RU2686410C1 - Method of making ceramic mold - Google Patents
Method of making ceramic mold Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686410C1 RU2686410C1 RU2018117915A RU2018117915A RU2686410C1 RU 2686410 C1 RU2686410 C1 RU 2686410C1 RU 2018117915 A RU2018117915 A RU 2018117915A RU 2018117915 A RU2018117915 A RU 2018117915A RU 2686410 C1 RU2686410 C1 RU 2686410C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic
- model
- mold
- ceramic mold
- bismuth
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims abstract description 28
- 229910001152 Bi alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- 229910000416 bismuth oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 23
- TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N dibismuth;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Bi+3].[Bi+3] TYIXMATWDRGMPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 23
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010039509 Scab Diseases 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 1,4a-dimethyl-7-propan-2-yl-2,3,4,4b,5,6,10,10a-octahydrophenanthrene-1-carboxylic acid Chemical compound C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- -1 fatty acid ketones Chemical class 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000010070 molecular adhesion Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
Description
Изобретение относится к способам изготовления керамических литейных форм и может быть использовано в машиностроении, черной и цветной металлургии и других отраслях промышленности.The invention relates to methods for producing ceramic molds and can be used in mechanical engineering, ferrous and non-ferrous metallurgy and other industries.
Известен способ изготовления керамической литейной формы, включающий нанесение керамической смеси на модель из геля, выдерживание смеси до затвердевания и удаление модели путем погружения в нагретую среду, при этом остатки геля могут быть удалены при помощи глицерина [US5906781, дата публикации: 25.05.1999 г., МПК: B22C 7/02].A known method of making a ceramic mold, comprising applying the ceramic mixture to a model from a gel, keeping the mixture until it solidifies, and removing the model by immersion in a heated medium, while the remaining gel can be removed using glycerin [US5906781, publication date: 25.05.1999. , IPC: B22C 7/02].
Известен способ изготовления керамической литейной формы, включающий нанесение керамической смеси на модель из этиленвиниловой смолы и кетонов жирной кислоты, выдерживание керамической смеси до затвердевания и удаление модели путем погружения в ванну с нагретым глицерином [US4064083, дата публикации: 20.12.1977 г., МПК: B22C 7/02].A known method of making a ceramic mold, comprising applying a ceramic mixture to a model of ethylene vinyl resin and fatty acid ketones, keeping the ceramic mixture until it hardens and removing the model by immersion in a heated glycerin bath [US4064083, publication date: 20/12/1977, IPC: B22C 7/02].
Общим недостатком известных способов изготовления керамических форм является низкая прочность моделей, объемная усадка и коробление при литье в пресс-форму, а также необходимость выполнения операций пайки при сборке модельных блоков, в процессе чего модели могут испытывать тепловые и механические воздействия, приводящие к дополнительным деформациям. Это происходит из-за того, что модели изготавливаются из органических материалов на основе предельных углеводородов или смеси других органических веществ, что приводит к необходимости увеличения массы отливки посредством дополнительных технологических припусков, а также становится невозможным изготовление высокоточных керамических литейных форм, имеющих внутри тонкостенные сложные конструкции.A common disadvantage of the known methods of making ceramic molds is the low strength of models, volumetric shrinkage and warping during molding into a mold, as well as the need to perform soldering operations when assembling model blocks, during which models can experience thermal and mechanical effects resulting in additional deformations. This is due to the fact that the models are made of organic materials based on saturated hydrocarbons or a mixture of other organic substances, which leads to the need to increase the mass of the casting through additional process allowances, and it also becomes impossible to manufacture high-precision ceramic molds that have thin-walled complex structures inside. .
В качестве прототипа выбран способ изготовления керамической литейной формы, включающий размещение модели из сплава висмута и олова в керамической смеси, сушку керамической смеси, и удаление модели путем нагревания керамической формы в печи при температуре 180°C [EP240190A2, дата публикации: 07.10.1987 г., МПК: B28B 3/00].As a prototype, a method of manufacturing a ceramic mold was chosen, including placing a model of an alloy of bismuth and tin in a ceramic mixture, drying the ceramic mixture, and removing the model by heating the ceramic form in a furnace at 180 ° C [EP240190A2, publication date: 10/07/1987 g ., IPC: B28B 3/00].
