SU1740100A1

SU1740100A1 - Molding method

Info

Publication number: SU1740100A1
Application number: SU904833721A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Бабаев; Алексей Александрович Колпаков; Евгений Дмитриевич Пигаев
Original assignee: Горьковский Автомобильный Завод
Priority date: 1990-06-04
Filing date: 1990-06-04
Publication date: 1992-06-15

Abstract

Изобретение относитс к литейному производству и может использоватьс при производстве отливок в вакуумируемые формы по модел м и может использоватьс при производстве отливок в вакуумируемые формы по модел м из сгораемого материала . Цель изобретени - снижение брака отливок При формовке перед установкой модели в форму на ее обработанную от пригара поверхность нанос т слой жидкого покрыти , за исключением некоторой части и/или всей нижней поверхности, с последующей сушкой. 1 табл.The invention relates to foundry and can be used in the manufacture of castings in evacuated molds by model and can be used in the manufacture of castings in evacuated molds in models of combustible material. The purpose of the invention is to reduce cast rejects. When forming, before installing the model in a mold, a layer of liquid coating is applied on its surface treated with a burner, with the exception of some part and / or the entire bottom surface, followed by drying. 1 tab.

Description

Изобретение относитс к литейному производству, в частности к формообразованию при производстве отливок в вакуумируемые формы по модел м из сгораемого материала.LThe invention relates to foundry, in particular, to shaping in the production of castings into evacuated molds according to models of combustible material. L

Известен способ формовки, при котором на газифицируемую модель наноситс огнеупорна краска, содержаща 44% пылевидного кварца, 13% глины, 9% жидкого стекла и 34% воды. Модель помещаетс в огнеупорный наполнитель без св зующего. Дл герметизации на верхнюю поверхность формы укладывают, например, тонкий лист из алюмини , синтетической пленки, титана или других материалов. При заливке формы металлом газы, выдел ющиес из материала модели, удал ют через систему вакууми- ровани формы. Дл облегчени удалени газов верхнюю часть модели не окрашивают .A known molding method in which a refractory paint containing 44% of powdered quartz, 13% of clay, 9% of liquid glass and 34% of water is applied to the gasified model. The model is placed in a refractory filler without a binder. For sealing, for example, a thin sheet of aluminum, synthetic film, titanium or other materials is placed on the upper surface of the mold. When the mold is poured with metal, the gases evolved from the model material are removed through the mold evacuation system. To facilitate the removal of gases, the upper part of the model is not painted.

Однако использование данного способа ограничено геометрическими размерами отливок . При заливке форм с модел ми высотой стенок более 300 мм, толщиной более40 мм и массе металла более 1500 кг имеет место брак отливок по нарушению геометрии . Изменение геометрии отливок происходит при обрушении части формы и размыве части поверхности формы металлом.However, the use of this method is limited to the geometric dimensions of the castings. When casting molds with models with a wall height of more than 300 mm, a thickness of more than 40 mm, and a metal weight of more than 1500 kg, castings due to geometry are discarded. Changes in the geometry of castings occur when a part of the mold collapses and the part of the mold erodes with a metal.

В процессе заливки форм с пенополи- стироловыми модел ми под воздействием тепла заливаемого металла материал модели подвергаетс разложению (деструкции) Вследствие высокой газотворной способности материала модели в пространстве между зеркалом металла и поверхностью разложени модели возникает существенное давление газов и паров - продуктов разложени модели. В начальный момент давление достигает 88 КПа, что при недостаточной газопроницаемости формы может привести к выбросам металла. При этом верхн поверхность, котора не окрашена противопригарной краской, изолирована слоем нерэзложившейс модели.In the process of pouring molds with polystyrene foam models under the influence of heat of the poured metal, the model material undergoes decomposition (destruction). Due to the high gas-making ability of the model material, a significant pressure of gases and vapors, the model decomposition products, occurs in the space between the metal mirror and the decomposition surface of the model. At the initial moment, the pressure reaches 88 KPa, which, with insufficient gas permeability of the form, can lead to metal emissions. At the same time, the upper surface, which is not painted with an anti-burn paint, is insulated with a layer of a non-decomposed model.

