RU2048954C1 - Method of casting with use of investment patterns and with crystallization under pressure - Google Patents

Abstract

FIELD: casting production. SUBSTANCE: method comprises steps of filling a ceramic mold, had been molded beforehand and fastened over a metal receiver, by extruding a melt out of the metal receiver with the aid of a punch at temperature of crystallization beginning and by subsequent sustaining of a pressure upon the melt, in a range 0.2-0.5 MPa; performing a filling for pure metals and alloys, crystallizable in a narrow temperature range, upon their melting temperature, increased by 10 C, and for alloys, crystallizable in a wide range, at a temperature, being different from their melting temperature by ± 10^°C. EFFECT: increased yielding at making complex-configuration castings. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству, а именно к литью стали по выплавляемым моделям, и предназначен для получения тонкостенных крупногабаритных отливок высокого качества с минимальными припусками на механическую обработку в литейных цехах машиностроительных заводов. The invention relates to foundry, namely, casting steel, and is intended for thin-walled large-sized castings of high quality with minimal allowances for machining in foundries of engineering plants.

Известен способ литья по выплавляемым моделям, заключающийся в заливке форм из ковша (1). A known method of investment casting, which consists in pouring molds from the bucket (1).

Применение этого способа обеспечивает получение из любых литейных сплавов сложных по форме отливок весом от нескольких граммов до десятков килограммов. Известный способ литья имеет большое распространение, но имеет ряд существенных недостатков, основными из них являются: ограничение по толщине стенки отливки (1-2) мм, ограничение температуры формы и температуры металла, большой расход металла на питающую систему, сложность регулирования скорости заполнения литейной формы металлом, нестабильность механических свойств. The application of this method provides for the production of castings of complex shape from any gram alloy to a weight of several grams to tens of kilograms. The known method of casting is widespread, but has a number of significant drawbacks, the main ones are: limiting the thickness of the casting wall (1-2) mm, limiting the temperature of the mold and the temperature of the metal, the large consumption of metal on the feed system, the difficulty of controlling the speed of filling the mold metal, instability of mechanical properties.

Наиболее близким к заявленному является способ литья под низким давлением в керамические формы. Closest to the claimed is a method of molding under low pressure in ceramic molds.

Особенность литья под низким давлением в керамические формы заливка в неподогретые формы. Заполнение расплавом ненагретой формы приводит к растрескиванию последней вследствие возникновения термического и гидравлического ударов, а также низкой прочности оболочки. Растрескивание начинается при давлении 4,0-5,9 кгс/см² на расплав, хотя такое давление обеспечивает качественное изготовление тонкостенных отливок. Оболочковую форму после прокалки устанавливают в цилиндрическую неразъемную опоку литниковой воронкой вниз и уплотняют ее слоем жидкостекольной смеси толщиной до 30 мм, после этого в опоку засыпают сухой песок не ниже ее верхнего уровня на 30 мм. Верхнюю часть формы также заформовывают жидкостекольной смесью. Между металлопроводом и литниковой воронкой формы устанавливают фильтрующие сетки из стеклоткани.Feature of low pressure casting into ceramic molds is casting into unheated molds. Filling the melt with an unheated form leads to cracking of the latter due to thermal and hydraulic shock, as well as low strength of the shell. Cracking begins at a pressure of 4.0-5.9 kgf / cm ² per melt, although this pressure provides high-quality production of thin-walled castings. After calcination, the shell mold is installed in a cylindrical one-piece flask with a gate funnel down and compacted with a layer of liquid-glass mixture up to 30 mm thick, after which dry sand is poured into the flask not lower than its upper level by 30 mm. The upper part of the mold is also molded with a liquid glass mixture. Between the metal wire and the gate of the mold, filter mesh made of fiberglass is installed.

Недостатками этого способа являются: ограниченное применение метода, преимущественно область легкоплавких сплавов; наличие металлопровода, имеющего низкую стойкость для сплавов с высокой температурой плавления; увеличение веса литниково-питающей системы из-за увеличенного диаметра стояка (100 мм и выше); сложность управления температурным процессом литья, так как для поддержания необходимой постоянной температуры расплава перед заполнением формы необходим подогрев расплава в течение некоторого промежутка времени после слива остатков охлажденного расплава из стояка, а следовательно, и дополнительные затраты электроэнергии; постоянное ухудшение качества металла отливки от первоначального цикла литья к последующим из-за загрязнения расплава газами и неметаллическими включениями; сложная система автоматического управления давлением и продолжительностью заполнения формы. The disadvantages of this method are: limited application of the method, mainly the field of low-melting alloys; the presence of a metal wire having a low resistance for alloys with a high melting point; weight gain of the gate-feeding system due to the increased diameter of the riser (100 mm and above); the complexity of controlling the temperature of the casting process, since in order to maintain the necessary constant temperature of the melt before filling the mold, it is necessary to heat the melt for a certain period of time after the remnants of the cooled melt are drained from the riser, and consequently, additional energy costs; a constant deterioration in the quality of the casting metal from the initial casting cycle to the subsequent ones due to contamination of the melt with gases and non-metallic inclusions; complex system of automatic control of pressure and duration of filling the form.

