способ изготовления многослойных оболочковых керамических форм по удаляемым моделям

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ПО УДАЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, включающий нанесение защитного адгезионного слоя на модель, его сушку, послойное нанесение огнеупорной силикатной суспензии с обсыпкой каждого слоя огнеупорным материалом и сушкой, удаление модели, прокалку форм-оболочек, отличающийся тем, что защитный адгезионный слой формируют суспензией, содержащей продукт частичного гидролиза этилсиликата в органическом растворителе с SiO₂ в продукте 12 - 21 мас.%, pH 5 - 7, и пылевидный кварц или микропорошок электрокорунда в соотношении в суспензии соответственно 1 : (0,8 - 1,6), при этом сушку защитного слоя осуществляют при относительной влажности не менее 40% в течение 2 - 3 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам изготовления многослойных оболочковых керамических форм, получаемых по удаляемым моделям, и может быть использовано для получения отливок с узкими протяженными канавками, например, для деталей типа "Двигатель материала", применяемых в швейных машинах.

Известен способ изготовления многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающий нанесение на модель суспензии на этилсиликатном связующем, последующую ее послойную обсыпку огнеупорным материалом, сушку, удаление модели и прокалку оболочковых форм.

Повышение качества отливок с узкими протяженными незамкнутыми канавками достигают, обдувая сжатым воздухом, два первых слоя огнеупорной формы после обсыпки огнеупорным материалом. При этом для упомянутых слоев оболочки используют суспензию следующего состава, мас. этилсиликат 17,5-21,23; органический растворитель 11,7-14,25; дистиллированная вода 0,40-0,42; соляная концентрированная кислота 0,20-0,22; серная концентрированная кислота 0,33-0,36; авиационный бензин 0,09-0,11; глицерин 0,08-0,11; маршалит остальное [1]

Известный способ не обеспечивает качество внутренней поверхности оболочковой формы, вследствие наличия раковин в слое покрытия, что приводит к появлению дефектов на поверхности отливок в виде шаровых наплывов металла, особенно в острых углах, протяженных каналах.

Известен способ изготовления многослойных оболочковых форм, по которому на блок моделей перед послойным нанесением на него огнеупорной суспензии наносят защитный слой покрытия на основе нитроцеллюлозного лака [2] Известный способ вследствие низкой адгезии огнеупорной суспензии к покрытию на основе нитроцеллюлозного лака не обеспечивает точное воспроизведение микрорельефа поверхности моделей, что ведет к ухудшению качества поверхности отливок за счет образования шаровых наплывов металла, особенно в острых углах, пазах, отверстиях.

Задачей, решаемой предполагаемым изобретением, является улучшение воспроизводимости микрорельефа поверхности и конфигурации моделей при получении керамических форм, что приведет к повышению качества их поверхности и как следствие, позволит ликвидировать шаровые наплывы и "заливы" металла при получении отливок.

Указанная задача достигается тем, что в способе изготовления многослойных оболочковых керамических форм, включающем нанесение защитного покрытия на удаляемую модель, послойное нанесение огнеупорной суспензии и обсыпку огнеупорным материалом, сушку, удаление модели и прокалку оболочковых форм, в качестве защитного покрытия используют суспензию продукта частичного гидролиза и конденсации этилсиликата-40 в органическом растворителе с рН среды 5-7 и пылевидного огнеупорного материала при соотношении 1:(0,8-1,6), а сушку защитного покрытия производят на воздухе при относительной влажности не менее 40% и 2-3 часов.

Защитное покрытие суспензии на основе продукта частичного гидролиза и конденсации этилсиликата-40 в органическом растворителе и пылевидного огнеупорного материала, наносимое на модельный блок, имеет высокую адгезию, как к модельному составу, так и к огнеупорной суспензии первого слоя покрытия формы, вследствие наличия полярных функциональных групп, способных к взаимодействию. В результате чего суспензия защитного покрытия и суспензия первого слоя керамической формы хорошо прилипают к поверхности модели, точно воспроизводя микрорельеф и конфигурацию последней. Нанесение защитного покрытия на основе продукта частичного гидролиза и конденсации этилсиликата-40 в органическом растворителе в соотношении с огнеупорным материалом 1:(0,8-1,6) обеспечивает равномерное покрытие на поверхности блока выплавляемых моделей, а значит и улучшение воспроизводимости поверхности и конфигурации моделей.