Преимуществом прототипа перед известными техническими решениями является возможность изготовления высокоточных керамических литейных форм, имеющих сложные тонкостенные конструкции за счет применения модели из сплава висмута и олова, обладающей низкой (нулевой) усадкой и высокими прочностными характеристиками. Однако существенным недостатком прототипа является низкое качество внутренней поверхности изготавливаемой керамической литейной формы из-за пленки оксида висмута, которая образуется при изготовлении формы и за счет прочных адгезионных связей остается на внутренней поверхности керамической литейной формы после удаления модели, вследствие чего может образовываться брак керамической литейной формы или брак отливки (детали), т.к. пленка попадает в состав металла, заливаемого в керамическую форму, либо может потребоваться выполнение дополнительной механической обработки внутренней поверхности керамической литейной формы, в результате чего снижается качество ее изготовления, что негативно сказывается на стабильности технологического процесса и качестве деталей, изготавливаемых с помощью литейной керамической формы.The advantage of the prototype over the known technical solutions is the possibility of manufacturing high-precision ceramic molds with complex thin-walled structures due to the use of a model made from an alloy of bismuth and tin, which has low (zero) shrinkage and high strength characteristics. However, a significant disadvantage of the prototype is the low quality of the inner surface of the ceramic mold to be made due to the bismuth oxide film, which is formed during the manufacture of the mold and due to strong adhesive bonds remains on the inner surface of the ceramic mold after removing the model, as a result of which a ceramic mold mold can be formed or marriage casting (details), because the film enters the composition of the metal poured into the ceramic mold, or it may be necessary to perform additional mechanical treatment of the inner surface of the ceramic mold, resulting in a reduced quality of its manufacture, which negatively affects the stability of the technological process and the quality of parts manufactured using the ceramic mold.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является повышение качества изготовления керамической литейной формы.The technical problem, the solution of which the invention is directed, is to improve the quality of manufacture of the ceramic casting mold.
Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является снижение риска осаждения или повторного образования пленки оксида висмута на внутренней поверхности керамической литейной формы в процессе удаления модели из сплава висмута и олова.The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to reduce the risk of deposition or re-formation of a film of bismuth oxide on the inner surface of a ceramic mold in the process of removing the model from an alloy of bismuth and tin.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Способ изготовления керамической литейной формы, включает нанесение керамической смеси на модель из сплава висмута и олова, сушку керамической смеси и удаление модели из керамической литейной формы. В отличие от прототипа удаление модели из керамической литейной формы производят с помощью глицерина, нагретого до температуры 140-290°C.A method of making a ceramic mold involves applying a ceramic mixture to a model made from an alloy of bismuth and tin, drying the ceramic mixture and removing the model from a ceramic mold. Unlike the prototype, the removal of a model from a ceramic casting mold is carried out using glycerol heated to a temperature of 140-290 ° C.
Модель из висмута и олова имеет температуру плавления до 250°C и может быть изготовлена любыми известными способами формообразования, например литьем, штамповкой, механической обработкой заготовки до нужной формы или посредством аддитивного выращивания модели методом 3D печати. Модель из висмута и олова может быть геометрически выполнена таким образом, чтобы обеспечивать отсутствие участков с гидравлическими карманами в керамической форме и обеспечивать необходимое количество сливов для полного удаления смеси из керамической формы при удалении модели.The model of bismuth and tin has a melting point of up to 250 ° C and can be made by any known methods of shaping, for example, by casting, stamping, machining the workpiece to the desired shape or by means of additive growth of the model using 3D printing. The model of bismuth and tin can be geometrically designed in such a way as to ensure that there are no areas with hydraulic pockets in the ceramic form and to provide the necessary number of sinks to completely remove the mixture from the ceramic form when the model is removed.
Нанесение керамической смеси на модель из легкоплавкого металла может быть осуществлено любым известным способом, например, напылением или погружением в ванну с керамической смесью или другими известными способами. При этом в качестве керамической смеси может быть использовано связующее на водной основе, либо на основе гидролизованного этилсиликата или жидкого стекла, либо на любых других известных типах связующих, обеспечивающих керамический тип связки. При этом кроме связующего может использоваться опорный материал и материал наполнителя суспензии – гранулы оксида алюминия или кремния, либо других известных типов наполнителей, используемых для получения керамики, которые имеют фракционный (гранулометрический) состав от пылевидной до крупнозернистой фракций.The application of the ceramic mixture on the model of low-melting metal can be carried out by any known method, for example, by spraying or immersion in a bath with a ceramic mixture or other known methods. In this case, a water-based binder, either based on hydrolyzed ethyl silicate or liquid glass, or on any other known types of binders that provide a ceramic type of bond can be used as a ceramic mixture. In addition to the binder, the support material and the filler material of the suspension - granules of aluminum oxide or silicon, or other known types of fillers used for the production of ceramics, which have a fractional (particle size) composition from dust to coarse-grained fractions, can be used.