Целью изобретения является получение отливок сложной конструкции из различных сплавов и повышение выхода годного литья. The aim of the invention is to obtain castings of complex design from various alloys and increase the yield of casting.

Цель достигается тем, что предварительно заформованную керамическую форму закрепляют на верхнем столе над металлоприемником, а выравнивание расплава осуществляют при помощи пуансона, причем выдавливание производят при температуре начала кристаллизации сплава и последующего поддержания давления на расплав в пределах 0,3-0,5 МПа, до затвердевания отливки, а скорость и продолжительность заполнения формы регулируют весовым расходом расплава в пределах 2-5 кг/с. Для повышения выхода годного литья металлов и сплавов, кристаллизующихся при постоянной температуре или в узком интервале температур, заливку производят при температуре, равной температуре ликвидус +210^оС данного расплава, а сплав с широким интервалом кристаллизации от температуры ликвидус ± 10^оС.The goal is achieved in that the preformed ceramic mold is fixed on the upper table above the metal receiver, and the melt is aligned using a punch, and extrusion is carried out at the temperature at which crystallization of the alloy begins and the pressure on the melt is maintained within 0.3-0.5 MPa, to solidification of the casting, and the speed and duration of filling the mold is regulated by the mass flow rate of the melt in the range of 2-5 kg / s To increase the yield of casting of metals and alloys crystallizing at a constant temperature or in a narrow temperature range, casting is performed at a temperature equal to the liquidus temperature +210 ^о С of this melt, and the alloy with a wide crystallization range from the liquidus temperature is ± 10 ^о С.

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа. The drawing shows a diagram of the implementation of the proposed method.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Подготовку формы проводят по двум вариантам: с сухим или с жидкоподвижным наполнителем. The preparation of the form is carried out in two ways: with dry or with liquid-filled filler.

Керамическую форму, изготовленную по серийной технологии, а именно с суспензией на основе дистенсиллиманите и обсыпкой электрокорундом при формовке с сухим наполнителем, предварительно прокаливали при 950^оС в течение 2-4 ч, затем после охлаждения устанавливали в контейнер и засыпали сухим наполнителем шамотным порошком или порошком боя электрокорундовых корок, верхний слой формовали жидкостекольной смесью на основе шамота или боя электрокорундовых корок.Ceramic form made by standard technology, namely based suspension distensillimanite electrocorundum and dusting when forming a dry excipient, previously calcined at 950 ^{° C} for 2-4 hours, then after cooling was set in a container and covered with dry powder or filler fireclay powder of electrocorundum crust battle, the top layer was molded with a liquid-glass mixture based on fireclay or electrocorundum crust battle.

При формовке с жидкоподвижным наполнителем керамическую форму 2, установленную в контейнер 1, заливали жидкоподвижным наполнителем заподлицо с кромками контейнера. После естественного затвердевания жидкого наполнителя 3 осуществляли прокалку форм по режиму: нагрев: до 300^оС 3 ч; 450^оС 1 ч; 580^оС 2 ч; 680^оС 2 ч; 950^оС 2-4 ч.When molding with liquid-filled filler, the ceramic mold 2 installed in the container 1 was filled with the liquid-filled filler flush with the edges of the container. After solidification of the liquid natural filler 3 forms calcination was performed under the regime: heating up to 300 ^{° C} for 3 hours; 450 ^about With 1 h; 580 ° C. ^for 2 hours; 680 ^{C for} 2 hours; 950 ^{° C} 2-4 hours.

Итого: 10-12 ч. Total: 10-12 hours

Охлаждение до температуры 20-300^оС.Cooling to a temperature of 20-300 ^about C.

Состав жидкоподвижного наполнителя, Цемент марки 300 9-12
Бой электрокорундовых
корок или отходы шамот- ного порошка 63-60 Вода Остальное.The composition of the fluid-filled filler, Cement brand 300 9-12
Electrocorundum fight
crusts or waste of chamotte powder 63-60 Water Else.

