Литейная многослойная оболочковая форма для прокаливания и заливки металла в опорном наполнителе
CASTING MULTILAYER SHELL MOLD FOR CALCINATION AND POURING OF METAL IN THE SUPPORTING FILLER

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к литейным оболочковым формам для изготовления металлических отливок по выплавляемым моделям.
Наиболее близкой к заявленной литейной многослойной оболочковой форме является литейная многослойная оболочковая форма, у которой все слои изготовлены только на кварцевом песке и этилсиликате (Литье по выплавляемым моделям. Под ред. Я.И. Шкленника и В.А. Озерова. - М.: Машиностроение, 1984. - с. 176 - 298).
Недостатком такой известной литейной многослойной оболочковой формы является ее низкая стойкость к трещинообразованию и возможному разрушению от силового воздействия опорного наполнителя, особенно при ее прокаливании и заливке жидким металлом.
Это связано с тем, что отсутствие наличия барьерного или буферного демпфирующего слоя между оболочковой формой и опорным наполнителем приводит непосредственно к прямому контакту и силовому воздействию опорного наполнителя на оболочковую форму практически по всей внешней ее поверхности.
Заявляемая литейная многослойная оболочковая форма состоит из тонкостенных многочисленных облицовочного, промежуточных и наружного слоев.
При этом наружный внешний слой выполнен с возможностью создания буферного демпфирующего слоя между оболочковой формой и опорным наполнителем за счет перехода из твердого в вязкопластичное состояние при воздействии температуры прокаливания оболочковой формы в опорном наполнителе, при этом наружный внешний слой выполнен с использованием материалов, размягчение и текучесть которых при воздействии температуры прокаливания оболочковой формы ниже температуры прокаливания оболочковой формы в опорном наполнителе.
Технический результат, полученный при осуществлении заявленной литейной многослойной оболочковой формы, заключается в повышении стойкости к трещинообразованию и возможному разрушению при ее прокаливании и заливке в опорном наполнителе.
Заявленная литейная многослойная оболочковая форма характеризуется следующими существенными признаками.
Ограничительные признаки: литейная многослойная оболочковая форма состоит из многочисленных тонкостенных слоев.
Отличительные признаки: наружный внешний слой выполнен с возможностью создания буферного демпфирующего слоя между оболочковой формой и опорным наполнителем за счет перехода из твердого в вязкопластичное состояние при воздействии температуры прокаливания оболочковой формы в опорном наполнителе, при этом наружный внешний слой выполнен с использованием материалов, размягчение и текучесть которых при воздействии температуры прокаливания оболочковой формы ниже температуры прокаливания оболочковой формы в опорном наполнителе.
Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявленной литейной многослойной оболочковой формы и достигаемый технический результат заключается в следующем.
Вследствие того, что при прокаливании оболочковой формы в опорном наполнителе материал наружного внешнего слоя формы из-за воздействия температуры прокаливания подвергается сначала размягчению, а потом начинает и течь, т.е. между прямым контактом оболочковой формы и опорного наполнителя создается своего рода барьерный или буферный демпфирующий слой из вязкопластичного материала. Этот слой способствует повышению стойкости оболочковой формы к трещинообразованию в ней и возможному полному разрушению при прокаливании и заливке металлом в опорном наполнителе из-за релаксации и гашения возникающих растягивающих и сжимающих напряжений по всей внешней поверхности оболочки.
Все это в совокупности делает такую оболочковую форму более устойчивой к силовому воздействию со стороны опорного наполнителя, а значит, сокращает потери форм из-за их растрескивания.
Пример. У пятислойной этилсиликатной оболочковой формы тонкостенные облицовочный (первый) и внутренние промежуточные слои выполняются из кварцевого песка, а наружный внешний (пятый) слой выполнен из материала, например, глазури, температура размягчения которой составляет 720-740°С, а температура растекания 880-890°С, при которой проявляется сначала размягчение, а потом и течение материала пятого слоя. При этом у облицовочного и внутренних промежуточных слоев оболочки, выполненных из кварца, размягчения и растекания материала не проявляется. Размягчение и течение материала внешнего наружного слоя при прокаливании обеспечивает образование барьерного демпфирующего слоя между оболочковой формы и опорным наполнителем, который принимает на себя силовое воздействие опорного наполнителя и обеспечивает равномерную релаксацию напряжений по всей поверхности оболочковой формы. Это приводит к уменьшению величины сжимающих и растягивающих напряжений от высокой температуры прокаливания, а значит, повышает ее трещиностойкость на этапе прокаливания оболочки в опорном наполнителе и заливке жидким металлом.
Работа такой литейной формы. При прокаливании оболочковой формы в опорном наполнителе внешний наружный слой оболочки, который, разогреваясь, начинает увеличиваться в объеме, а его материал сначала размягчается и потом течет, что способствует релаксации напряжений со стороны силового воздействия опорного наполнителя, что приводит к уменьшению величины сжимающих и растягивающих напряжений в оболочковой форме от высокой температуры прокаливания, при этом промежуточные и облицовочный слои тоже нагреваются, но с меньшей интенсивностью и меньшим увеличением объема, т.к. их температура меньше температуры наружного слоя.
При заливке металлом такой оболочковой формы в опорном наполнителе нагретые до определенной температуры при прокаливании слои оболочковой формы дополнительно испытывают температурный и силовой удар со стороны заливаемого жидкого металла, особенно облицовочный слой. Первым соприкасается с жидким металлом внутренний облицовочный слой, затем промежуточные и далее внешний наружный слой оболочки. Поскольку температура заливаемого металла значительно превышает температуру прокаливания формы в опорном наполнителе, то уже размягченный материал внешнего слоя оболочки еще более прогреваясь уже со стороны заливаемого металла продолжает течь, т.е. этот слой в таком состоянии еще больше становится барьером или демпфером между оболочкой и опорным наполнителем, что дополнительно усиливает релаксацию напряжений как со стороны силового влияния опорного наполнителя, так и заливаемого металла.