Избыточное давление в полости формы между металлом и остатками модели по сравнению с давлением газов в наполнител- ном материале формы сжимает слои огнеупорного наполнител и предотвращает и разрушение. В дальнейшем давление паро газовой фазы уменьшаетс , что объ сн емс непрерывным увеличением пространства между зеркалом металла и поверхностьюExcessive pressure in the mold cavity between the metal and model remnants compared with the pressure of gases in the filler material of the mold compresses the layers of the refractory filler and prevents destruction. Subsequently, the vapor pressure of the gas phase decreases, which is explained by the continuous increase in the space between the metal mirror and the surface

4four

ЈьЈ

разложени модели и соответственно поверхности газоотводэ.decomposition of the model and, accordingly, the surface of the gas outlet.

В качестве модели использовалс пр моугольник размером в основании ЮОх 100 и высотой 1000 мм. Скорость заливки выбиралась в соответствии с рекомендаци ми дл лить по пенополистироловым модел м - дл чугуна 2,5 см/с. Заливка производилась при давлении в огнеупорном материале формы 80 и 77 кПа.As a model, a rectangle with a size at the base of the UOX 100 and a height of 1000 mm was used. The casting speed was chosen in accordance with the recommendations for casting on expanded polystyrene models - for cast iron of 2.5 cm / s. The casting was carried out at a pressure of 80 and 77 kPa in refractory material of the form.

При заливке образцов происходило разрушение форм через 22 и 30 с после попадани металла в форму. Причиной обрушени формы вилось выравнивание давлени в полости формы, свободной от материала модели, и давлени в огнеупорном материале формы. Условие сохранени формы можно выразить следующим уравнением:When the samples were poured, forms were destroyed after 22 and 30 s after the metal was in the form. The cause of the collapse of the mold was the equalization of pressure in the cavity of the mold, free from the model material, and pressure in the refractory mold material. The condition of conservation of form can be expressed by the following equation:

Рпф. - РМФ- а где Рп ф - давление газов в полости формы;Rff - РМФ- and where Рп ф - pressure of gases in the mold cavity;

Рм Ф - давление газов в материале формы;RM F - gas pressure in the form material;

о- удельное давление материала формы на стенки полости формы.o- specific pressure of the material of the form on the walls of the cavity of the form.

Разрушение формы происходит при условии равенства обеих сторон уравнени , перепад давлени Рп ф. - Рм ф. при условии равенства в уравнении называют перепадом давлени разрушени .The destruction of the form occurs under the condition of equality of both sides of the equation, the pressure drop Pp f. - PM f. under the condition of equality in the equation, the pressure differential pressure is called.

Разрушение формы можно устранить, увеличить линейную скорость заливки расплава . Однако это направление не нашло развити ввиду снижени выхода годного металла (увеличены размеры литниковой системы), по влени брака по засорам (происходит эрози поверхностей полости формы ); заливка сопровождаетс выбросами металла через сто к (очень высока скорость газификации модели и невозможно обеспечить вентил цию газов через стенки формы ).The destruction of the form can be eliminated, increase the linear speed of the melt pouring. However, this direction has not been developed due to a decrease in the yield of metal (the size of the gating system is increased), the appearance of defects in blockages (erosion of the surfaces of the mold cavity occurs); the pouring is accompanied by metal emissions through a hundred k (the model's gasification rate is very high and it is impossible to ensure the ventilation of gases through the walls of the mold).

Регулирование давлени парогазовой атмосферы полости формы возможно элементами вентил ции формы. Но установка открытых выпаров и вентил ционных кана- 710В, обеспечивающих вход газов из атмосферы внутрь полости формы, производитс в верхней части формы.Regulating the pressure of the vapor-gas atmosphere of the mold cavity is possible with elements of ventilation of the mold. But the installation of open vapors and ventilation ducts 710B, which ensure the entry of gases from the atmosphere into the cavity of the mold, is carried out in the upper part of the mold.