Пуансоны 4 и металлоприемники 8 облицовывали жидкостекольной смесью. После облицовки пуансона в металлоприемники устанавливали в сушильные камеры для нагрева их до 300^оС в течение не менее 0,5 ч, после чего их применяли для заливки.Punches 4 and metal detectors 8 were lined with a liquid-glass mixture. After lining the punch in metal detectors, they were installed in drying chambers to heat them to 300 ^° C for at least 0.5 hours, after which they were used for pouring.

Плавку стали ВНЛ-3 и ЭИ 268Л проводили по серийной технологии в индукционной печи ИСТ-2016 с магнезитовой футеровкой, позиции 5, 7 огнеупорные облицовки. VNL-3 and EI 268L steel was melted according to serial technology in the IST-2016 induction furnace with magnesite lining, refractory lining 5, 7.

Контейнер 1 с формой 2 закрепляли к верхнему столу установки. На нижний стол устанавливали металлоприемник 8, в который заливали жидкую сталь, на поверхность расплава устанавливали пуансон, затем нижний стол с помощью гидроцилиндра поднимали металлоприемник до соприкосновения с торцом контейнера, который, упираясь в пуансон, создавал давление на расплав в металлоприемнике и выдавливал его через заливочное отверстие 6 в полость керамической формы 2. Давление на расплав сохранялось до конца затвердевания отливки с некоторым запасом, т. е. давали выдержку от 60 до 80 с, затем при движении нижнего стола установки вниз происходил отрыв остатка металла в металлоприемнике от литниковой системы формы. Время выдержки под давлением подобрано таким образом, что при движении стола вниз разрыв всегда происходит по заливочному отверстию в пуансоне. После этого удаляли с нижнего стола установки металлоприемник и пуансон и отправляли их на участок выбивки для следующего цикла, а с верхнего стола установки снимали контейнер с формой и отправляли его на выбивку. Далее цикл повторяется. The container 1 with the form 2 was fixed to the upper table of the installation. A metal detector 8 was installed on the lower table, into which molten steel was poured, a punch was installed on the melt surface, then the lower table was raised with the help of a hydraulic cylinder to touch the end of the container, which, resting against the punch, created pressure on the melt in the metal receiver and squeezed it through the casting hole 6 into the cavity of the ceramic mold 2. The pressure on the melt was maintained until the end of the solidification of the casting with a certain margin, that is, a shutter speed of 60 to 80 s was given, then when the lower table moved tanovki down there was a separation of the remainder of the metal in the metal receiver from the gating system form. The exposure time under pressure is selected in such a way that when the table moves down, the gap always occurs along the filling hole in the punch. After that, the metal receiver and punch were removed from the lower table of the installation and sent to the knockout area for the next cycle, and the container with the mold was removed from the upper table of the installation and sent to the knockout. Next, the cycle repeats.

Claims (2)

1. СПОСОБ ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ С КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включающий выдавливание расплава из металлоприемника, облицованного огнеупорным материалом, в полость заформованной керамической формы, размещенной над металлоприемником, и выдержку под давлением до конца затвердевания, отличающийся тем, что, с целью получения отливок сложной конфигурации из различных сплавов, предварительно заформованную керамическую форму закрепляют на верхнем столе над металлоприемником, а выдавливание расплава осуществляют при помощи пуансона, причем выдавливание производят при температуре начала кристаллизации сплава и последующем поддержании давления на расплав в пределах 0,3 0,5 МПа до затвердевания отливки, а скорость и продолжительность заполнения формы регулируют массовым расходом расплава в пределах 2 5 кг/с. 1. METHOD FOR CASTING BY SALES OUT WITH CRYSTALLIZATION UNDER PRESSURE, including extrusion of the melt from the metal receiver, lined with refractory material, into the cavity of the molded ceramic mold placed above the metal receiver, and holding under pressure to the end of solidification, which differs from configurations of various alloys, a preformed ceramic mold is fixed on the upper table above the metal receiver, and the melt is extruded using a poin it, the extrusion is performed at initiation temperature of the alloy and subsequent crystallization maintaining the pressure on the melt in the range 0.3 to 0.5 MPa solidification, and the rate and duration of the mold filling regulate the melt mass flow rate in the range of 2 to 5 kg / s. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного при заполнении керамических форм чистыми металлами или сплавами, кристаллизующимися при постоянной температуре или в узком интервале температур, заливку производят при температуре, равной температуре ликвидуса +10^oС данного расплава, а сплавы с широким интервалом кристаллизации - от температуры ликвидус ± 10^oС.2. The method according to claim 1, characterized in that, in order to increase the yield when filling ceramic forms with pure metals or alloys that crystallize at a constant temperature or in a narrow temperature range, pouring is carried out at a temperature equal to liquidus temperature + 10 ^o С this melt, and alloys with a wide crystallization range - from liquidus temperature ± 10 ^o C.

Images