RU2043825C1

RU2043825C1 - Method of manufacturing moulds according to melted patterns

Info

Publication number: RU2043825C1
Application number: RU92000510A
Authority: RU
Inventors: А.Д. Чулкова; А.В. Фесенко; Г.В. Яковлева; С.М. Кузовлев
Original assignee: Акционерное московское общество "Завод им.И.А.Лихачева"
Priority date: 1992-10-11
Filing date: 1992-10-11
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: foundry engineering. SUBSTANCE: mould face layer adjoining pattern is applied from filling suspension in acid water solution SAA (surface active agent) or in acid water organic solution. Inorganic acids and SAA of anionic or nonionic class are used to acidify water solution. Organic solvent is introduced into suspension in case ingot surfaces of super high quality are required or to shorten period of facing layer drying. This layer is dried for at least 5 minutes without preliminary sprinkling fireproof material. Then this layer is coated with another suspension layer of fireproof material and dried. Following layers also are formed of suspension with ethyl silicate binder or be means of alternating layers of ethyl silicate binder suspension with layers of suspension for facing layer. Such method of manufacturing multilayer moulds improves ingot surface quality due to elimination of such defects as ball-type and worm-type ribs. Besides it enhances mould resistance. EFFECT: improved quality. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к технологии изготовления форм по выплавляемым моделям. The invention relates to foundry, in particular to a technology for manufacturing molds on investment casting.

Оболочковые формы в этом виде литья изготавливают нанесением на модель (блок моделей) слоев покрытия из суспензий, содержащих пылевидный огнеупорный наполнитель и связующее, в качестве которого служат растворы гидролизованного этилсиликата. Каждый слой суспензии присыпают зернистым огнеупорным материалом, затем сушат. Shell molds in this type of casting are made by applying to the model (model block) coating layers of suspensions containing a dust-like refractory filler and a binder, which are solutions of hydrolyzed ethyl silicate. Each layer of the suspension is sprinkled with granular refractory material, then dried.

Недостатком указанного способа изготовления форм является периодически возникающий эффект поверхности отливок в виде червеобразных и шаровидных приливов. The disadvantage of this method of manufacturing molds is the periodically occurring surface effect of castings in the form of worm-shaped and spherical tides.

Для сокращения количества отливок с указанными дефектами модельные блоки предварительно промывают в мыльном растворе или растворителях [1] или погружают их в раствор гидролизованного этилсиликата [2]
Однако перечисленные способы не решают кардинально задачи улучшения качества поверхности.To reduce the number of castings with these defects, model blocks are pre-washed in a soap solution or solvents [1] or immersed in a solution of hydrolyzed ethyl silicate [2]
However, these methods do not fundamentally solve the problem of improving surface quality.

Известен опыт использования для первого (лицевого) слоя формы суспензий с кремнезолем [3] Такие суспензии обеспечивают требуемое качество поверхности отливок. Known experience in using for the first (front) layer the form of suspensions with silica sol [3]. Such suspensions provide the required surface quality of the castings.

Однако кремнезоль коагулирует при отрицательных температурах, имеет весьма ограниченный срок хранения. Кроме того, использование его в дополнение к основному связующему для форм как правило, к этилсиликату, вызывает дополнительные затраты и организационные трудности. However, silica sol coagulates at low temperatures and has a very limited shelf life. In addition, its use in addition to the main binder for forms, usually ethyl silicate, causes additional costs and organizational difficulties.