При производстве высоких отливок обрушение формы происходит до момента полного разрушени модели, т.е. до момента сообщени с атмосферой. При высоте стенок отливки 300 - 600 мм установка выпаров позвол ет регулировать газовое давление в полости формы. Однако после сгорани модели в окружающую атмосферу через вентил ционные каналы выдел етс огромное количество сажи, стирола, бензола и других вредностей. При заливке отливок без вентил ционных каналов все твердые продукты разложени модели остаютс в огнеупорном материале, а парогазова In the production of high castings, the collapse of the form occurs until the complete destruction of the model, i.e. until communication with the atmosphere. At a height of the walls of the casting of 300-600 mm, the installation of vapors allows the gas pressure in the mold cavity to be adjusted. However, after the combustion of the model, an enormous amount of soot, styrene, benzene and other hazards is released into the atmosphere through the ventilation ducts. When casting castings without ventilation ducts, all solid decomposition products of the model remain in the refractory material, and steam and gas

часть откачиваетс вакуумным насосом и в концентрированном виде передаетс на утилизацию.part of it is pumped out with a vacuum pump and transferred in a concentrated form for recycling.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс способ покрыти газифицируемой мо0 дели целиком синтетической пленкой, перед установкой в огнеупорный наполнитель вы- пар модели соедин ют с вакуумной системой. Использование этого способа ограничено необходимостью оснащени дополни5 те льным оборудованием по нанесению синтетической пленки, и совершенно невозможно реализовать его на крупногабаритных объемных модел х. Технологический недостаток этого способа заключаетс вClosest to the present invention, there is a method for coating a gasified model with an entirely synthetic film, and the model is connected to a vacuum system before being installed in a refractory filler. The use of this method is limited by the need to equip with additional equipment for the application of synthetic film, and it is absolutely impossible to implement it on large-sized volumetric models. The technological disadvantage of this method is

0 том, что отсутствует сцепление огнеупорной краски и синтетической пленки. В процессе заливки огнеупорное покрытие отслаиваетс от пленки и попадает в тело отливки в виде сора.0 that there is no adhesion of refractory paint and synthetic film. In the process of pouring, the refractory coating exfoliates from the film and enters the body of the casting as a litter.

5 Цель изобретени - снижение брака отливок за счет предотвращени разрушени полости формы в процессе заливки.5 The purpose of the invention is to reduce cast rejects by preventing the mold cavity from being destroyed during the casting process.

Указанна цель достигаетс тем, что перед установкой модели в форму на ее окра0 шенную противопригарной краской поверхность нанос т жидкое герметизирующее покрытие, оставл при этом непокрытыми участки нижней поверхности, прилегающие к питател м, или всю нижнююThis goal is achieved by the fact that, before installing the model in a form, a liquid sealing coating is applied to its painted surface with anti-stick paint, leaving uncovered areas of the bottom surface adjacent to the feeders or the entire bottom surface.

5 поверхность, а последующую сушку покрыти осуществл ют до образовани газонепроницаемой корки.5, the surface and the subsequent drying of the coating are carried out until a gas-tight crust is formed.

Способ реализуетс в следующей последовательности операций.The method is implemented in the following sequence of operations.

0 Пенополистироловую модель окрашивают в два сло противопригарной краской следующего состава,%: графит черный 86, графит серебристый 8, бентонит молотый 3, сульфитна барда (плотностью 1,27 - 1,28) 3.0 The expanded polystyrene model is painted in two layers with anti-stick paint of the following composition,%: black graphite 86, silver graphite 8, ground bentonite 3, sulphite bard (density 1.27 - 1.28) 3.

