Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям

Изобретение относится к литейному производству. Способ изготовления моделей из пенополистирола включает установку в пресс-форму по меньшей мере одного элемента, улучшающего механические свойства отливки и фиксируемого в модели, засыпку гранул пенополистирола и вспенивание гранул в пресс-форме. Пресс-форму заполняют послойно предварительно вспененными гранулами пенополистирола, а сверху каждого слоя устанавливают по меньшей мере один фиксируемый элемент, улучшающий механические свойства отливки. На поверхность по меньшей мере одного фиксируемого элемента, улучшающего механические свойства отливки предварительно наносят легирующие элементы или соединения. Обеспечивается фиксация элемента, улучшающего механические свойства отливки в требуемых участках модели, в зависимости от требований, предъявляемых к отливкам. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 пр.

 

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к способам литья по газифицируемым моделям, и может быть использовано для получения композиционных отливок из железоуглеродистых и цветных сплавов.

Из уровня техники известны способы изготовления моделей из пенополистирола, при которых легирующие элементы наносят на гранулы пенополистирола перед их вспениванием в пресс-форме (SU 304049, В22С 7/02, 25.05.1971), или вводят модифицирующие и легирующие добавки в пресс-форму одновременно с гранулами пенополистирола (SU 904872, В22С 7/02, 15.02.1982). Недостатком данных способов является значительный расход модификаторов и легирующих добавок, а также легирование всего объема отливки.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления моделей для получения композиционных отливок, включающий вспенивание гранул пенополистирола в пресс-форме, при этом в пресс-форму устанавливают один или несколько элементов, остающихся в модели из пенополистирола (SU 1792351 А3, В22С 7/02. 30.01.1993). Недостатком данного способа является необходимость изготовления специальных пресс-форм и сложность фиксации элементов, остающихся в модели из пенополистирола в пресс-формах.

Все это снижает универсальность способа.

Предлагаемый способ является более универсальным по отношению к прототипу.

Повышение универсальности способа выражается в том, что он позволяет получать модели, содержащие в объеме, по меньшей мере, один фиксируемый элемент с применением простых пресс-форм, а также фиксировать данные элементы в объеме модели в несколько слоев и в требуемых участках, в зависимости от требований, предъявляемых к отливкам.

Способ осуществляется следующим образом.

Пресс-форму послойно заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола, сверху каждого слоя предварительно вспененных гранул фиксируют, по меньшей мере, один элемент, который остается в модели из пенополистирола. Способ предусматривает фиксирование на слое предварительно вспененных гранул нескольких элементов. Для получения более плотных моделей способ допускает добавлять сверху фиксируемых элементов слой предварительно вспененных гранул пенополистирола в верхней части пресс-формы. Фиксируемые элементы могут иметь переменную толщину. Способ допускает фиксировать элементы не на всю площадь предварительно вспененных гранул, при этом площадь фиксируемого элемента или элементов должна быть не менее 0,1% площади слоя предварительно вспененных гранул. Способ также предусматривает, что один или несколько фиксируемых элементов могут превышать габаритные размеры пресс-формы. Фиксируемые элементы, выполненные из различных материалов (металлических, керамических, пористых тел) по требуемой конфигурации и геометрическим размерам (втулки, кольца, полукольца и др.), в объеме отливок направлены на улучшения их механических свойств (прочность, устойчивость к динамическим и сдвиговым напряжениям и др.).

Для создания переходной зоны в отливках на границе фиксируемый элемент - металл способ предусматривает нанесение на поверхность фиксируемых элементов легирующих элементов или соединений.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхность элементов, которые фиксируют в пресс-форме сверху слоя предварительно вспененных гранул, наносят легирующие элементы или соединения в виде пасты, краски или пудры, слоем, не менее 0,01 мм. Слой менее 0,01 мм не позволит обеспечить формирования качественной переходной зоны на границе фиксируемый элемент - металл. Если требуется создать переходную зону не по всей поверхности фиксируемого элемента, то способ допускает нанесение легирующих элементов или соединений на поверхность данных элементов частично, на отдельный участок, либо участки поверхности. При фиксировании нескольких элементов на слое предварительно вспененных гранул, способ допускает нанесение легирующих элементов или соединений не менее чем на один элемент. Для формирования переходной зоны обладающей комплексом свойств, способ предусматривает нанесение легирующих элементов или соединений на поверхность фиксируемых элементов в различных сочетаниях. После нанесения легирующих элементов или соединений на поверхность фиксируемых элементов и сушки слоя покрытия, их фиксируют сверху слоя предварительно вспененных гранул пенополистирола в пресс-форме, после чего производят окончательное формообразование модели любым доступным способом.

