооболочка пропитана модельным составом и обладает некоторой «эластичностью», способной релаксировать возникающие в процессе прокалки напряжения. Превращения β→α-кварц в известном техническом решении происходят при температуре, когда жесткость формооболочки максимальна, и расширение кварца приводит к напряжениям и трещинам в оболочке.As dilatometric studies have shown, the coefficient of thermal linear expansion of shell forms in the tridymite phase is lower than on β-quartz, and the phase transformations γ → β → α-tridimite occur in the temperature range 115 ... 180 ° C, when the mold shell is impregnated with a model composition and It has a certain “elasticity” that can relax the stresses arising during the calcination process. The β → α-quartz transformations in the known technical solution occur at a temperature when the stiffness of the mold shell is maximum, and the expansion of quartz leads to stresses and cracks in the shell.
Для снижения расхода этилсиликата и уменьшения таким образом себестоимости литья в качестве связующего для первых двух слоев используется гидролизованный раствор этилсиликата, после второго слоя наносится разделительный слой на основе алюмоборфосфатного концентрата (АБФК) плотностью 1,25...1,30 г/см3, а для последующих слоев в качестве связующего суспензии используется жидкое стекло. Алюмоборфосфатный концентрат пропитывет этилсиликатные слои, дополнительно упрочняя их, и создает барьерный слой, препятствующий проникновению жидкого стекла на рабочую поверхность формы. Поэтому допускается делать только один облицовочный слой на этилсиликатном связующем, а начиная со второго слоя использовать жидкое стекло. Кроме того, в процессе охлаждения отливок в форме при температурах 250...350°С АБФК способствует разупрочнению керамической оболочки, что снижает остаточную прочность керамики и улучшает выбиваемость. Применение водного раствора АБФК плотностью менее 1,25 г/см3 не дает необходимого эффекта закрепления этилсиликатных слоев, а раствор плотностью более 1,30 г/см3 плохо пропитывет поры облицовочных слоев и создает слишком толстый слой, который может нарушить сплошность оболочки. Наносимый на алюмоборфосфатный жидкостекольный слой является для него химическим отвердителем.To reduce the consumption of ethyl silicate and thus reduce the cost of casting, a hydrolyzed solution of ethyl silicate is used as a binder for the first two layers; after the second layer, a separation layer based on alumina-phosphate concentrate (ABFC) with a density of 1.25 ... 1.30 g / cm 3 is applied. and for subsequent layers, liquid glass is used as a binder suspension. The aluminum phosphate concentrate impregnates the ethyl silicate layers, further strengthening them, and creates a barrier layer that prevents the penetration of water glass on the working surface of the form. Therefore, it is allowed to make only one facing layer on an ethyl silicate binder, and starting from the second layer use liquid glass. In addition, in the process of cooling castings in the mold at temperatures of 250 ... 350 ° C, ABFC contributes to the softening of the ceramic shell, which reduces the residual strength of the ceramic and improves knockability. The use of an aqueous ABFC solution with a density of less than 1.25 g / cm 3 does not give the necessary effect of fixing ethyl silicate layers, and a solution with a density of more than 1.30 g / cm 3 poorly penetrates the pores of the facing layers and creates an excessively thick layer that can disrupt the continuity of the shell. The liquid glass layer applied to the aluminoborphosphate is a chemical hardener for it.
Расширение тридимитового наполнителя жидкостекольных слоев в температурном интервале почти совпадает с усадочными процессами, происходящими в жидкостекольном связующем. Эти процессы взаимно компенсируют друг друга и, таким образом, наружные жидкостекольные слои не испытывают усадки и не оказывают сжимающего воздействия на внутренние этилсиликатные слои, как это происходит в способе прототипа, где наполнителем и обсыпкой является β-кварц.The expansion of the tridymite filler of the liquid glass layers in the temperature range almost coincides with the shrinkage processes occurring in the liquid glass binder. These processes mutually compensate each other and, thus, the outer liquid glass layers do not shrink and do not have a compressive effect on the internal ethyl silicate layers, as is the case in the prototype method, where β-quartz is the filler and dusting.
