RU2048953C1

RU2048953C1 - Gasified pattern for cast blank of cutting tool and press mold for making it

Info

Publication number: RU2048953C1
Authority: RU
Inventors: Виктор Юрьевич Пирайнен; Вениамин Константинович Гребешков
Original assignee: Виктор Юрьевич Пирайнен; Вениамин Константинович Гребешков
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: casting production. SUBSTANCE: gasified pattern is made of alloyed and non-alloyed polystyrene foams. Only one member of the pattern, that forms a cutting piece of the cast blank, is made of the alloyed polystyrene foam. Press mold for making gasified patterns of cast blanks of cutting tool includes a removable container, separating a volume of a working cavity, forming the alloyed member of the pattern, from a remaining part of the pattern of non-alloyed slightly foamed polystyrene foam. The container is in the form thin-wall shell. EFFECT: enhanced quality of the gasified pattern. 3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления газифицируемых моделей для литых биметаллических заготовок, получаемых литьем по газифицируемым моделям, преимущественно режущего инструмента. The invention relates to foundry and can be used for the manufacture of gasified models for cast bimetallic billets obtained by casting according to gasified models, mainly cutting tools.

Известен способ изготовления литого режущего инструмента, преимущественно спиральных сверл, включающий изготовление газифицируемой модели из пенополистирола, содержащего микрохолодильники, заформовывание модели в сухой без связующего формовочный материал и заливку расплавленного металла (Зубов Л. А. и др. Инструментальное литье по газифицируемым моделям. Литейное производство, 1974, N 5, с. 38-39). A known method of manufacturing a cast cutting tool, mainly twist drills, including the manufacture of a gasified model from polystyrene foam containing micro-refrigerators, molding the model into dry molding material without binder and pouring molten metal (L. Zubov et al. Tool casting on gasified models. Foundry , 1974, No. 5, pp. 38-39).

Особенность способа литья состоит в том, что можно активно влиять на скорость затвердевания и охлаждения отливок, так как термодеструкция пенополистирола сопровождается эндотермическим эффектом. В пенополистироле можно замешивать различные микрохолодильники, соразмеряя их количество с температурой перегрева расплава. В результате получаются повышенные механические свойства сверл после обычной их термообработке. A feature of the casting method is that it is possible to actively influence the speed of solidification and cooling of castings, since the thermal degradation of polystyrene foam is accompanied by an endothermic effect. In polystyrene foam, various micro-refrigerators can be kneaded by measuring their amount with the temperature of the melt overheating. The result is increased mechanical properties of the drills after their usual heat treatment.

Недостатком способа является следующее:
большой расход легирующих элементов, поскольку порошок феррованадия замешивается во всей массе подвспененного полистирола, из которого выполняют модель;
не обеспечивается повышение механических свойств в локальном объеме части детали, к которой предъявляются повышенные требования по условиям эксплуатации, например метчики, развертки, накатки, фрезы с затылованными зубьями, круглые плашки для нарезания резьбы, дисковые фасонные резцы и т. п. режущие элементы которых должны иметь повышенные механические свойства, в то время как другие элементы монолитной детали не требуют столь высоких свойств.The disadvantage of this method is as follows:
high consumption of alloying elements, since ferrovanadium powder is kneaded in the entire mass of foamed polystyrene, from which the model is made;
it does not provide an increase in mechanical properties in the local volume of the part of the part that is subject to increased requirements for operating conditions, for example taps, reamers, knurls, milling cutters with teeth, round dies for threading, disk shaped cutters, etc. whose cutting elements should have increased mechanical properties, while other elements of a monolithic part do not require such high properties.

Известна газифицируемая модель для получения отливок, содержащая рабочую и прибыльную части, материал для легирования, модифицирования и охлаждения, при этом он размещен внутри прибыльной части [1] Материал для легирования, модифицирования и охлаждения сконцентрирован в комок и вмонтирован внутрь прибыльной части модели и предназначен для легирования рабочей части отливки. Known gasified model for producing castings containing working and profitable parts, material for alloying, modification and cooling, while it is placed inside the profitable part [1] Material for alloying, modification and cooling is concentrated in a lump and mounted inside the profitable part of the model and is intended for alloying the working part of the casting.

Недостатком модели является следующее:
материал для легирования, модифицирования и охлаждения поступает в жидкий металл лишь после заполнения рабочей полости металлом, когда газифицируемый материал прибыльной части выгорает, при этом еще необходимо расплавить металлическую пластину, отделяющую прибыльную часть от рабочей полости формы;
легирование осуществляется после заливки рабочей части, в результате чего легированию подвергается лишь сердцевина из-за образовавшейся наружной корочки в отливке;
неоправданно растрачиваются легирующие добавки, поскольку невозможно учесть, сколько легирующих элементов остается в прибыльной части после заливки, а, следовательно, невозможно гарантировать получение требуемых свойств в рабочей части.The disadvantage of the model is the following:
the material for alloying, modification and cooling enters the liquid metal only after filling the working cavity with metal, when the gasified material of the profitable part burns out, while it is still necessary to melt the metal plate separating the profitable part from the working cavity of the mold;
alloying is carried out after pouring the working part, as a result of which only the core is subjected to alloying due to the formed outer crust in the casting;
alloying additives are unnecessarily wasted, since it is impossible to take into account how many alloying elements remain in the profitable part after pouring, and, therefore, it is impossible to guarantee the required properties in the working part.