Сушка керамической смеси может быть произведена в течение любого количества времени и любым известным способом. При этом для повышения скорости сушки может быть произведен нагрев керамической смеси до температуры 22-35°C или использованы химические способы ускоренной сушки, к примеру, аммиачная среда для керамических корок на основе гидролизованного этилсиликата.Drying of the ceramic mixture can be performed for any amount of time and by any known method. At the same time, to increase the drying rate, the ceramic mixture can be heated to a temperature of 22-35 ° C or chemical methods of accelerated drying can be used, for example, an ammonia medium for ceramic crusts based on hydrolyzed ethyl silicate.
Удаление модели из керамической литейной формы производят с помощью глицерина, нагретого до температуры 140-290°C, что обеспечивает возможность расплавления легкоплавкого металла. При этом обеспечивается смачивание внутренней поверхности керамической формы и происходит разрушение механической и химической адгезионных связей пленки оксида висмута и поверхности керамической формы, а также происходит закрытие пор керамической формы глицерином, что предотвращает возможность осаждения пленки оксида висмута на поверхности керамической формы, а также попадания окислительной среды во внутреннюю полость формы, способствуя снижению риска повторного образования и/или росту пленки оксида висмута. В случае, если температура глицерина будет менее 140°C, не обеспечивается расплавление легкоплавкого металла, а в случае, если температура глицерина будет более 290°C, повышается риск выделения в атмосферу вредных веществ от нагретого расплава. Удаление модели из керамической формы может быть произведено чистым глицерином или водно-глицериновой смесьюThe removal of the model from a ceramic mold is carried out using glycerin heated to a temperature of 140-290 ° C, which makes it possible to melt the low-melting metal. This ensures the wetting of the inner surface of the ceramic form and the destruction of the mechanical and chemical adhesive bonds of the bismuth oxide film and the surface of the ceramic form, and also closes the pores of the ceramic form with glycerin, which prevents the possibility of deposition of a film of bismuth oxide on the surface of the ceramic form, as well as the ingress of the oxidizing medium into the internal cavity of the form, helping to reduce the risk of re-formation and / or growth of a bismuth oxide film. If the temperature of the glycerin is less than 140 ° C, the melting of the low-melting metal is not ensured, and if the temperature of the glycerin is more than 290 ° C, the risk of emission of harmful substances into the atmosphere from the heated melt increases. Removing a model from a ceramic mold can be done with pure glycerin or a water-glycerin mixture.
Удаление расплава из керамической формы может быть произведено под действием силы тяжести и/или инерционных сил в процессе плавления модели, либо после полного расплавления всего объема модели путем изменения пространственного положения керамической формы или открытия технологических каналов в керамической форме.Removal of the melt from the ceramic mold can be performed under the action of gravity and / or inertial forces in the process of melting the model, or after complete melting of the entire volume of the model by changing the spatial position of the ceramic mold or opening technological channels in the ceramic mold.
Дополнительно для снижения риска растрескивания керамической литейной формы, удаление модели может быть произведено погружением керамической формы в глицерин при температуре 140°C и постепенным повышением температуры глицерина до 290°C. Например, постепенное повышение температуры может быть произведено со скоростью 10°C/мин.Additionally, to reduce the risk of cracking of the ceramic mold, the model can be removed by immersing the ceramic mold in glycerin at 140 ° C and gradually increasing the glycerin temperature to 290 ° C. For example, a gradual increase in temperature can be produced at a rate of 10 ° C / min.
