RU2675675C1 - Способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям - Google Patents
Способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям Download PDFInfo
- Publication number
- RU2675675C1 RU2675675C1 RU2017137463A RU2017137463A RU2675675C1 RU 2675675 C1 RU2675675 C1 RU 2675675C1 RU 2017137463 A RU2017137463 A RU 2017137463A RU 2017137463 A RU2017137463 A RU 2017137463A RU 2675675 C1 RU2675675 C1 RU 2675675C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- layer
- alloying
- models
- additives
- Prior art date
Links
- 238000005275 alloying Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 230000004048 modification Effects 0.000 title description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 title description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229920006248 expandable polystyrene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000004794 expanded polystyrene Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C3/00—Selection of compositions for coating the surfaces of moulds, cores, or patterns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C9/00—Moulds or cores; Moulding processes
- B22C9/02—Sand moulds or like moulds for shaped castings
- B22C9/04—Use of lost patterns
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для изготовления отливок из сталей, чугунов, цветных металлов и их сплавов с применением технологии литья по газифицируемым моделям. В процессе изготовления моделей пресс-форму послойно заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола слоем, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул, сверху каждого слоя добавляют модификаторы или легирующие добавки слоем, толщина которого соответствует фракции частиц добавок, после чего производят окончательное вспенивание гранул в пресс-формах с получением модели. Изобретение позволяет получать модели из пенополистирола в пресс-формах с требуемым равномерным или градиентным содержанием и распределением модификаторов и легирующих добавок. 4 з.п. ф-лы, 4 пр.
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для модифицирования и легирования отливок из сталей, чугунов, цветных металлов и их сплавов с применением технологии литья по газифицируемым моделям.
Из уровня техники известен способ получения отливок литьем по газифицируемым моделям, включающий получение моделей в пресс-формах путем нанесения на предварительно вспененные гранулы пенополистирола модификаторов или легирующих добавок в виде краски, последующей сушки, засыпки их в пресс-форму и окончательное вспенивание, сборку моделей в модельный блок, окрашивание модельного блока газопроницаемой антипригарной краской, размещение модельного блока в опоке, заполнение его несвязанным формовочным материалом, уплотнение его вибрацией, герметизацию и вакуумирование опоки, заливку металла (RU 2048953 C1, В22С 7/02, 27.11.1995). Недостатком данного способа является сложность получения качественных моделей, поскольку предварительно вспененные гранулы пенополистирола после окраски легирующим покрытием и последующей сушки утрачивают (частично или полностью) способность к последующему увеличению их объема при окончательном вспенивании в пресс-формах. Также значительное количество легирующих и модифицирующих элементов в объеме моделей может стать причиной возникновения различных дефектов в отливках (рыхлости, усадочные раковины, непроливы и др.).
Из уровня техники известен способ введения модификаторов и легирующих добавок при литье по газифицируемым моделям, включающий изготовление моделей из пенополистирола в пресс-формах, которые заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола, окрашенными легирующими элементами, с добавкой неокрашенных предварительно вспененных гранул в количестве от 2 до 94% по объему (RU 2427442 C1, В22С 7/02, В22С 9/04, 27.08.2011). Недостатком данного способа является сложность получения отливок с равномерно распределенными модификаторами и легирующими добавками, поскольку технически сложно заполнить объем пресс-формы так, чтобы окрашенные гранулы оказались равномерно распределенными.
Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления отливок литьем по газифицируемым моделям, включающий получение моделей из пенополистирола в пресс-формах путем заполнения их предварительно вспененными гранулами пенополистирола диаметром 3-5 мм слоем толщиной 8-10 мм, с добавлением сверху слоя добавок модифицирующих или легирующих в виде гранул, пудры, порошка или кусков толщиной 1-2 мм и окончательное вспенивание гранул пенополистирола с получением модели, сборку моделей в модельный блок, окрашивание блока противопригарным покрытием, сушку, размещение модельного блока в опоке, заполнение его опорным материалом, герметизацию, вакуумирование и заливку металла (RU 2619548 С2, В22С 3/00, 16.05.2017). Недостатком данного способа является узкая область его применения, поскольку он не пригоден для изготовления моделей небольшого размера из предварительно вспененных гранул пенополистирола размером менее 3-5 мм. Результат модифицирования или легирования определяется, наряду с составом и количеством добавок, также габаритами отливки, поэтому для обеспечения максимального эффекта требуется в каждом конкретном случае использование добавок различной фракции и толщины их слоя. Вышеприведенный способ не позволяет в полной мере реализовать эффективное модифицирование и легирование применительно к отливкам различных габаритов.
Все это снижает универсальность способа.
Предлагаемый способ является более универсальным по отношению к прототипу.
Повышение универсальности предлагаемого способа выражается в возможности получения моделей из пенополистирола в пресс-формах с требуемым (равномерным либо градиентным) содержанием и распределением модификаторов или легирующих добавок.
Способ осуществляется следующим образом.