Трехкомпонентный состав, используемый в прототипе для закрепления жидкостекольных слоев, имеет нестабильный во времени состав вследствие высокой летучести и испарения входящего в него этилового спирта и требует периодической корректировки. Также состав включает ортофосфорную кислоту, что создает экологически неблагоприятные условия в процессе работы.The three-component composition used in the prototype for fixing the liquid glass layers has a time-unstable composition due to the high volatility and evaporation of the ethyl alcohol included in it and requires periodic adjustment. Also, the composition includes phosphoric acid, which creates environmentally unfavorable conditions in the process.
Так как естественная сушка на воздухе жидкостекольного покрытия весьма продолжительна, то для химического его химического отверждения зернистый материал обсыпки жидкостекольных слоев предварительно плакируется алюмоборфосфатным концентратом в количестве 3...5 мас.% от массы зернистого материала. АБФК, имея кислую реакцию среды, эффективно огеливает щелочное жидкостекольное связующее. Введение менее 3% плакирующего не дает необходимого эффекта огеливания жидкоситекольного связующего, введение более 5% не приводит к ускорению огеливания этилсиликатных слоев, а влечет неоправданное повышение расхода АБФК. Отверждение слоя происходит за 25...40 минут.Since the natural drying of a liquid glass coating in air is very long, for its chemical curing, the granular material sprinkled with liquid glass layers is pre-clad with aluminum phosphate concentrate in an amount of 3 ... 5 wt.% By weight of the granular material. ABFK, having an acidic reaction of the medium, effectively gels an alkaline liquid-glass binder. The introduction of less than 3% of the cladding does not give the necessary effect of gelation of the liquid-glass binder, the introduction of more than 5% does not accelerate the gelation of ethyl silicate layers, and entails an unjustified increase in the consumption of ABFC. Curing of the layer occurs in 25 ... 40 minutes.
Предлагаемый способ изготовления керамических форм осуществляют следующим образом.The proposed method for the manufacture of ceramic molds is as follows.
Динасовый огнеупор, например кирпич динасовый марки ЭД, измельчают в дробилке до зерновой фракции. Можно использовать щековую, конусную или иную дробилку. Для получения пылевидной фракции зерновой материал необходимо дополнительно измельчить. Наиболее эффективно применять вибрационные мельницы. Для предупреждения попадания в пылевидный материал железа, ухудшающего впоследствии технологические свойства суспензии, целесообразно использовать керамические мелющие тела. Для разделения по фракциям материал просеивают через сита с определенным размером ячеек. В качестве наполнителя суспензии используется материал, прошедший через сито с размером ячеек 100 мкм, а в качестве обсыпочного материала для первых двух слоев - прошедший через сито 200 мкм, а для последующих - через сито 315 или 400 мкм. Огнеупорные суспензии готовят традиционным способом. Соотношение жидкой и твердой фаз для этилсиликатной суспензии составляет 1:1,9...2,25, что обеспечивает условную вязкость по ВЗ-4 в пределах 30...75 с, а для жидкостекольных слоев 1:1,1...1,3, что обеспечивает вязкость 25...40 с.Dinas refractory, for example ED-type Dinas brick, is crushed in a crusher to a grain fraction. You can use a jaw, cone or other crusher. To obtain a pulverulent fraction, the grain material must be further crushed. The most effective use of vibratory mills. To prevent iron from entering the dusty material, which subsequently worsens the technological properties of the suspension, it is advisable to use ceramic grinding media. For fractionation, the material is sieved through sieves with a specific mesh size. As the filler of the suspension, a material is used that has passed through a sieve with a mesh size of 100 μm, and as a backing material for the first two layers - passed through a sieve of 200 μm, and for subsequent layers through a sieve of 315 or 400 μm. Refractory suspensions are prepared in the traditional way. The ratio of liquid and solid phases for ethyl silicate suspension is 1: 1.9 ... 2.25, which provides a conditional viscosity according to VZ-4 within 30 ... 75 s, and for liquid-glass layers 1: 1.1 ... 1.3, which provides a viscosity of 25 ... 40 s.
