RU2371278C2 - Способ получения отливок и устройство для его реализации - Google Patents
Способ получения отливок и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2371278C2 RU2371278C2 RU2007144622/02A RU2007144622A RU2371278C2 RU 2371278 C2 RU2371278 C2 RU 2371278C2 RU 2007144622/02 A RU2007144622/02 A RU 2007144622/02A RU 2007144622 A RU2007144622 A RU 2007144622A RU 2371278 C2 RU2371278 C2 RU 2371278C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- shell
- flask
- casting
- filler
- heat
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства. Изготавливают керамическую оболочку, облицовывают отдельные участки оболочки теплоизоляционным огнеупорным войлоком. В опоку устанавливают съемный контейнер, в котором размещают часть оболочки с рабочей полостью отливки и заформовывают чугунной или стальной дробью, обладающей повышенной термоаккумулирующей способностью. Формуют оболочку в целом в опоке графитовой или шамотной крошкой. Подогревают заформованную оболочку до температуры 900-1050°С, сливают расплав в оболочку в вакууме, извлекают опоку с отливкой на воздух. Достигается снижение пористости отливок с мелкозернистой равноосной макроструктурой. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения и предназначено преимущественно для получения методом литья по выплавляемым моделям из жаропрочных никелевых сплавов заготовок турбинных лопаток с регламентированной равноосной макроструктурой и плотностью.
Известен способ получения отливок по выплавляемым моделям, заключающийся в изготовлении огнеупорной керамической оболочки с сообщающимися полостями рабочей части отливки, заливочной воронки, прибыли и элементов литниково-питающей системы, заформовывание оболочки твердеющим опорным наполнителем в опоке без дна, когда после затвердевания наполнителя жестко консолидированную с ним оболочку извлекают из опоки, подогревают и заливают расплавленным металлом (В.Н.Иванов, С.А.Казеннов, Б.С.Курчман и др., «Литье по выплавляемым моделям», Москва, «Машиностроение», 1984, стр.233-234).
Недостаток способа связан с повышенной жесткостью наполнителя, препятствующей усадке отливок и приводящей к возникновению в ней пор и трещин. К недостаткам также относится ограниченность возможностей управления температурным полем отливки при кристаллизации расплава, что не позволяет получить металл отливок с заданной первичной структурой и свойствами.
Наиболее близким к заявляемому и выбранному в качестве прототипа является способ получения методом литья по выплавляемым моделям отливки турбинной лопатки, состоящий в изготовлении керамической оболочки, облицовывании оболочки гибким теплоизоляционным огнеупорным волокном, толщина которого изменяется по высоте оболочки, подогреве облицованной оболочки при температуре 1000°С, установке подогретой оболочки на засыпанное холодным или подогретым огнеупорным или сыпучим металлическим материалом дно холодной камеры (опоки), заливке расплавленного металла в оболочку, выдержке в течение ~15 минут оболочки в охлаждаемом контейнере до завершения кристаллизации металла, извлечении оболочки с отливкой из контейнера и полном охлаждении на воздухе (патент РФ №2142352, В22С 9/02). Недостатком этого способа является необходимость изготовления толстостенных керамических оболочковых форм, т.к. без опорного наполнителя при сливе металла в тонкостенную оболочку происходит ее раздутие и даже разрушение. Увеличение толщины оболочки повышает ее жесткость, что приводит к затрудненной усадке отливки и связанным с этим дефектам - порам и трещинам. Кроме этого, изготовление толстостенных оболочек требует повышенного расхода дорогостоящих связующих и обсыпочных материалов. При переносе из печей подогрева в вакуумные плавильно-заливочные печи облицованных оболочек из-за их малой термоаккумуляции происходит существенная потеря тепла, что не позволяет выполнить тонкие кромки лопаток. Если компенсировать эти потери тепла перегревом сливаемого в оболочковую форму металла, то образуется крупнозернистая пористая отливка.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является получение отливок лопаток с мелкозернистой равноосной макроструктурой, снижение пористости отливок.
Для решения поставленной задачи способ получения отливок турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов включает изготовление керамической оболочки с сообщающимися полостями рабочей части отливки, заливочной воронки, прибыли и элементов литниково-питающей системы, облицовывание отдельных участков оболочки теплоизоляционным огнеупорным войлоком, заформовывание оболочки в целом в опоке холодным сыпучим наполнителем, подогрев заформованной оболочки до температуры 900-1050°С, слив расплава в горячую оболочку в вакууме, извлечение из печи опоки с отливкой на воздух.
В процессе заформовывания в опоку устанавливают съемный контейнер, фиксируемый в полости опоки сыпучим наполнителем. В контейнере размещают часть оболочки с рабочей полостью отливки и заформовывают наполнителем с повышенной термоаккумулирующей способностью, например, чугунной или стальной дробью. Контейнер выполнен из графита или из листовой углеродистой стали с покрытием на основе кремнезема и корунда.