5 Слой краски сушат на воздухе. На поверхность сухой противопригарной краски нанос т кистью жидкое стекло (модуль 2,80 - 3,20). Слой сушат при 22 - 25°С, возможно использование калорифера с температурой5 The paint coat is air dried. Liquid glass is applied to the surface of dry nonstick paint (module 2.80 - 3.20). The layer is dried at 22 - 25 ° С, it is possible to use a heater with a temperature

0 40°С. Повышение температуры сушки приводит к растрескиванию покрыти и соответственно к нарушению герметизации поверхности модели.0 40 ° C. Increasing the drying temperature leads to cracking of the coating and, accordingly, to a breach of the sealing surface of the model.

Окрашенную модель устанавливаютPainted model set

5 внутрь опоки-контейнера на песчаную постель . Производ т засыпку кварцевого песка до верхнего уровн опоки. Наполнитель в опоке уплотн ют вибрацией собранной формы. На поверхность формы укладывают синтетическую пленку. К опоке-контейнеру5 inside the mold box on the sand bed. Quartz sand is filled to the upper level of the flask. The filler in the flask is compacted by vibration of the assembled form. On the surface of the form stack synthetic film. To Opo-container

подключают вакуум. Производ т заливку формы.connect the vacuum. The mold is cast.

В процессе заливки форм с модел ми, окрашенными герметизирующим огнеупор- ным покрытием - жидким стеклом, давление газов i между зеркалом металла и разлагающейс моделью, как и в прототипе, имеет пики максимального давлени , а затем спадающие ветви. Однако скорость из- менени в зазоре между металлом и остатками модели значительно ниже 0,02 кПа/с, а без применени герметизирующего покрыти 0,26 кПа/с. Газопроницаемость верхней поверхности полости формы, сво- бодной от модели и металла, при толщине 0,5 мм герметизирующего покрыти составл ет 7, а без него 60 ед.In the process of pouring molds with models, painted with a refractory sealing coating — liquid glass, the pressure of gases i between the metal mirror and the decomposing model, as in the prototype, has peaks of maximum pressure, and then falling branches. However, the rate of change in the gap between the metal and the remnants of the model is significantly lower than 0.02 kPa / s, and without the use of a sealing coating of 0.26 kPa / s. The gas permeability of the upper surface of the mold cavity, free from the model and metal, with a thickness of 0.5 mm of the sealing coating is 7, and without it 60 units.

Из этих данных следует, что герметизирующее покрытие повышает временное со- противление огнеупорного материала форм к обрушению. Границы использовани герметизирующего покрыти - жидкого стекла определ ли экспериментальным путем - формовкой и заливкой столбиков из пенопо- листирола следующих сечений: 100 х 100; 100 х 200; 100 х 300; 200 х 200; 200 х 300; 300 х 300, а также с последующей заливкой отливок номенклатуры штампового лить . Рекомендации , полученные по результатам испытаний, приведены в таблице. В результате испытаний вы снилось, что толщина отливок, получаемых предлагаемым спосо- бом, не должна превышать 250 мм. Это объ- сн етс тем, что под длительным воздействием тепла расплавленного металла жидкое стекло начинает расплавл тьс и огнеупорное покрытие отслаиваетс от формы . Частицы покрыти привод т к сорным раковинам в отливках. Герметизирующее покрытие - жидкое стекло без противопригарного покрыти быстро разрушаетс , при этом резко возрастает газопроницаемость поверхности формы этого участка, что ведет к разрушению огнеупорного материала. Увеличение толщины герметизирующего покрыти -жидкого стекла свыше 1,5мм не дает устойчивости форм к обрушению по указанным принципам. Это также приводит к образованию пригара на отливках по вине жидкого стекла.From these data, it follows that the sealing coating increases the temporary resistance of the refractory material of the mold to collapse. The boundaries of the use of a sealing coating — liquid glass were determined experimentally — by molding and pouring columns of polystyrene foam of the following cross-sections: 100 x 100; 100 x 200; 100 x 300; 200 x 200; 200 x 300; 300 x 300, and also with the subsequent pouring of die castings of die casting. The recommendations obtained from the test results are shown in the table. As a result of the tests, it was found that the thickness of the castings obtained by the proposed method should not exceed 250 mm. This is due to the fact that under prolonged exposure to the heat of the molten metal, liquid glass begins to melt and the refractory coating peels off from the mold. The coating particles cause weed sinks in the castings. Sealing coating - liquid glass without a nonstick coating is quickly destroyed, and the gas permeability of the surface of the form of this area increases sharply, which leads to the destruction of the refractory material. An increase in the thickness of the sealing coating — liquid glass over 1.5 mm — does not give the forms resistance to collapse according to the indicated principles. It also leads to the formation of burns on castings through the fault of liquid glass.

