Результат интеллектуальной деятельности: Литейная многослойная оболочковая форма

Изобретение относится к области производства, в частности к литейным многослойным оболочковым формам для изготовления металлических отливок по выплавляемым моделям.

Литейная многослойная оболочковая форма (ОФ) состоит из тонкостенных многочисленных облицовочного, промежуточных и наружного слоев оболочки.

При этом облицовочный и прилегающий к нему промежуточный слои выполнены на основе связующих материалов с повышенными вяжущими свойствами по отношению к вяжущим свойствам связующих материалов остальных промежуточных и наружного слоев оболочки.

Наиболее близкой к заявляемой литейной многослойной оболочковой форме является литейная многослойная оболочковая форма («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 прочность и вероятность внутреннего отслоения между облицовочным и следующим за ним промежуточным слоем оболочки.

Технический результат, получаемый при осуществлении заявленной литейной многослойной оболочковой формы, заключается в повышении ее прочности и устранения внутреннего отслоения слоев оболочки.

Заявляемая литейная многослойная оболочковая форма характеризуется следующими существенными признаками.

Ограничительные признаки: литейная многослойная оболочковая форма состоит из многочисленных тонкостенных слоев оболочки.

Отличительные признаки: облицовочный и прилегающий к нему промежуточный слои, выполнены на основе связующих материалов с повышенными вяжущими свойствами по отношению к вяжущим свойствам связующих материалов остальных промежуточных и наружного слоев оболочки.

Причинно-следственная связь между совокупностью признаков заявляемой литейной многослойной оболочковой формы и достигаемый технический результат заключается в следующем.

Вследствие того, что при заливке жидкого металла в многослойную оболочковую форму, наружные слои формы подвергаются значительным растягивающим напряжениям, а слой соприкасающийся с жидким металлом и прилегающий к нему слой - значительным сжимающим напряжениям, то изготовление облицовочного и прилегающего к нему промежуточного слоев на основе связующих материалов с повышенными вяжущими свойствами по отношению к вяжущим свойствам связующих материалов остальных промежуточных и наружного слоев оболочки в худшем случае приводят к сохранению или увеличению прочностных характеристик формы и снижению вероятности отслоения облицовочного слоя от прилегающего к нему промежуточного слоя, а также этого промежуточного слоя от последующего промежуточного слоя (сформированного на основе связующего с пониженными вяжущими свойствами).

Например, облицовочный и прилегающий к нему внутренний промежуточный слои в целях упрочнения оболочки необходимо изготавливать на связующем повышенного качества, а именно на ЭТС 50 вместо ЭТС 40, а последующих слоев на ЭТС 40. Преимущество силикатов с большим содержанием условного SiO₂ (ЭТС 50, по отношению ЭТС 40) состоит в том, что для ОФ с одинаковой прочностью этилсиликата, содержащего большое количество условной двуокиси кремния расходуется меньше, а значит идет экономия расходов на связующем при сохранении прочности ОФ.

Все это в совокупности делает такую оболочковую форму более устойчивой к тепловому удару от заливаемого в нее жидкого металла, а, значит, сокращает потери форм из-за их растрескивания при заливке жидким металлом.

Работа такой литейной формы протекает следующим образом. Жидкий металл заливается в литейную многослойную оболочковую форму и охлаждается путем отвода тепла от затвердевающей отливки через все слои оболочки. Первым соприкасается с жидким металлом внутренний облицовочный слой оболочки, который разогреваясь, начинает увеличиваться в объеме. Второй и все последующие внутренние слои также разогреваясь с той же интенсивностью, как и облицовочный слой также в свою очередь увеличиваются в объеме. Наружный слой формы тоже нагревается, но с меньшей интенсивностью и меньшим увеличением объема.

При этом структурные связи между облицовочным и прилегающим к нему промежуточным слоем, а также между этим прилегающим и последующим за ним промежуточным слоем значительно выше структурных связей и сил сцепления между последующими промежуточными и наружным слоями оболочки из-за повышенных вяжущих свойств используемого связующего. Это позволяет снизить вероятность внутреннего отслаивания между промежуточными слоями оболочки, а значит повысить трещиностойкость и прочность оболочковых форм.