Сушку этилсиликатных слоев можно производить любым из известных способов. После первого или второго слоя при изготовлении комбинированной формооболочки модельно-керамический блок окунают в водный раствор АБФК концентрацией 20...25%, что соответствует плотности 1,25...1,3 г/см3. АБФК пропитывает этилсиликатные слои через поры керамики. После АБФК наносятся жидкостекольные слои. Первый наносимый жидкостекольный слой, имея щелочную реакцию среды (рН>7), огеливает алюмоборфосфат (рН<7), химически его отверждая. Жидкостекольные слои обсыпаются зернистым материалом на основе SiO2 в фазе тридимита. Целесообразно использовать молотый и просеянный через сита электродинас марки ЭД с размером зерен 100...400 мкм. Для химического отверждения жидкого стекла материал обсыпки целесообразно плакировать алюмоборфосфатным концентратом, применяемым для пропитки этилсиликатных слоев. Плакирование производят в шнековом смесителе или бегунах. Зернистый материал, плакированный 3% АБФК, можно сразу использовать для обсыпки жидкостекольных слоев, плакированный 4% АБФК следует предварительно «провялить» на воздухе не менее 2 часов, плакированный 5% АБФК не менее 3 часов для его лучшей сыпучести.The drying of ethyl silicate layers can be carried out by any of the known methods. After the first or second layer in the manufacture of a combined mold, the model-ceramic block is dipped in an aqueous solution of ABFC with a concentration of 20 ... 25%, which corresponds to a density of 1.25 ... 1.3 g / cm 3 . ABPK impregnates ethyl silicate layers through the pores of ceramics. After ABFC, liquid glass layers are applied. The first applied liquid glass layer, having an alkaline reaction of the medium (pH> 7), gels aluminum phosphate (pH <7), chemically curing it. The glass layers are sprinkled with a SiO 2 -based granular material in the tridymite phase. It is advisable to use ground and sieved through sieves electrodinas brand ED with a grain size of 100 ... 400 microns. For chemical curing of liquid glass, it is advisable to clad the coating material with aluminum phosphate concentrate used to impregnate ethyl silicate layers. Cladding is carried out in a screw mixer or runners. Granular material clad with 3% ABFC can immediately be used for sprinkling liquid glass layers, clad 4% ABFC should be preliminarily “cured” in air for at least 2 hours, clad with 5% ABFC for at least 3 hours for its better flowability.
Отверждение жидкостекольных слоев при использовании плакированной алюмоборфосфатным концентратом обсыпки происходит на воздухе за 25...40 мин.The curing of the liquid glass layers when using plating with aluminoborphosphate concentrate sprinkling occurs in air for 25 ... 40 minutes.
Вытопка моделей из форм производится любым известным способом. Прокалка без опорного наполнителя при температуре 800...900°С в течение 2,5...3,5 часов. Заливка форм также возможна без опорного наполнителя.The extraction of models from forms is carried out in any known manner. Calcination without support filler at a temperature of 800 ... 900 ° C for 2.5 ... 3.5 hours. Mold filling is also possible without support filler.
Способы изготовления керамических оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям иллюстрируются следующими примерами.Methods of manufacturing ceramic shell molds for investment casting are illustrated by the following examples.
Пример 1. Формы по выплавляемым моделям изготавливают по следующей технологии.Example 1. Lost wax molds are made using the following technology.
В качестве связующего первых двух слоев покрытия используют гидролизованный этилсиликат с условным содержанием SiO2 16%. Гидролиз проводят раздельным способом по традиционной методике.As a binder of the first two layers of the coating, hydrolyzed ethyl silicate with a conditional SiO 2 content of 16% is used. Hydrolysis is carried out in a separate way according to the traditional method.
В качестве огнеупорного наполнителя используют порошок молотого в шаровой вибромельнице кирпича электродинаса марки ЭД, ранее эксплуатировавшийся в качестве футеровки в электродуговых сталеплавильных печах. Используют материал, прошедший через сито 100 мкм. Массовое соотношение жидкой и твердой фаз составляет 1:2,24. Это обеспечивает условную вязкость суспензии 70 с по вискозиметру ВЗ-4. В качестве присыпки используют молотый электродинас с размером зерен 100...200 мкм. Сушку форм проводят в камерах воздушной сушки с температурой 25°С.As a refractory filler, the powder of the ED electrodinaceous powder ground in a ball mill is used, which was previously used as a lining in electric arc steel furnaces. Use material passed through a 100 micron sieve. The mass ratio of liquid and solid phases is 1: 2.24. This provides a conditional viscosity of the suspension of 70 s with a VZ-4 viscometer. As a powder, ground electrodinas with a grain size of 100 ... 200 microns is used. The molds are dried in air-drying chambers with a temperature of 25 ° C.