Готовые модели собирают в модельные блоки путем приклеивания элементов литниковой системы, окрашивают слоем противопригарного покрытия, после высыхания которого их помещают в контейнер (опоку), заполняют опорным материалом, герметизируют, вакуумируют и заливают металлическим расплавом.

Примеры конкретного применения.

Пример 1. В пресс-форме изготавливали прямоугольные модели размером 100×100 мм, высотой 30 мм. Объем пресс-формы заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола, слоем высотой 15 мм, сверху которого фиксировали сетку из нержавеющей стали, размером 80×80 мм, толщина проволоки сетки 2 мм. Сверху сетки объем пресс-формы заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола, после чего производили изготовление моделей автоклавным способом. Полученные модели заливали алюминиевым сплавом. Отливки, содержащие в объеме фиксируемый элемент в виде сетки, при испытаниях на излом показали увеличение их прочности в сравнении с отливками, изготовленные без установочных элементов в объеме моделей.

Пример 2. То же, что в примере 1, только модели заливали расплавом серого чугуна СЧ 15. Испытания на излом показали улучшения прочностных свойств полученных отливок, по сравнению с неармированными отливками. При образовании трещин и сколов в матричном металле, фиксируемый элемент (сетка из нержавеющей стали) способствовал сохранению целостности отливки, препятствуя ее полному разрушению.

Пример 3. То же, что в примере 1, только пресс-форму заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола, слоем высотой 10 мм, сверху которого фиксировали сетку из нержавеющей стали. После этого дополнительно добавляли гранулы пенополистирола слоем 10 мм, и снова устанавливали сверху слоя предвспененных гранул сетку из нержавеющей стали. Оставшийся объем пресс-формы заполняли предварительно вспененными гранулами и изготавливали модель автоклавным способом. Модели заливали алюминиевым сплавом. Полученные отливки, содержащие в объеме два фиксируемых элемента (сетка из нержавеющей стали), показали увеличение стойкости при изгибе по сравнению с отливками, без устанавливаемых элементов.

Пример 4. В пресс-форме изготавливали прямоугольные модели размером 40×60 мм и высотой 20 мм. Объем пресс-формы заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола на половину ее высоты. Сверху данного слоя по центру пресс-формы устанавливали фиксируемый элемент в виде стальной пластины, толщиной 2 мм размером 20×80 мм, которая выходила за габаритные размеры пресс-формы на 40 мм. Часть пластины, выходящая за габариты пресс-формы, содержала отверстие диаметром 14 мм. Выход пластины за габариты обеспечивался наличием разборной обечайки пресс-формы, содержащей паз по ширине пластины. После установки фиксируемого элемента в пресс-форме, ее свободный объем заполняли предварительно вспененными гранулами пенополистирола и изготавливали модель. Полученные модели заливали расплавом хромистого чугуна ЧХ 18. Отливки - молотки для молотковой дробилки, фиксирование которых к приводу осуществляется за счет установки пальцев в отверстие в пластине, выходящей за габарит отливки. Испытания полученных отливок в молотковой дробилке показали их удовлетворительные характеристики, а применение данного способа позволило получить отливки с износостойкими рабочими поверхностями и фиксирующим элементом (стальная пластина с отверстием) без дополнительных операций пайки, сварки и сверления.

Пример 5. То же, что в примере 4, только на стальную пластину, в месте ее контакта с гранулами пенополистирола в пресс-форме, предварительно наносили слой легирующего покрытия на основе меди, толщиной 0,5-0,8 мм. Полученные отливки содержали в своем объеме пластичный переходный слой, обогащенный медью, на границе хромистый чугун - стальная пластина.

1. Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционной отливки методом литья по газифицируемым моделям, включающий установку в пресс-форму по меньшей мере одного элемента, улучшающего механические свойства отливки и фиксируемого в модели, засыпку гранул пенополистирола, вспенивание гранул в пресс-форме, отличающийся тем, что пресс-форму послойно заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола, а сверху каждого слоя устанавливают по меньшей мере один фиксируемый элемент, улучшающий механические свойства отливки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сверху слоя предварительно вспененных гранул пенополистирола с фиксируемыми элементами, улучшающими механические свойства отливки, в верхней части пресс-формы добавляют слой предварительно вспененных гранул пенополистирола.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что фиксируемые элементы, улучшающие механические свойства отливки, имеют переменную толщину.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что площадь фиксируемых элементов, улучшающих механические свойства отливки, составляет не менее 0,1% площади слоя предварительно вспененных гранул.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что по меньшей мере один фиксируемый элемент, улучшающий механические свойства отливки, выходит за габаритные размеры пресс-формы.

6. Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционной отливки методом литья по газифицируемым моделям, включающий установку в пресс-форму по меньшей мере одного элемента, улучшающего механические свойства отливки и фиксируемого в модели, засыпку гранул пенополистирола, вспенивание гранул в пресс-форме, отличающийся тем, что пресс-форму послойно заполняют предварительно вспененными гранулами пенополистирола, а сверху каждого слоя устанавливают по меньшей мере один фиксируемый элемент, улучшающий механические свойства отливки, при этом на поверхность по меньшей мере одного фиксируемого элемента, улучшающего механические свойства отливки, предварительно наносят легирующие элементы или соединения.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что легирующие элементы или соединения наносят на часть поверхности фиксируемых элементов, улучшающих механические свойства отливки.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что легирующие элементы или соединения наносят на фиксируемые элементы, улучшающие механические свойства отливки, в виде слоя краски, пасты или пудры, не менее 0,01 мм.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что легирующие элементы или соединения наносят в различных сочетаниях.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью металлов по газифицируемым моделям. Способ включает нанесение на гранулы окончательно вспененного пенополистирола легирующих добавок.

Изобретение относится к литью под давлением деталей, в частности восковой модели. Устройство содержит два блока с полостями, форма которых, после наложения блоков один на другой, соответствует форме отливаемой детали (25).

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья лопаток и других деталей ГТД сложной конфигурации. Композиция для изготовления выплавляемых моделей содержит, мас.%: твердый углеводород, и/или воск - 0,1-80, и/или полимер с температурой плавления до 300°C - 0,05-30, углеводородную смолу - до 80, фталевые кислоты - до 70, краситель - до 1,5 и полистирол или бисфенол - до 70.
Изобретение относится к области литейного производства. Модель изготавливают из пенополистирола, затем на ее поверхности посредством фиксирующих элементов устанавливают подложку, изготовленную из металлического материала.

Изобретение относится к литью под давлением детали, в частности выплавляемой модели. Оснастка содержит два блока(4, 21), в которых выполнены полости (5, 22), форма которых после совмещения блоков (4, 21) соответствует форме отливаемой детали (26).

Изобретение относится к литейному производству. Устройство содержит массив формующих элементов, неподвижную плиту, средства фиксации формующих элементов в заданных формируемой поверхностью положениях и подвижную плиту.

Изобретение относится к литейному производству. Восковая модель (50) кольцевого лопаточного узла статора турбомашины содержит радиально внутренний (52) и радиально внешний (54) коаксиальные экраны, соединенные друг с другом лопатками (56), из которых по меньшей мере одна лопатка (58) имеет внутреннюю полость.

Изобретение относится к области литейного производства. Устройство содержит нижнюю плиту, металлическую форму, механизм закрытия и раскрытия форм, стержень для получения полости в модели, механизм подъема стержня с моделью, печь для литья под низким давлением, трубу-литник для заливки модельного состава из печи, пневмоприводы полуформ с цилиндрами.
Изобретение относится к литейному производству. .
Изобретение относится к литейному производству. .