Известен способ изготовления форм с этилсиликатным связующим, по которому непосредственно на поверхность модели наносят слой из суспензии с этилсиликатным связующим, не обсыпая зернистым огнеупором. Этот слой подсушивают в течение часа, а затем наносят остальные слои с этилсиликатным связующим по традиционной технологии с обсыпкой и сушкой каждого слоя [4]
Использование способа-прототипа позволяет лишь частично снизить количество дефектов поверхности, возникновение которых вызвано избирательным смачиванием связующего по отношению к материалу обсыпки. Значительная же часть дефектов в виде шаровидных приливов и в особенности червеобразные наплывы остаются, поскольку их причиной является старение суспензии с этилсиликатным связующим, сопровождающееся нарастанием его вязкости и поверхностного натяжения.A known method of manufacturing molds with an ethyl silicate binder, according to which a layer of a suspension with an ethyl silicate binder is applied directly to the surface of the model without sprinkling with granular refractory. This layer is dried for an hour, and then the remaining layers with ethyl silicate binder are applied according to the traditional technology with sprinkling and drying of each layer [4]
Using the prototype method allows only partially reduce the number of surface defects, the occurrence of which is caused by selective wetting of the binder in relation to the dusting material. A significant part of defects in the form of spherical tides, and in particular worm-shaped influxes, remain, since their cause is the aging of the suspension with ethyl silicate binder, accompanied by an increase in its viscosity and surface tension.

Другим недостатком прототипа является склонность слоя, не обсыпленного огнеупором, к растрескиванию. Особенно высока эта склонность для слоя, сформированного из суспензии с ЭТС-связующим, разбавленным органическими растворителями. Поэтому лицевой слой по прототипу может быть изготовлен лишь из суспензии с "водным" этилсиликатным связующим. Но и эти связующие не гарантируют от возможности растрескивания лицевого слоя, например, на моделях сложной конфигурации или при вынужденном увеличении времени сушки такого слоя (обеденные перерывы, остановки конвейеров и т.п.). Another disadvantage of the prototype is the tendency of the layer not sprinkled with refractory to cracking. This tendency is especially high for a layer formed from a suspension with an ETS binder diluted with organic solvents. Therefore, the front layer of the prototype can only be made from a suspension with an "aqueous" ethyl silicate binder. But these binders do not guarantee against the possibility of cracking of the front layer, for example, on models of complex configuration or with a forced increase in the drying time of such a layer (lunch breaks, conveyor stops, etc.).

Задача изобретения повышение качества поверхности отливок за счет устранения дефектов типа шаровидных и червеобразных приливов. Кроме того, изобретение в ряде случаев позволяет повысить удельную прочность форм, т.е. прочность, отнесенную к единице связующего, расходуемого на изготовление формы в целом. The objective of the invention is to improve the surface quality of castings by eliminating defects such as spherical and vermiform tides. In addition, the invention in some cases allows to increase the specific strength of the forms, i.e. strength, referred to the unit of binder spent on the manufacture of the mold as a whole.

Сущность изобретения заключается в следующем. Лицевой слой формы, т.е. слой непосредственно прилегающий к модели, наносят из суспензии, формирующей на модели покрытие минимальной прочности, а потому не подверженное растрескиванию. Поверхностное натяжение и вязкость жидкой фазы суспензии для лицевого слоя (далее "лицевой" суспензии) минимальны, так как эта суспензия не содержит каких-либо полимерных соединений. Благодаря сочетанию этих свойств на модели формируется покрытие равномерной толщины, плотно прилегающее к ее поверхности. За счет последующей операции нанесения слоя с этилсиликатным связующим слой закрепляется в форме благодаря пропитке этилсиликатным связующим. Это обеспечивает высокое качество поверхности отливок. The invention consists in the following. The face layer of the form, i.e. the layer immediately adjacent to the model is applied from a suspension forming a coating of minimum strength on the model, and therefore not subject to cracking. The surface tension and viscosity of the liquid phase of the suspension for the face layer (hereinafter referred to as the "face" suspension) are minimal, since this suspension does not contain any polymer compounds. Due to the combination of these properties, a uniform thickness coating is formed on the model, which is tightly adjacent to its surface. Due to the subsequent operation of applying the layer with an ethyl silicate binder, the layer is fixed in the form by impregnation with an ethyl silicate binder. This ensures a high surface quality of the castings.