Для суспензии трех опорных слоев в качестве связующего используют натриевое жидкое стекло плотностью 1,25 г/см3 модулем 2,8. Массовое соотношение жидкой и твердой фаз составляет 1:1,2. Это обеспечивает условную вязкость суспензии 30 с по вискозиметру ВЗ-4. В качестве присыпки применяют молотый электродинас с размером зерен 200...400 мкм, плакированный 5% АБФК. Плакирование производят в бегунах. Молотый электродинас засыпают в бегуны, заливают водный раствор АБФК (ТУ 113-08-606-87) плотностью 1,3 г/см3 из расчета 1 массовая часть АБФК на 20 массовых частей зернистого материала, перемешивают в течение 15 мин. Затем провяливают на воздухе в течение 3-х часов. Время отверждение жидкостекольных слоев составляет 30 мин. Параллельно с изготовлением форм делают стандартные 5-слойные образцы для испытаний на прочность при изгибе.For a suspension of three support layers, sodium liquid glass with a density of 1.25 g / cm 3 with a 2.8 module is used as a binder. The mass ratio of liquid and solid phases is 1: 1.2. This provides a conditional viscosity of the suspension of 30 s with a VZ-4 viscometer. As a powder, ground electrodinas with a grain size of 200 ... 400 microns, clad with 5% ABFC is used. Cladding is carried out in runners. Ground electrodinas is poured into runners, an aqueous solution of ABFC (TU 113-08-606-87) is poured with a density of 1.3 g / cm 3 at the rate of 1 mass part of ABFC for 20 mass parts of granular material, stirred for 15 minutes. Then they are dried in air for 3 hours. The curing time of the liquid glass layers is 30 minutes In parallel with the manufacture of molds, standard 5-layer specimens for bending strength tests are made.
Удаление моделей из модельного состава МВС-15 производят в горячей воде при температуре 94...96°С. Обжиг форм осуществляют в атмосфере печи при 900...950°С в течение 4...5 часов.Removing models from the model composition of MVS-15 is carried out in hot water at a temperature of 94 ... 96 ° C. The forms are fired in the furnace atmosphere at 900 ... 950 ° C for 4 ... 5 hours.
Формы заливают сталью марки 45Л при температуре 1560...1590°С.Forms are poured with steel grade 45L at a temperature of 1560 ... 1590 ° C.
Пример 2. Основные технологические операции изготовления форм по выплавляемым моделям аналогичны описанным в примере 1, имеются следующие отличия.Example 2. The main technological operations of manufacturing molds on investment casting are similar to those described in example 1, there are the following differences.
После отверждения первых двух этилсиликатных слоев модельно-керамический блок окунают в алюмоборфосфатный концентрат плотностью 1,25 г/см3.After curing the first two ethyl silicate layers, the ceramic model block is dipped in alumina-phosphate concentrate with a density of 1.25 g / cm 3 .
В качестве присыпки жидкостекольных слоев применяют молотый электродинас с размером зерен 200...400 мкм, плакированный 4% АБФК. Зернистый материал обрабатывают водным раствором АБФК из расчета 1 массовая часть АБФК на 25 массовых частей зернистого материала, затем провяливают на воздухе в течение 2-х часов.As a powder of liquid glass layers, ground electrodinas with a grain size of 200 ... 400 microns, clad with 4% ABFC is used. The granular material is treated with an aqueous solution of ABFC at the rate of 1 mass part of ABFC for 25 mass parts of the granular material, then dried in air for 2 hours.
Пример 3. Основные технологические операции изготовления форм по выплавляемым моделям аналогичны описанным в примере 2, имеются следующие отличия. На модельный блок наносится только один этилсиликатный слой огнеупорной суспензии. После отверждения этилсиликатного слоя модельно-керамический блок окунают в алюмоборфосфатный концентрат плотностью 1,3 г/см3.Example 3. The main technological operations of manufacturing molds on investment casting are similar to those described in example 2, there are the following differences. Only one ethyl silicate layer of refractory slurry is applied to the model block. After curing the ethyl silicate layer, the ceramic model block is dipped in alumina-phosphate concentrate with a density of 1.3 g / cm 3 .