Дополнительно для снижения риска растрескивания тонкостенной керамической литейной формы и повышения эффективности разрушения адгезионных связей между пленкой оксида висмута и внутренней поверхностью керамической формы перед удалением модели из керамической литейной формы может быть произведено замачивание керамической формы в глицерине при температуре 20-30°CAdditionally, to reduce the risk of cracking a thin-walled ceramic mold and to increase the efficiency of breaking adhesive bonds between the bismuth oxide film and the inner surface of the ceramic mold, before removing the model from the ceramic mold, it can be soaked in a ceramic glycerin at a temperature of 20-30 ° C
Дополнительно для повышения эффективности удаления модели, имеющей высокие массогабаритные характеристики, может быть произведено кратковременное окунание керамической формы в нагретый глицерин с ее последующим извлечением и нагревом. При этом нагрев может быть осуществлен любым известным способом, например индукционным, инфракрасным, конвекционным и др.Additionally, in order to increase the removal efficiency of a model having high weight and size characteristics, a short-term dipping of the ceramic mold into heated glycerin with its subsequent extraction and heating can be performed. In this case, heating can be carried out by any known method, for example, induction, infrared, convection, etc.
Изобретение обладает неизвестной ранее совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что удаление модели из сплава висмута и олова производят с помощью глицерина, нагретого до температуры 140-290°C. Благодаря тому, что нагретый глицерин проникает в структуру керамической литейной формы происходит разрушение механической и химической адгезионных связей между пленкой оксида висмута и поверхностью керамической литейной формы, в результате чего пленка оксида висмута захватывается расплавом и удаляется вместе с ним. При этом за счет закрытия пор керамической литейной формы глицерином предотвращается повторное образование пленки оксида висмута. Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска осаждения или повторного образования пленки оксида висмута на внутренней поверхности керамической литейной формы в процессе удаления модели из сплава висмута и олова, тем самым повышается качество изготовления керамической литейной формы.The invention has a previously unknown set of essential features, characterized in that the removal of the model from an alloy of bismuth and tin is carried out using glycerol heated to a temperature of 140-290 ° C. Due to the fact that the heated glycerin penetrates into the structure of the ceramic mold, the mechanical and chemical adhesion bonds between the bismuth oxide film and the surface of the ceramic mold are destroyed, resulting in the bismuth oxide film being captured by the melt and removed with it. At the same time, due to the closure of the pores of the ceramic casting mold with glycerol, the bismuth oxide film is not re-formed. This ensures the achievement of the technical result, which consists in reducing the risk of deposition or re-formation of a film of bismuth oxide on the inner surface of the ceramic mold in the process of removing the model from bismuth and tin alloy, thereby increasing the quality of manufacture of the ceramic mold.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии изобретения критерию патентоспособности «новизна».The presence of new distinctive essential features testifies to the compliance of the invention with the criteria of patentability "novelty".
Совокупность существенных признаков изобретения позволяет достичь ранее неизвестный технический результат, заключающийся в снижении риска осаждения или повторного образования пленки оксида висмута на внутренней поверхности керамической литейной формы в процессе удаления модели из сплава висмута и олова. Это поясняется тем, что в процессе изготовления модели из висмута и олова, как в окислительной, так и в нейтральной среде при последующем перемещении модели в окислительную среду, на поверхности модели образуется пленка оксида висмута. В процессе нанесения керамической смеси на модель, пленка оксида висмута взаимодействует с керамической смесью, в результате чего между ними образуется механическая адгезионная связь, а при сушке керамической смеси, к механической адгезионной связи добавляется прочная химическая адгезионная связь. При удалении модели из керамической литейной формы нагретым глицерином происходит смачивание поверхности керамической литейной формы, что обеспечивает разрушение как механической, так и химической адгезионных связей, а за счет закрытия пор керамической литейной формы исключается возможность повторного образования адгезионных связей между пленками оксида висмута и поверхностью керамической формы. При этом за счет того, что молекулярные силы сцепления на границе расплав-оксидная пленка намного выше, чем молекулярные силы на границе оксидная пленка-глицерин, расплав увлекает за собой пленки оксида висмута и удаляет их из керамической формы. Влияние нагретого глицерина на удаление формы из сплава висмута и олова из керамической литейной формы неизвестно из уровня техники и обеспечивает достижение неочевидного технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень».The set of essential features of the invention allows to achieve a previously unknown technical result, which consists in reducing the risk of deposition or re-formation of a film of bismuth oxide on the inner surface of a ceramic mold in the process of removing a model from a bismuth and tin alloy. This is explained by the fact that in the process of making a model from bismuth and tin, both in an oxidizing and neutral environment, with the subsequent movement of the model into an oxidizing environment, a film of bismuth oxide is formed on the surface of the model. In the process of applying the ceramic mixture to the model, the bismuth oxide film interacts with the ceramic mixture, as a result of which a mechanical adhesive bond is formed between them, and when the ceramic mixture is dried, a strong chemical adhesive bond is added to the mechanical adhesive bond. When a model is removed from a ceramic mold with heated glycerin, the surface of the ceramic mold is wetted, which ensures the destruction of both mechanical and chemical adhesive bonds, and by closing the pores of the ceramic mold, the possibility of re-formation of adhesive bonds between the films of bismuth oxide and the surface of the ceramic mold is excluded . At the same time, due to the fact that the molecular adhesion forces at the melt-oxide film interface are much higher than the molecular forces at the oxide film-glycerin interface, the melt entrains bismuth oxide films and removes them from the ceramic form. The effect of heated glycerol on the removal of a form from an alloy of bismuth and tin from a ceramic mold is not known from the prior art and ensures the achievement of a non-obvious technical result, which allows to make a conclusion about the compliance of the invention with the patentability criterion of "inventive step".