Лицевой слой наносят из суспензии огнеупорного наполнителя в кислом водном растворе ПАВ или в кислом водноорганическом растворе, мас. Вода 15-30 Неорганические кислоты 1-3 ПАВ анионактивного или неионогенного класса 0,05-0,2 Огнеупорный наполнитель Остальное
Органический растворитель используют в составе суспензии при особо высоких требованиях к качеству поверхности отливки или для сокращение времени сушки слоя из лицевой суспензии, если такой слой наносят и во внутренней части формы, мас. Смесь воды и орга- нического растворителя в соотношении 1:1. 3:1 15-30 Неорганические кислоты 1-3 Огнеупорный наполнитель Остальное
В составе суспензии используют следующие материалы:
неорганические кислоты соляную, серную, азотную, ортофосфорную или их бинарные смеси;
органический растворитель ацетон, спирты, отходы спиртоводочного производства, другие водорастворимые растворители;
поверхностно-активные вещества анионактивного или неионогенного класса, например метаупон, циталан, авироль, сульфанол, сульфосид, ДНС.The front layer is applied from a suspension of refractory filler in an acidic aqueous solution of a surfactant or in an acidic aqueous organic solution, wt. Water 15-30 Inorganic acids 1-3 Surfactants of anionic or nonionic class 0.05-0.2 Refractory filler
An organic solvent is used in the composition of the suspension with particularly high demands on the surface quality of the casting or to reduce the drying time of the layer from the front suspension, if such a layer is applied in the inner part of the mold, wt. A mixture of water and organic solvent in a ratio of 1: 1. 3: 1 15-30 Inorganic acids 1-3 Refractory filler Else
The following materials are used in the composition of the suspension:
inorganic acids hydrochloric, sulfuric, nitric, orthophosphoric or their binary mixtures;
organic solvent acetone, alcohols, alcoholic beverage production waste, other water-soluble solvents;
surfactants of the anionic or nonionic class, for example metaupon, citalan, avirol, sulfanol, sulfoside, CSN.

Прилегающий в модели лицевой слой подсушивают на воздухе по крайней мере 5 мин. Верхний предел времени подсушивания неограничен, поскольку лицевой слой из суспензий приведенного состава не растрескивается и не меняет своих свойств во времени. The face layer adjacent to the model is dried in air for at least 5 minutes. The upper limit of the drying time is unlimited, since the front layer of suspensions of the given composition does not crack and does not change its properties over time.

Это важно как с технологической точки зрения при изготовлении отливок сложной конфигурации, так и по организационным соображениям, так как позволяет оставлять модели с нанесенным лицевым слоем при непредвиденных паузах, в перерывах между рабочими сменами и т.п. This is important both from a technological point of view in the manufacture of castings of complex configuration, and for organizational reasons, as it allows you to leave the model with the applied face layer during unforeseen pauses, in between work shifts, etc.

Подсушивание лицевого слоя менее 5 мин. не рекомендуется, т.к. такой слой может быть смыт при нанесении следующего. Drying the face layer for less than 5 minutes. not recommended because such a layer can be washed off when applying the next.

После подсушивания лицевого (первого) слоя формы непосредственно на него наносят второй слой из суспензии огнеупорного наполнителя в этилсиликатном связующем. Этот слой обсыпают песком и сушат. Этилсиликатное связующее, проникая в лицевой слой, закрепляет его. Последующие слои наносят из суспензии с этилсиликатным либо иным известным связующим по общепринятой технологии или чередуют слои с этилсиликатным связующим со слоями из лицевой суспензии. При этом внутренние слои из лицевой суспензии по общепринятой технологии обсыпают песком и сушат. After drying of the front (first) layer of the mold, the second layer is directly applied to it from a suspension of refractory filler in an ethyl silicate binder. This layer is sprinkled with sand and dried. An ethyl silicate binder, penetrating the face layer, fixes it. Subsequent layers are applied from a suspension with an ethyl silicate or other known binder according to conventional technology or alternate layers with an ethyl silicate binder with layers from the front suspension. In this case, the inner layers of the facial suspension are sprinkled with sand and dried by conventional technology.