В процессе изготовления моделей пресс-форму послойно заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола слоем, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул, сверху каждого слоя добавляют модификаторы или легирующие добавки слоем, толщина которого соответствует фракции частиц добавок, после чего производят окончательное вспенивание гранул в пресс-формах с получением модели. В зависимости от геометрии модели, ее габаритных размеров и требуемых свойств отливки, выбирается количество и толщина слоев модификаторов и легирующих добавок. Для получения более плотной модели способ предусматривает добавление предварительно вспененных гранул пенополистирола слоем, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул, на верхний слой модификаторов и легирующих добавок при заполнении пресс-формы. В зависимости от габаритов отливки и сродства расплава к введенным компонентам, способ предусматривает вводить модифицирующие или легирующие добавки в виде порошков, пудры, кусков, гранул. Для локального модифицирования и легирования отливки способ предусматривает производить добавку модификаторов и легирующих добавок не по всей поверхности слоя предварительно вспененных гранул пенополистирола, а локально, в один или несколько участков, при этом площадь добавок должна составлять не менее 0,1% площади слоя предварительно вспененных гранул. Если площадь добавок составит менее 0,1%, то модифицирование и легирование отливок может оказаться неэффективным. С целью создания градиента легированных слоев в отливках способ предусматривает добавление поверх слоя предварительно вспененных гранул модификаторов и легирующих добавок в различных сочетаниях с разной фракцией.
После заполнения объема пресс-формы предварительно вспененными гранулами пенополистирола с добавкой модификаторов и легирующих добавок, она помещается в автоклав или другое доступное оборудование для окончательного вспенивания гранул пенополистирола путем теплового воздействия. Полученные модели извлекают из пресс-формы и при необходимости производят их сушку. Введенные в объем модификаторы и легирующие добавки оказываются прочно фиксированными в модели. Затем модели собирают в модельные блоки, окрашивают противопригарным покрытием и сушат. Сухие модельные блоки используют при изготовлении отливок, заливая их металлическими расплавами.
Примеры конкретного исполнения:
Пример 1. Цилиндрическую пресс-форму диаметром 30 мм и высотой 50 мм послойно заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола диаметром 0,5-0,8 мм, слоем 3-5 мм. Сверху каждого слоя предварительно вспененных гранул добавляли ферротитан ФТ 70 (70%) в виде порошка, фракцией 0,1 мм, слоем 0,5-1,0 мм. Полученные модели заливали расплавом серого чугуна СЧ 15. Отливки содержали карбидные составляющие титана высокой твердости (1030-1042 HV), что позволило обеспечить сочетания свойств пластичная матрица - твердые включения.
Пример 2. То же, что в примере 1, только пресс-форму заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола диаметром 0,5-0,8 мм, слоем, толщина которого соответствовала размеру гранул, поверх гранул добавляли порошкообразный ферротитан ФТ 70, фракцией 0,1 мм, слоем ~0,5 мм. Аналогично формировали второй слой, содержащий гранулы и ферротитан, остальное пространство пресс-формы заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола без введения порошкообразных добавок. Отливки из серого чугуна СЧ 15 имели поверхностный слой высокой твердости, а основа соответствовала серому чугуну.
Пример 3. То же, что в примере 1, только в качестве легирующей добавки применяли порошок сажи (элементарного углерода), введенного на слой предварительно вспененных гранул пенополистирола диаметром 3-5 мм, слоем 0,5-1,0 мм. Толщина слоя предварительно вспененных гранул пенополистирола, добавленного в пресс-форму поверх слоя сажи, составляла 5-8 мм. Модели заливали расплавом стали 40X13. Полученные отливки содержали значительное количество карбидных составляющих железа и хрома (твердостью 690-920 HV), что позволило повысить их твердость.
Пример 4. То же, что в примере 1, только в качестве модифицирующей добавки применяли порошкообразный карбид кремния, фракцией 0,2-0,4 мм, а модели заливали алюминиевым сплавом Д16. Полученные отливки содержали распределенные частицы карбида кремния, что позволило улучшить их структуру, по сравнению с литым образцом, изготовленным без введения добавок.