Изобретение может быть реализовано при помощи известных средств, материалов и технологий, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».The invention can be implemented using known means, materials and technologies, which indicates its compliance with the patentability criterion of "industrial applicability".
Изобретение поясняется следующим примером реализации.The invention is illustrated by the following implementation example.
Для изготовления модели брали сплав, состоящий из смеси висмута и олова в следующем соотношении мас. %, олово – 56,5%, висмут – 43,5%, при этом полученный сплав имел температуру плавления 140°C. На затвердевшую модель из смеси висмута и олова наносили керамическую корку посредством окунания в суспензию, состоящую из связующего на основе гидролизованного этилсиликата и наполнителя – гранул оксида алюминия средним размером зерна 3 мкм с последующим обсыпанием опорным наполнителем – гранулами оксида алюминия средним размером зерна 20, 120 и 300 мкм соответственно, при этом для первых двух слоев использовали зерна меньшего размера, а для последующих – большего.For the manufacture of the model took an alloy consisting of a mixture of bismuth and tin in the following ratio, wt. %, tin - 56.5%, bismuth - 43.5%, while the resulting alloy had a melting point of 140 ° C. On the hardened model of a mixture of bismuth and tin, a ceramic crust was applied by dipping into a suspension consisting of a binder based on hydrolyzed ethyl silicate and a filler — aluminum oxide granules with an average grain size of 3 μm, followed by sprinkling with an average filler of aluminum oxide granules with an average grain size of 20, 120 300 microns, respectively, while for the first two layers, grains of smaller size were used, and for subsequent ones - larger.
Производили сушку керамической смеси при температуре 23°C. После затвердевания керамической смеси производили удаление модели из керамической литейной формы путем ее погружения в ванну с водно-глицериновой смесью, нагретой до температуры 200°C, в результате чего глицерин проникал через поры керамической формы к поверхности пленки оксида висмута и разрушал адгезионные связи между пленкой оксида висмута и внутренней поверхностью керамической литейной формы. При этом глицерин закупоривал поры керамики и предотвращал доступ кислорода внутрь керамической литейной формы, способствуя снижению риска повторного образования и/или росту толщины пленки оксида висмута.The ceramic mixture was dried at 23 ° C. After the ceramic mixture hardened, the model was removed from the ceramic mold by immersing it in a bath of water-glycerin mixture heated to 200 ° C, resulting in glycerin penetrating the pores of the ceramic mold to the surface of the bismuth oxide film and breaking the adhesive bonds between the oxide film bismuth and the inner surface of the ceramic mold. In this case, glycerin blocked the pores of the ceramics and prevented oxygen from entering the inside of the ceramic mold, reducing the risk of re-formation and / or an increase in the thickness of the bismuth oxide film.
Происходило расплавление модели, при этом за счет сил адгезионной связи расплав удалял пленку оксида висмута с поверхности керамической литейной формы, а глицерин препятствовал повторному смачиванию внутренней поверхности керамической литейной формы расплавом, снижая риск повторного образования пленки оксида висмута.The model melted, and due to the adhesive bonding forces, the melt removed a film of bismuth oxide from the surface of a ceramic mold, and glycerin prevented the inner surface of the ceramic mold from being re-wetted by the melt, reducing the risk of re-formation of a film of bismuth oxide.