Таким образом, начиная с третьего слоя можно чередовать слои из суспензии с этилсиликатным связующим со слоями из лицевой суспензии. Порядок чередования может быть различен, однако в любом случае за покрытием из лицевой суспензии должен следовать слой из суспензии с этилсиликатным связывающим или пропитывающий состав на основе этилсиликата, например эфиры ортокремниевой кислоты, их гидролизованные или негидролизованные растворы. Thus, starting from the third layer, it is possible to alternate the layers from the suspension with an ethyl silicate binder with the layers from the front suspension. The alternation order can be different, however, in any case, the coating from the front suspension should be followed by a layer of the suspension with an ethyl silicate binder or an impregnating composition based on ethyl silicate, for example, orthosiliconate esters, their hydrolyzed or non-hydrolyzed solutions.

Такое чередование позволяет повысить удельную прочность форм, т.е. прочность, отнесенную к единице расходуемого связующего, поскольку лицевые суспензии не содержат этилсиликата. This alternation allows to increase the specific strength of the forms, i.e. strength, referred to the unit of sacrificial binder, because the facial suspension does not contain ethyl silicate.

Помимо экономии дорогостоящего связующего изменяется структура формы в ней появляются податливые слои из лицевой суспензии, что повышает трещиноустойчивость форм, их газопроницаемость. In addition to saving an expensive binder, the structure of the form changes; pliable layers from the front suspension appear in it, which increases the crack resistance of the forms and their gas permeability.

П р и м е р 1 (прототип). На блок моделей из модельного состава Р-3 нанесли слой из суспензии с водным ЭТС-связующим. Этот слой, не обсыпая песком, подсушивали в течение ч, а затем нанесли остальные слои с обсыпкой и сушкой каждого по 2,5 ч. Модельный состав удаляли в воде, все остальные операции выполняли по традиционной технологии. Одновременно с формой изготавливали образцы для испытания при изгибе. PRI me R 1 (prototype). A layer of a suspension with an aqueous ETS binder was applied to a block of models from model composition P-3. This layer, without sprinkling with sand, was dried for one hour, and then the remaining layers were applied, each of which was sprinkled and dried for 2.5 hours. The model composition was removed in water, all other operations were carried out using traditional technology. Simultaneously with the mold, bend test specimens were made.

В таблице приведены абсолютные значения прочности, а также величина удельной прочности, отнесенной к единице израсходованного связующего. The table shows the absolute values of strength, as well as the value of specific strength, referred to the unit spent binder.

Склонность к формированию дефектов поверхности типа шаровидных и червеобразных приливов оценивали в баллах на специальных пробах, имеющих конфигуpацию зубчатой рейки, у основания зуба которой, как правило, образуются приливы указанного вида. Согласно принятой бальной оценке, количество баллов соответствует числу образовавшихся приливов. Проба, изготовленная по примеру 1, оценена баллом 6. The tendency to the formation of surface defects such as spherical and vermiform tides was evaluated in points on special samples having the configuration of a rack, at the base of the tooth of which tides of the indicated type are usually formed. According to the accepted point estimate, the number of points corresponds to the number of tides formed. The sample made in example 1 was rated 6.

П р и м е р 2 (по изобретению). На блок моделей наносили слой из суспензии состава, мас. Вода 27 Соляная кислота 1 Ортофосфорная кислота 1,5 Сульфанол 0,1 Пылевидный кварц Остальное
Через 5 мин. на лицевой слой наносили второй слой покрытия из суспензии с этилсиликатным связующим, обсыпали его песком, сушили 2,5 ч, затем по той же технологии, что и второй слой наносили еще три слоя с этилсиликатным связующим, модели удаляли в воде. Остальные операции выполняли по традиционной технологии.PRI me R 2 (according to the invention). A layer of a suspension of the composition, wt. Water 27 Hydrochloric acid 1 Phosphoric acid 1.5 Sulfanol 0.1 Dust quartz
After 5 minutes a second coating layer from a suspension with an ethyl silicate binder was applied to the front layer, sprinkled with sand, dried for 2.5 hours, then using the same technology as the second layer was applied three more layers with an ethyl silicate binder, the models were removed in water. The remaining operations were performed using traditional technology.