В качестве присыпки жидкостекольных слоев применяют молотый электродинас с размером зерен 200...400 мкм, плакированный 3% АБФК. Зернистый материал обрабатывают водным раствором АБФК из расчета 1 массовая часть АБФК на 33 массовых частей зернистого материала. Плакированный зернистый электродинас сразу после приготовления сразу используют для обсыпки жидкостекольных слоев.As a powder of liquid-glass layers, ground electrodinas with a grain size of 200 ... 400 microns, clad with 3% ABFC is used. The granular material is treated with an aqueous solution of ABFC at the rate of 1 mass part of ABFC for 33 mass parts of the granular material. Clad granular electrodinas immediately after preparation is immediately used to sprinkle liquid glass layers.
Для сравнения свойств формооболочек и отливок изготавливают формы по способу прототипа и заливают в них сталь 45Л.To compare the properties of mold casings and castings, molds are made according to the prototype method and 45L steel is poured into them.
По каждому способу было изготовлено около 100 отливок.About 100 castings were made for each method.
Физико-механические характеристики форм и результаты анализа качества отливок показаны в таблице.Physico-mechanical characteristics of the molds and the results of the analysis of the quality of castings are shown in the table.
Результаты испытаний показывают, что по сравнению с прототипом заявленный способ обеспечивает увеличение в 1,5 раза горячей прочности керамических форм, уменьшение коэффициента термического линейного расширения в интервале 20...1000°С примерно в 1,5 раза и на порядок его уменьшение в наиболее опасном с точки зрения прочности форм интервале 250...1000°С. Это способствует повышению точности форм и, соответственно, уменьшению отклонения размеров отливок от номинальных в 1,5...2 раза и снижению брака отливок по вине форм в 2...3 раза. Кроме того, снижение остаточной прочности форм, обработанных в растворе АБФК, после охлаждения способствует лучшей выбиваемости отливок из форм и их очистке от остатков керамики. Также отмечается улучшение качества литой поверхности.The test results show that, in comparison with the prototype, the claimed method provides an increase of 1.5 times the hot strength of ceramic molds, a decrease in the coefficient of thermal linear expansion in the range of 20 ... 1000 ° C by about 1.5 times and an order of magnitude decrease in the most dangerous from the point of view of form strength range 250 ... 1000 ° C. This helps to increase the accuracy of the molds and, accordingly, to reduce the deviation of the sizes of the castings from the nominal by 1.5 ... 2 times and reduce the marriage of castings due to the fault of the molds by 2 ... 3 times. In addition, a decrease in the residual strength of the molds processed in the ABFC solution after cooling contributes to better knockability of castings from the molds and their cleaning from ceramic residues. An improvement in the quality of the cast surface is also noted.
Учитывая повышенный комплекс физико-механических свойств керамических форм, заявленный способ изготовления керамических форм для литья по выплавляемым моделям может быть использован для получения точных ответственных отливок из черных и цветных сплавов.Given the increased complex of physicomechanical properties of ceramic molds, the claimed method of manufacturing ceramic molds for investment casting can be used to obtain accurate and responsible castings from ferrous and non-ferrous alloys.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111955/02A RU2302311C1 (en) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Method for making ceramic shell molds for casting with use of investment patterns |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006111955/02A RU2302311C1 (en) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Method for making ceramic shell molds for casting with use of investment patterns |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2302311C1 true RU2302311C1 (en) | 2007-07-10 |
Family
ID=38316615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006111955/02A RU2302311C1 (en) | 2006-04-10 | 2006-04-10 | Method for making ceramic shell molds for casting with use of investment patterns |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2302311C1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2478453C1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Method of mould making by investment patterns (versions) |
| RU2502578C1 (en) * | 2012-09-20 | 2013-12-27 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of making silica-free ceramic mould for lost-wax casting |
| RU2531335C1 (en) * | 2013-08-06 | 2014-10-20 | Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Production of ceramic casting moulds |