Таким образом достигается технический результат, заключающийся в снижении риска осаждения или повторного образования пленки оксида висмута на внутренней поверхности керамической литейной формы в процессе удаления модели из сплава висмута и олова, тем самым повышается качество изготовления керамической литейной формы и качество конечных литых деталей.Thus, a technical result is achieved which consists in reducing the risk of deposition or re-formation of a film of bismuth oxide on the inner surface of a ceramic mold in the process of removing a model from an alloy of bismuth and tin, thereby improving the quality of manufacturing of the ceramic mold and the quality of the final cast parts.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117915A RU2686410C1 (en) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Method of making ceramic mold |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117915A RU2686410C1 (en) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Method of making ceramic mold |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686410C1 true RU2686410C1 (en) | 2019-04-25 |
Family
ID=66314867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018117915A RU2686410C1 (en) | 2018-05-15 | 2018-05-15 | Method of making ceramic mold |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686410C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4064083A (en) * | 1976-06-28 | 1977-12-20 | Precision Metalsmiths, Inc. | Pattern material composition |
| SU865489A1 (en) * | 1979-08-15 | 1981-09-23 | Предприятие П/Я Р-6762 | Method of making undetachable ceramic moulds by the investment pattern technique |
| EP0240190A2 (en) * | 1986-03-31 | 1987-10-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Process for manufacturing ceramic sintered bodies and mold to be used therefor |
| SU1787651A1 (en) * | 1990-06-01 | 1993-01-15 | Tsniitmash | Mold investment casting method |
| RU2259255C1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") | Method of production of ceramic molds by electrophoresis |
-
2018
- 2018-05-15 RU RU2018117915A patent/RU2686410C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4064083A (en) * | 1976-06-28 | 1977-12-20 | Precision Metalsmiths, Inc. | Pattern material composition |
| SU865489A1 (en) * | 1979-08-15 | 1981-09-23 | Предприятие П/Я Р-6762 | Method of making undetachable ceramic moulds by the investment pattern technique |
| EP0240190A2 (en) * | 1986-03-31 | 1987-10-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Process for manufacturing ceramic sintered bodies and mold to be used therefor |
| SU1787651A1 (en) * | 1990-06-01 | 1993-01-15 | Tsniitmash | Mold investment casting method |
| RU2259255C1 (en) * | 2003-12-26 | 2005-08-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") | Method of production of ceramic molds by electrophoresis |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110280717B (en) | Ink-jet bonding three-dimensional printing sand mold titanium alloy casting process | |
| CN1958196A (en) | Fast method for preparing high temperature component parts in composite material of molybdenum and copper | |
| CN111633209A (en) | A kind of composite manufacturing method of steel/aluminum bimetal increased/equivalent material | |
| CN109396349A (en) | A kind of investment precision casting technology of small thin-wall | |
| US4298051A (en) | Method of die casting utilizing expendable sand cores | |
| RU2686410C1 (en) | Method of making ceramic mold | |
| CN108188345B (en) | Gear ring forming method | |
| RU2631568C1 (en) | Method for manufacturing ceramic shell moulds for casting on molten models | |
| US3420644A (en) | Method for molding of glass and ceramic materials | |
| RU2499651C1 (en) | Method of making ceramic moulds by fusible patterns | |
| RU2753188C2 (en) | Method for manufacturing shell mold | |
| RU2829906C1 (en) | Method of making ceramic shell moulds for casting on sand-polymer burned patterns obtained by 3d printing | |
| JP3629640B2 (en) | Method for producing collapsible sand core for casting and sand core thereof | |
| JP7309143B2 (en) | How to make a wax model | |
| JPH04116104A (en) | Production of molded body for sintering and sintered parts | |
| EP3135399B1 (en) | Method of manufactruring precision cast parts for vehicle exhaust systems | |
| CN102226257A (en) | Preparation method of niobium or niobium alloy filament reinforced titanium-aluminum alloy composite material or casting | |
| US4700768A (en) | Metal casting process using a lost pattern, moulds for performing this process and process for the production of said moulds | |
| JPH0237937A (en) | Precision casting method for casting having narrow mouth hollow part | |
| JP3339675B2 (en) | Mold making method and casting method | |
| JP7345773B2 (en) | Wax model and its production method | |
| JPH0394954A (en) | Production of precision casting mold for active metal | |
| JP3130962B2 (en) | High melting point active metal casting mold and method for producing the same | |
| JPS63171245A (en) | Production of collapsible core | |
| JPH0339774B2 (en) |