Сыпучий наполнитель с повышенной термоаккумулирующей способностью интенсивно отбирает тепло, привносимое в систему заливаемым металлом, когда у внутренней стенки оболочки с рабочей полостью температура повышается до ~1400°С. За счет интенсивного отбора тепла повышается скорость кристаллизации металла и происходит измельчение макрозерен и дендритов. Снижение пористости отливок обусловлено тем, что крупные поры и рыхлоты остаются в прибыльной части оболочки, поскольку она заформована сыпучим наполнителем с более низкой термоаккумулирующей способностью, и металл прибыли кристаллизуется в последнюю очередь.
Таким образом, предлагаемый способ получения отливок позволяет решить поставленную задачу путем достижения следующего технического результата, а именно получение отливок лопаток с мелкозернистой равноосной макроструктурой и снижение пористости отливок за счет применения для формовки части оболочки с рабочей полостью отливки сыпучего наполнителя с повышенной термоаккумулирующей способностью.
Новым в заявляемом изобретении является то, что в процессе заформовывания в опоку устанавливают съемный контейнер, фиксируемый в полости опоки сыпучим наполнителем. В контейнере размещают часть оболочки с рабочей полостью отливки и заформовывают наполнителем с повышенной термоаккумулирующей способностью, например чугунной или стальной дробью. Контейнер выполнен из графита или из листовой углеродистой стали с покрытием на основе кремнезема и корунда.
Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности "новизна".
Анализ каждого из отличительных признаков показал, что установка съемного контейнера, фиксируемого в полости опоки сыпучим наполнителем, размещение в контейнере части оболочки с рабочей полостью отливки и заформовывание наполнителем с повышенной термоаккумулирующей способностью, например чугуной или стальной дробью, выполнение контейнера в опоке из графита или из листовой углеродистой стали с покрытием на основе кремнезема и корунда не выявлено из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Разработано два варианта реализации способа. Первый с подогревом заформованной оболочки в вакуумной плавильно-заливочной установке, а второй - при подогреве вне вакуумной установки в отдельной печи подогрева в воздушной атмосфере.
Способ реализуется с помощью устройства, схематично представленного на фиг.1. Устройство содержит опоку 1 с дном и стенками, съемный контейнер 2, фиксируемый в полости опоки сыпучим опорным наполнителем 3 и вмещающий в себя часть оболочки 5 с рабочей полостью отливки, заформованную другим опорным наполнителем 4 с повышенной термоаккумулирующей способностью. На фиг.1 показаны также полоса 6 теплоизоляционного войлока, облицовывающая участок оболочки у тонкой кромки отливки, войлочный разделитель 7 двух типов наполнителей 3 и 4, участки оболочки с полостями прибыли 8 и заливочной воронки 9 с крышкой 10, закрывающей воронку при заформовывании оболочки.
В первом варианте реализации способа при подогреве заформованной оболочки в вакуумной плавильно-заливочной установке используется графитовая опока 1 с графитовой крошкой в качестве наполнителя 3.
Во втором варианте реализации способа при подогреве оболочки вне вакуумной плавильно-заливочной установки опока 1 выполнена из жаростойкой стали, а наполнителем 3 служит шамотная крошка.
В обоих вариантах наполнителем 4 является чугуная или стальная дробь, а материалом внутреннего контейнера для дроби является графит или стальной лист из углеродистой стали с покрытием на основе кремнезема и корунда.
Изобретение поясняется также фиг.2 и фиг.3.
На фиг.2 схематично представлена опока 1 и съемный контейнер 2 на стадии установки и фиксации наполнителем 3 контейнера 2, закрываемого крышкой 11, в опоке 1. Фиг.3 изображает стадию заформовывания в контейнере 2 чугунной или стальной дробью 4 части оболочки 5 с рабочей полостью отливки и наклеенной облицовочной теплоизоляционной войлочной полоской 6 у тонкой кромки отливки, а также установки войлочного огнеупорного разделителя 7 двух разносортных наполнителей. После доформовывания в опоке 1 наполнителем 3 оболочки до верхней кромки заливочной воронки (фиг.1) опока 1 с оболочкой 5 передается для осуществления операций нагрева до температуры 900-1050°С и слива в вакууме в нагретую оболочку расплава никелевого сплава, разогретого до заданной техпроцессом температуры. После извлечения на воздух и выдержки отливки в заформованной оболочке в течение времени, исключающего деформацию отливки и возникновение в металле закалочных напряжений, производят расформовку, освобождают отливку от керамики, отрезают ее рабочую часть и осуществляют контроль качества литой заготовки лопатки.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод о том, что предложенное устройство технически реализуется.
Следовательно, предлагаемое решение соответствует критерию патентоспособности изобретения "промышленная применимость".
Claims (3)
1. Способ получения отливок турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов, 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, отличающийся тем, что при формовке в опоку устанавливают съемный контейнер и фиксируют его сыпучим опорным наполнителем, размещают в контейнере часть оболочки с рабочей полостью отливки и формуют ее наполнителем с повышенной термоаккумулирующей способностью.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя с повышенной термоаккумулирующей способностью используют чугунную или стальную дробь.