При нанесении герметизирующего покрыти - жидкого стекла по всей поверхности модели даже при низкой (1-1,5 см/с)When applying a sealing coating - liquid glass over the entire surface of the model, even at low (1-1.5 cm / s)

скорости подьема металла в форме возможен выброс металла из литниковой системы под давлением газов, образующихс от сгорани модели. Дл предотвращени выброса металла в нижней поверхности модели на рассто нии 200 - 300 мм от каждого питател оставл ют зоны, неокрашенные жидким стеклом, размером 50 х 50 мм. Это обеспечивает при скорости заливки не более 3,5 - 4 см/с удаление избыточных газов из полости формы. В процессе заливки неокрашен- ные зоны герметизируютс жидким металлом.ascent rate of metal in the mold; metal may be ejected from the gating system under the pressure of gases generated from the combustion of the model. To prevent the metal from being ejected in the bottom surface of the model, at a distance of 200-300 mm from each feeder, areas left unpainted with liquid glass 50 x 50 mm in size are left. This ensures, when the pouring speed is no more than 3.5-4 cm / s, the removal of excess gases from the mold cavity. In the process of pouring, the unpainted areas are sealed with liquid metal.

Использование огнеупорного герметизирующего покрыти жидкого стекла позвол ет ра сширить номенклатуру отливок, изготовл емых в вакуумируемых формах. Перевод крупногабаритных отливок на изготовление в вакуумированных формах позвол ет сократить трудоемкость изготовлени отливок на 18%, уменьшить расход формовочных смесей на 65%, снизить расход стержневых смесей на 80%. Способ гарантирует изготовление отливок с внутренними полост ми без стержней, что позвол ет исключить операцию изготовлени стержней.The use of a refractory sealing coating for liquid glass allows to expand the range of castings produced in vacuumized molds. The conversion of large-sized castings to production in evacuated molds reduces the labor intensity of casting production by 18%, reduces the consumption of molding sands by 65%, reduces the consumption of core sands by 80%. The method guarantees the manufacture of castings with internal cavities without cores, which eliminates the operation of making cores.

Внедрение способа обеспечивает экологически чистую заливку форм, так как продуктыдеструкциимоделей концентрируютс и удал ютс вакуумным насосом с последующей передачей на утилизацию .The implementation of the method provides an environmentally friendly casting of the molds, since the destruction products of the models are concentrated and removed by a vacuum pump with subsequent transfer for recycling.

Claims

Invention Formula

The method of forming, including painting the foam-polystyrene model with the gating system with anti-stick paint, fitting the model into a mold, filling it with a refractory filler without a binder, applying a sealing coating to the surface of the mold and connecting it to a vacuum, characterized in that, in order to reduce the casting casting by preventing destruction of the mold cavity in the process of pouring, before installing the model into the mold, on its painted surface with non-stick paint a liquid sealing coating is applied, leaving m uncoated portions of the bottom surface adjacent to the feeder m, or the entire lower surface of the coating and subsequent drying is carried out to form a gas-tight cover.

Average casting wall thickness, mm

Model height, mm

Casting configuration

Thickness of coating, mm

60-100

500-600

60-150

500-1000

100-250

up to 1000

0.4-0.6 over the entire surface of the model

0.5-1.0 in two layers: top surface of the model. Undercut

models.

0.4-0.6 side and bottom surfaces 0.6-1.5 in 2 layers top and all side

surface. 0.4-0.6 lower surface.