П р и м е р 3 (по изобретению). Аналогично примеру 2. Состав лицевой суспензии, мас. Вода + ацетон в соотношении, об, 2:1 25 Ортофосфорная кислота 3,0 Пылевидный кварц Остальное
Время между нанесением первого (лицевого) и второго слоя формы 12 ч (имитация остановки конвейера в ночное время). Растрескивание лицевого слоя после выдержки в течение 12 ч. не обнаружено. Второй и третий слои наносили из суспензий с этилсиликатным связующим, четвертый из лицевой, пятый из суспензии с этилсиликатным связующим. Все слои, начиная со второго, обсыпали песком и сушили по 2,5 ч. каждый, далее все аналогично примерам 1 и 2.PRI me R 3 (according to the invention). Analogously to example 2. The composition of the facial suspension, wt. Water + acetone in the ratio, vol., 2: 1 25 Phosphoric acid 3.0 Dust quartz
The time between the application of the first (front) and second layer of the form is 12 hours (simulating a conveyor stop at night). Cracking of the facial layer after exposure for 12 hours was not detected. The second and third layers were applied from suspensions with an ethyl silicate binder, the fourth from the front, the fifth from a suspension with an ethyl silicate binder. All layers, starting from the second, were sprinkled with sand and dried for 2.5 hours each, then everything is similar to examples 1 and 2.

П р и м е р 4 (по изобретению). Состав лицевой суспензии, мас. Вода 30 Азотная кислота 0,3 Ортофосфорная кислота 0,7 Метаупон 0,2 Пылевидный шамот Остальное
Время подсушивания лицевого слоя 15 мин.PRI me R 4 (according to the invention). The composition of the facial suspension, wt. Water 30 Nitric acid 0.3 Phosphoric acid 0.7 Metaupon 0.2 Pulverized chamotte Else
The drying time of the front layer is 15 minutes

Второй, третий, четвертый слои наносили из суспензии с этилсиликатным связующим, пятый из лицевой суспензии. Время сушки 2-5-го слоев по 2,5 ч. каждый. По завершении сушки 5-го слоя его пропитывают гидролизованным раствором этилсиликата и через 30 мин. из формы удаляют модельный состав. Порядок чередования слоев схематически приведен в таблице. При этом приняты следующие буквенные обозначения: 3 слой из суспензии с этилсиликатным связующим; Л слой из лицевой суспензии; О обсыпка; П пропитка; цифрами обозначено количество повторяющихся операций. The second, third, fourth layers were applied from a suspension with ethyl silicate binder, the fifth from the front suspension. Drying time for layers 2-5 is 2.5 hours each. After drying of the 5th layer, it is impregnated with a hydrolyzed solution of ethyl silicate and after 30 minutes. the model composition is removed from the mold. The order of alternating layers is schematically shown in the table. In this case, the following letter designations are accepted: 3 layer from a suspension with ethyl silicate binder; L layer of facial suspension; About sprinkling; P impregnation; the numbers indicate the number of repeating operations.

Таким образом, приведенные примеры подтверждают, что реализация изобретения позволит повысить качество поверхности отливок, а также снизить расход дорогостоящих этилсиликатных связующих благодаря увеличению удельной прочности форм. Thus, the above examples confirm that the implementation of the invention will improve the surface quality of castings, as well as reduce the consumption of expensive ethyl silicate binders due to an increase in the specific strength of the molds.

Claims

1. METHOD FOR MANUFACTURING FORMS FOR SALES BY MELECTED MODELS, including applying the front layer to the model, drying it, applying the subsequent inner layers from a suspension with ethyl silicate binder, sprinkling and drying, characterized in that the front layer is applied from the suspension with an acidified aqueous solvent of the composition, wt. .

Water 15.0-30.0
Inorganic acid 1.0-3.0
Surfactant anionic or neonogenic class 0.05-0.2
Refractory filler
or from a suspension with an acidified aqueous-organic solvent of the composition, wt.

A mixture of water and an organic solvent in a ratio of 1: 1 3: 1 15.0-30.0
Inorganic acid 1.0-3.0
Refractory filler
drying of the cladding layer is carried out for at least 5 minutes, followed by hardening with a suspension of refractory filler and ethyl silicate binder.

2. The method according to p. 1, characterized in that the inner layers of the suspension with ethyl silicate binder alternate layers from the suspension of the composition used to form the facing layer.