При соотношении менее 1-0,8 образуется тонкая пленка покрытия, которая не обеспечивает высокую адгезию суспензии первого слоя керамической формы к защитному покрытию, что приведет к ухудшению воспроизводимости микрорельефа поверхности и конфигурации моделей. При соотношении более 1-1,6 образуется покрытие неравномерное с подтеками, что ведет к образованию раковин в слое оболочки и таким образом также к ухудшению воспроизводимости микрорельефа поверхности и конфигурации моделей. Оптимальная среда защитного покрытия составляет рН 5-7, т.к. при более кислой среде при сушке происходит отслоение защитного покрытия от модели или трещинообразование, что приведет к ухудшению качества поверхности отливок, а при более щелочной среде происходит омыление модельного состава.

Сушка защитного покрытия на воздухе при относительной влажности не менее 40% и не менее 2-3 ч позволяет получить пленку покрытия, которая не растворяется и не набухает при нанесении первого и последующих слоев покрытий керамической формы. При пониженной влажности сушки, т.е. менее 40% и менее 2-3 ч происходит частичное размывание пленки защитного покрытия при нанесении суспензии первого слоя, что также влияет на точное воспроизведение микрорельефа поверхности и конфигурации моделей.

При использовании в качестве огнеупорного пылевидного материала в составе защитного покрытия пылевидного кварца время сушки должно быть не менее 2-х ч; а при использовании микропорошков электрокорунда не менее 3-х ч.

Увеличение времени сушки экономически нецелесообразно. В качестве продукта частичного гидролиза и конденсации этилсиликата-40 в органическом растворителе могут быть использованы готовые связующие марок ГС-20Э, ГС-12, 5И.

В качестве пылевидного огнеупорного материала могут быть использованы: пылевидный кварц, микропорошки электрокорунда и др.

В табл.1 и 2 представлены параметры способа 2.

П р и м е р. Для изготовления керамических форм и отливок, как по предлагаемому, так и по известному способу использовали модели сложной конфигурации, имеющие узкие протяженные канавки, острые углы, насечки разной величины, модели детали "Двигатель материала".

Предлагаемый способ изготовления оболочковых форм для получения отливок по удаляемым моделям осуществляется следующим образом: модельный блок погружают в огнеупорную суспензию, например, такого состава, мас. Продукт частичного гидролиза и конден- сации этилсиликата-40 в органическом раст- ворителе с рН 6 50 Пылевидный огне- упорный материал 50

затем выдерживают в ней при вращении в течение 10-15 с, вынимают из суспензии, поворачивая в различных направлениях для стекания излишков суспензии, затем блок помещают в камеру воздушной сушки, где слой огнеупорной сус- пензии сушат при влажности не менее 40% В качестве пылевидного огнеупорного материала в данной суспензии использовали пылевидный кварц (пример N 2, 3 табл.1) и микропорошка- электрокорунда (пример N 4, 5 табл.1). В качестве продукта частичного гидролиза и конденсации этилсиликата-40 использовали готовое связующее марки ГС-20Э, ТУ 6-02-1-583-88. После сушки защитного слоя покрытия на модельные блоки наносят первый слой огнеупорной суспензии на этилсиликатном связующем и сразу обсыпают огнеупорным материалом. Полученный слой высушивают в воздушной камере в течение 2-3-х часов при температуре 25-27^оС и относительной влажности 40-60% Последующие слои формы наносят аналогично первому. Суспензию для первого и последующих слоев покрытий при использовании кварцевого песка используют следующего состава, мас. Этилсиликат-40 15,0 Спирт 16,5 Азотная кислота 0,5 Вода 0,9 Пылевидный кварц Остальное а при использовании электрокорунда, мас. Этилсиликат-40 13,0 Спирт 14,0 Соляная кислота 0,24 Вода 0,9 Микропорошки электрокорунда Остальное Для изготовления моделей был использован модельный состав из МВС-3А (пример 2,3,4,5) и водорастворимый состав (пример 6,7).

Таким образом, способ изготовления многослойных оболочковых форм позволяет улучшить воспроизводимость микрорельефа поверхности и конфигурацию моделей и исключает дефекты поверхности отливок по "наплывам" и "заливам" металла, особенно деталей с узкими протяженными канавками и острыми углами.