3. Устройство для получения отливок турбинных лопаток из жаропрочных никелевых сплавов, содержащее опоку и оболочку, отличающееся тем, что в опоке размещен съемный контейнер, фиксируемый опорным наполнителем, при этом контейнер выполнен из графита или из листовой углеродистой стали с покрытием на основе кремнезема и корунда.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007144622/02A RU2371278C2 (ru) | 2007-11-22 | 2007-11-22 | Способ получения отливок и устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007144622/02A RU2371278C2 (ru) | 2007-11-22 | 2007-11-22 | Способ получения отливок и устройство для его реализации |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007144622A RU2007144622A (ru) | 2009-05-27 |
RU2371278C2 true RU2371278C2 (ru) | 2009-10-27 |
Family
ID=41022938
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007144622/02A RU2371278C2 (ru) | 2007-11-22 | 2007-11-22 | Способ получения отливок и устройство для его реализации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2371278C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2505376C1 (ru) * | 2012-06-05 | 2014-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") | Способ изготовления форм для литья по выплавляемым моделям |
RU2635983C1 (ru) * | 2016-07-21 | 2017-11-17 | Акционерное общество "Спецмагнит" | Комбинированная литейная форма для получения столбчатой структуры в изделиях из магнитотвердых материалов типа Al-Ni-Co-Ti-Fe |
RU2714788C1 (ru) * | 2019-06-03 | 2020-02-19 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ изготовления литых прутковых заготовок из жаропрочных сплавов на никелевой основе |
-
2007
- 2007-11-22 RU RU2007144622/02A patent/RU2371278C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ШКЛЕННИК Я.И. и др. Литье по выплавляемым моделям. - М.: Машиностроение, 1984, с.232-234. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2505376C1 (ru) * | 2012-06-05 | 2014-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" (ФГУП "ГКНПЦ им. М.В. Хруничева") | Способ изготовления форм для литья по выплавляемым моделям |
RU2635983C1 (ru) * | 2016-07-21 | 2017-11-17 | Акционерное общество "Спецмагнит" | Комбинированная литейная форма для получения столбчатой структуры в изделиях из магнитотвердых материалов типа Al-Ni-Co-Ti-Fe |
RU2714788C1 (ru) * | 2019-06-03 | 2020-02-19 | Акционерное общество "Металлургический завод "Электросталь" | Способ изготовления литых прутковых заготовок из жаропрочных сплавов на никелевой основе |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007144622A (ru) | 2009-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4033401A (en) | Precision casting process | |
EP2921244A1 (en) | Method of the directional solidification of the castings of gas turbine blades and a device for producing the castings of gas turbine blades of the directional solidified and monocrystalline structure | |
EP1375034A2 (en) | Method and apparatus for directional solidification of a metal melt | |
CN102978539A (zh) | 一种柱状晶铝镍钴永磁合金的配料及制备方法 | |
CN105583366A (zh) | 一种薄壁高温合金浮动壁瓦片的精密铸造方法 | |
RU2371278C2 (ru) | Способ получения отливок и устройство для его реализации | |
RU2572118C1 (ru) | Способ изготовления комбинированных оболочковых форм по выплавляемым моделям для получения отливок из жаропрочных сплавов с направленной и монокристаллической структурами | |
CN113458366A (zh) | 一种反重力效应单晶高温合金定向凝固生长设备及其应用 | |
CN104874736B (zh) | 快拆式熔模铸造工艺 | |
CN100406161C (zh) | 一种定向凝固铸造方法 | |
CN111136243B (zh) | 陶瓷/金属复合层的铸造方法 | |
RU2744601C2 (ru) | Печь с охлаждением для направленного затвердевания и способ охлаждения с применением такой печи | |
CN104923735B (zh) | 熔模快速铸造工艺 | |
CN105478671A (zh) | 一种铝合金熔模精密铸造微震浇注工艺 | |
US11235379B2 (en) | Foundry process with hot mold casting | |
RU151566U1 (ru) | Литейная форма для изготовления железнодорожного колеса | |
CN208483212U (zh) | 一种真空吸铸内浇道快速凝固的壳型结构 | |
CN110315033A (zh) | 用于铸造单晶叶片的陶瓷模壳及其制造方法 | |
RU2623941C2 (ru) | Способ получения направленной кристаллизацией крупноразмерных отливок из жаропрочных сплавов | |
RU2142352C1 (ru) | Способ изготовления отливки по выплавляемым моделям | |
CN220112284U (zh) | 一种具有陶瓷内衬的合金浇注模具 | |
US4667726A (en) | Method of and apparatus for immersion casting | |
SU1424964A1 (ru) | Способ получени отливок направленной кристаллизацией | |
RU2532750C1 (ru) | Способ изготовления отливок по выплавляемым моделям | |
SU977108A1 (ru) | Способ изготовлени отливок направленным затвердеванием |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101123 |