| RU2532765C1 (en) * | 2013-10-22 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Dusting material for manufacture of shell-type moulds as per molten out models |
| RU2547071C1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Method to make ceramic shells for casting on removed models |
| CN108994258A (en) * | 2016-05-13 | 2018-12-14 | 上海万泽精密铸造有限公司 | The preparation method of the shell of the nozzle ring casting of K403 high temperature alloy |
| RU2685827C1 (en) * | 2018-07-10 | 2019-04-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method of making a ceramic shell for casting on molten patterns |
| RU2691914C1 (en) * | 2018-12-03 | 2019-06-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method of making ceramic shell molds for casting on molten models |
-
2006
- 2006-04-10 RU RU2006111955/02A patent/RU2302311C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2478453C1 (en) * | 2011-11-16 | 2013-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Method of mould making by investment patterns (versions) |
| RU2502578C1 (en) * | 2012-09-20 | 2013-12-27 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of making silica-free ceramic mould for lost-wax casting |
| RU2531335C1 (en) * | 2013-08-06 | 2014-10-20 | Автономная некоммерческая организация высшего профессионального образования "Белгородский университет кооперации, экономики и права" | Production of ceramic casting moulds |
| RU2532765C1 (en) * | 2013-10-22 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Dusting material for manufacture of shell-type moulds as per molten out models |
| RU2547071C1 (en) * | 2013-10-22 | 2015-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Method to make ceramic shells for casting on removed models |
| CN108994258A (en) * | 2016-05-13 | 2018-12-14 | 上海万泽精密铸造有限公司 | The preparation method of the shell of the nozzle ring casting of K403 high temperature alloy |
| CN108994258B (en) * | 2016-05-13 | 2019-12-24 | 上海万泽精密铸造有限公司 | Preparation method of shell of K403 high-temperature alloy nozzle ring casting |
| RU2685827C1 (en) * | 2018-07-10 | 2019-04-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук | Method of making a ceramic shell for casting on molten patterns |
| RU2691914C1 (en) * | 2018-12-03 | 2019-06-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method of making ceramic shell molds for casting on molten models |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2302311C1 (en) | Method for making ceramic shell molds for casting with use of investment patterns | |
| CA2621005C (en) | Borosilicate glass-containing molding material mixtures | |
| US8771412B2 (en) | Refractory coating for producing mold coatings | |
| EP2950943B1 (en) | Calcium hexaluminate-containing mold and facecoat compositions and methods for casting titanium and titanium aluminide alloys | |
| JP2013180344A (en) | Mold and facecoat composition and method for casting titanium and titanium aluminide alloy | |
| CN112512721B (en) | Coating composition for reducing formaldehyde emissions | |
| JP6263264B2 (en) | Mold and facecoat composition containing silicon carbide and method for casting titanium and titanium aluminide alloy | |
| CN105658352A (en) | Method for producing lost cores or molded parts for the production of cast parts | |
| JP5068767B2 (en) | Self-flowing heat-resistant mixture | |
| EA038380B1 (en) | Use of a size composition containing an acid in the foundry industry | |
| JP6329636B2 (en) | Silicon carbide-containing mold and facecoat composition, and method for casting titanium and titanium aluminide alloy | |
| RU2603402C2 (en) | Composition of ceramic layer for making moulds and other articles | |
| US4605057A (en) | Process for producing core for casting | |
| KR101866670B1 (en) | Coating agent composition for evaporative patterns | |
| RU2375144C1 (en) | Manufacturing method of shell moulds by casted models forms | |
| JP6449644B2 (en) | Disappearance model coating composition | |
| RU2547071C1 (en) | Method to make ceramic shells for casting on removed models | |
| RU2760029C1 (en) | Method for making ceramic molds and rods according to permanent patterns | |
| RU2673872C1 (en) | Method of manufacturing easy-clean casting ceramic forms, obtained by investment patterns | |
| RU2175902C1 (en) | Mixture for manufacturing molds and rods on gypsum binder in production of nonferrous and precious alloy castings | |
| Znamenskii et al. | Investment Casting for Oil and Gas Complex | |
| JP2006175478A (en) | Slurry for mold for casting | |
| Reddy | Development of Alumino-Silicate Investment Shell Moulds to Cast 6061 Al-Alloy | |
| JPS6156751A (en) | Casting method of thin-walled casting | |
| MX2008002893A (en) | Borosilicate glass-containing molding material mixtures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090411 |