Claims (5)
1. Способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям, включающий изготовление моделей из пенополистирола в пресс-формах и последующую их заливку металлическим расплавом, отличающийся тем, что при изготовлении моделей пресс-форму послойно заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола слоем, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул, сверху каждого слоя добавляют модификаторы или легирующие добавки слоем, толщина которого соответствует фракции частиц добавок, после чего производят окончательное вспенивание гранул в пресс-формах с получением модели.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на слой добавок модифицирующих или легирующих в верхней части пресс-формы добавляют слой предварительно вспененных гранул пенополистирола, минимальная толщина которого соответствует размерам гранул.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что модифицирующие или легирующие добавки добавляют локально по меньшей мере на один участок поверхности предварительно вспененных гранул пенополистирола при площади добавок, составляющей не менее 0,1% площади слоя предварительно вспененных гранул.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что для создания градиента легированных слоев в отливке модифицирующие или легирующие добавки вводят в различных сочетаниях с разной фракцией.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что модифицирующие или легирующие добавки вводят в виде порошков, пудры, кусков, гранул.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137463A RU2675675C1 (ru) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | Способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017137463A RU2675675C1 (ru) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | Способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2675675C1 true RU2675675C1 (ru) | 2018-12-21 |
Family
ID=64753605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017137463A RU2675675C1 (ru) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | Способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2675675C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744688C1 (ru) * | 2020-01-10 | 2021-03-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Способ модифицирования и легирования отливок при формообразовании литьем по газифицируемым моделям |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1434344A (en) * | 1972-04-26 | 1976-05-05 | Quraishi A H | Casting processes utilising expendable or lost patterns |
| RU2048953C1 (ru) * | 1992-04-29 | 1995-11-27 | Виктор Юрьевич Пирайнен | Газифицируемая модель для литых заготовок режущего инструмента и пресс-форма для ее изготовления |
| EP0899038B1 (en) * | 1997-08-28 | 2003-09-24 | General Motors Corporation | Process for lost foam casting of aluminium with coated pattern |
| RU2427442C1 (ru) * | 2010-03-19 | 2011-08-27 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики Уральского отделения РАН | Способ введения модификаторов и легирующих добавок при литье по газифицируемым моделям |
| RU2619548C2 (ru) * | 2015-10-19 | 2017-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" | Способ изготовления отливок литьем по газифицируемым моделям |
-
2017
- 2017-10-25 RU RU2017137463A patent/RU2675675C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1434344A (en) * | 1972-04-26 | 1976-05-05 | Quraishi A H | Casting processes utilising expendable or lost patterns |
| RU2048953C1 (ru) * | 1992-04-29 | 1995-11-27 | Виктор Юрьевич Пирайнен | Газифицируемая модель для литых заготовок режущего инструмента и пресс-форма для ее изготовления |
| EP0899038B1 (en) * | 1997-08-28 | 2003-09-24 | General Motors Corporation | Process for lost foam casting of aluminium with coated pattern |
| RU2427442C1 (ru) * | 2010-03-19 | 2011-08-27 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной механики Уральского отделения РАН | Способ введения модификаторов и легирующих добавок при литье по газифицируемым моделям |
| RU2619548C2 (ru) * | 2015-10-19 | 2017-05-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные технологии" | Способ изготовления отливок литьем по газифицируемым моделям |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2744688C1 (ru) * | 2020-01-10 | 2021-03-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук | Способ модифицирования и легирования отливок при формообразовании литьем по газифицируемым моделям |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kumar et al. | Optimization of tensile properties of evaporative pattern casting process through Taguchi's method | |
| RU2427442C1 (ru) | Способ введения модификаторов и легирующих добавок при литье по газифицируемым моделям | |
| US4966220A (en) | Evaporable foam casting system utilizing a hypereutectic aluminum-silicon alloy | |
| Khan et al. | Evolution of metal casting technologies—a historical perspective | |
| RU2675675C1 (ru) | Способ модифицирования и легирования отливок при литье по газифицируемым моделям | |
| RU2510304C2 (ru) | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок | |
| RU2619548C2 (ru) | Способ изготовления отливок литьем по газифицируемым моделям | |
| Guler et al. | A study of expanded polyethylene (EPE) pattern application in aluminium lost foam casting | |
| JPH06218488A (ja) | ステンレス鋼鋳造のためのロストフォーム法 | |
| US3362463A (en) | Method of making a porous investment mold | |
| RU2744688C1 (ru) | Способ модифицирования и легирования отливок при формообразовании литьем по газифицируемым моделям | |
| RU2620422C2 (ru) | Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям | |
| Piwonka | A comparison of lost pattern casting processes | |
| Pacyniak | The effect of refractory coating permeability on the Lost Foam Process | |
| RU2660446C2 (ru) | Способ поверхностного легирования отливок из металлических сплавов на заданную глубину | |
| CN104107880A (zh) | 铝合金电磁金属壳型铸造工艺 | |
| Major-Gabryś et al. | The influence of various matrixes on the strength properties of moulding sands with thermally hardened hydrated sodium silicate for the ablation casting process | |
| RU2475331C2 (ru) | Способ легирования поверхности металлических изделий | |
| JPS626734A (ja) | 鋳造方法 | |
| Omidiji | Evaporative pattern casting (EPC) process | |
| RU2735384C1 (ru) | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов боридами хрома | |
| RU2612476C1 (ru) | Способ легирования поверхности отливок из железоуглеродистых сплавов | |
| US7174946B2 (en) | Chill casting process and foam casting process as well as a pressure tight closable casting mold for manufacture of form parts | |
| US2798817A (en) | Molding composition and method of making same | |
| RU2613244C1 (ru) | Способ изготовления отливок литьем по газифицируемым моделям |