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано, в частности, для изготовления водорастворимых стержней для литья шликеров на основе Al2O3. Материал содержит, мас.%: хлорид натрия 17÷12, калий йодистый 15÷16, натрий азотнокислый 14÷11 и нитрат аммония 54÷62. Обеспечивается повышение качества отливок из керамического шликера. 2 табл., 3 пр.

Изобретение может быть использовано в машиностроении. Способ включает дозирование порошка модельного материала фракции 0,1-2,5 мм в пресс-форму в количестве, обеспечивающем получение моделей с пористостью 1-12%, прессование в вакууме 80-98 кПа модельного материала в пресс-форме без предварительного подогрева посредством совмещения поверхностей разъемов пресс-формы со скоростью 0,2-1 мм/с. По завершении прессования пресс-форму выдерживают в нагруженном состоянии не менее 1-10 минут. Обеспечивается равномерное распределение плотности в выплавляемой модели, устранение упругого отклика материала, из которого она состоит. 1 ил.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает внедрение в предварительно вспененные гранулы пенополистирола частиц модификатора или легирующих добавок, которые ускоряются до скорости выше 0,5 м/с. Для ускорение частиц применяется поток газа, который подают импульсно или непрерывно. Предварительно вспененные гранулы пенополистирола размещают в коробе из сетки с размерами ячейки от 0,4 до 0,7 от среднего размера гранул, а сам короб наполняется на 0,5-0,9 объема. Обеспечивается повышение качества отливок за счет равномерного распределения модификаторов и легирующих добавок в модели. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ включает внедрение в предварительно вспененные гранулы пенополистирола частиц модификатора и легирующих добавок и спекание из них газифицируемых моделей. Модификаторы и легирующие добавки в виде микро- и наночастиц измельчаются и внедряются вовнутрь предварительно вспененных гранул пенополистирола путем воздействия на эти частицы ударной волны электрического разряда. Обеспечивается более равномерное распределение модификаторов и легирующих добавок в газифицируемой модели отливки и, как следствие, повышение качества модифицирования и легирования металла отливки. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 4 пр.

Изобретение относится к области литья и, в частности, к модели (12) для литья по разовой модели, выполненной в форме лопатки газотурбинного двигателя с хвостовиком (15) и пером (14) с обеих сторон полки (20), которая перпендикулярна основной оси лопатки. Перо лопатки (14) имеет внутреннюю поверхность (17), спинку (16), входную кромку (18) и выходную кромку (19). Модель (12) также включает расширительную полосу (21), смежную выходной кромке (19), и огнеупорный стержень (21), заделанный в модель (12), и имеющий как на корыте (17), так и на спинке (16) соответствующую выровненную лакированную поверхность (31) между выходной кромкой (19) и расширительной полосой (21). Перегородка (24) продолжается между полкой (20) и указанной расширительной полосой (21) и имеет свободную кромку (25) между ними. Изобретение также относится к способу изготовления оболочковой формы из модели (12) и способу литья с использованием оболочковой формы. В результате обеспечивается устранение образования зерен на пересечениях выходной кромки или расширительной полосой с полкой лопатки газотурбинного двигателя. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области литья, а более конкретно к оболочковой форме, а также к способам изготовления и использования такой оболочковой формы. Оболочковая форма содержит центральный цилиндр, формовочные полости, расположенные в узле вокруг центрального цилиндра, и по меньшей мере один теплозащитный экран, выполненный перпендикулярно упомянутой главной оси. Центральный цилиндр продолжается вдоль главной оси между разливочной чашей и основанием. Каждая формовочная полость соединена с разливочной чашей по меньшей мере одним подающим каналом, а также посредством литника-селектора со стартером в основании. По меньшей мере один теплозащитный экран полностью окружает каждую упомянутую формовочную полость в плоскости, которая является, по существу, перпендикулярной упомянутой главной оси. В результате обеспечивается направленная кристаллизация расплавленного металла в формовочных полостях оболочковой формы. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.
Наверх