Известна пресс-форма (пеноформа) из алюминиевого сплава для серийного производства газифицируемых моделей (НИИМАШ, серия С-Х-2. Производство отливок по пенополистироловым моделям. М. 1966, с. 20-21). Known mold (foam) of aluminum alloy for serial production of gasified models (NIIMASH, series C-X-2. Production of castings on polystyrene foam models. M. 1966, S. 20-21).

Пресс-форма состоит из разъемных частей с выполненной в них рабочей полостью и скрепляющими элементами. The mold consists of detachable parts with a working cavity made in them and fastening elements.

Известна пресс-форма для изготовления газифицируемых моделей литых заготовок, включающая разъемные части с выполненной в них рабочей полостью и скрепляющими элементами [2]
Общим недостатком указанных пресс-форм является невозможность локального объемного легирования моделей, а затем литых заготовок.A known mold for the manufacture of gasified models of cast billets, including detachable parts with a working cavity and fastening elements made in them [2]
A common drawback of these molds is the impossibility of local volumetric alloying of models and then cast billets.

Цель изобретения снижение расхода легирующих элементов и локальное объемное введение их в литейную форму. The purpose of the invention is to reduce the consumption of alloying elements and local volumetric introduction of them into the mold.

Цель достигается тем, что газифицируемая модель выполнена из легированного и нелегированного пенополистирола, при этом из легированного пенополистирола выполнен лишь элемент модели, формирующий режущую часть литой заготовки, пресс-форма снабжена извлекаемым контейнером, отделяющим объем рабочей полости, формирующей легированный элемент модели, от остальной части модели из нелегированного подвспененного пенополистирола, при этом контейнер выполнен в виде тонкостенной обечайки. The goal is achieved in that the gasified model is made of alloyed and undoped polystyrene foam, while only model element is made of alloyed polystyrene foam, forming the cutting part of the cast billet, the mold is equipped with an extractable container that separates the volume of the working cavity forming the alloyed model element from the rest models from unalloyed expanded polystyrene foam, while the container is made in the form of a thin-walled shell.

На фиг. 1 представлена газифицируемая модель литой заготовки фрезы с затылованными зубьями; на фиг. 2 то же, вид сбоку; на фиг. 3 газифицируемая модель литой заготовки развертки или метчика; на фиг. 4 пресс-форма для изготовления газифицируемых моделей литых заготовок фрезы с затылованными зубьями; на фиг. 5 то же, после вспенивания модели; на фиг. 6 литейная форма для литья по газифицируемым моделям, общий вид. In FIG. 1 shows a gasified model of a cast billet milling cutter with a backed teeth; in FIG. 2 same side view; in FIG. 3 gasified cast reamer or tap model; in FIG. 4 mold for the manufacture of gasified models of cast billet mills with backed teeth; in FIG. 5 the same after foaming the model; in FIG. 6 casting mold for gasification models, general view.

На фиг. 1 и 2 показана газифицируемая модель 1 литой заготовки фрезы с затылованными зубьями 2, выполненными из легированного пенополистирола (пенополистирола с легирующими добавками) и остальной части 3 из нелегированного пенополистирола
На фиг. 3 газифицируемая модель 4 литой заготовки развертки, выполненная из легированного 5 и нелегированного 6 пенополистирола. На фиг. 5 и 4 показана пресс-форма для изготовления газифицируемых моделей литых заготовок фрез с затылованными зубьями, включающая разъемные по-луформы 7 и 8 с выполненной в них рабочей полостью 9 и скрепляющими штырями 10 с клиньями 11. Полуформа 7 снабжена встроенными вентами 12 для подачи пара в рабочую полость, стержнем 13, оформляющим отверстие в модели, извлекаемым контейнером 14, отделяющим объем рабочей полости, заполненный легированным подвспененным пенополистиролом 15, от остальной части модели из нелегированного подвспененного пенополистирола 16. Для герметизации рабочей полости служит крышка 17. На фиг. 5 показана газифицируемая модель 1 после окончательного вспенивания. На фиг. 6 показана литейная форма, состоящая из опоки 18 с вакуумным патрубком 19, фильтрующим элементом 20, отделяющим сухой формовочный материал (без связующего) 21 от вакуумной системы, и герметизирующими элементами 22 и 23, изолирующими полость опоки от атмосферы. Внутри опоки показана газифицируемая модель 1 с литниковой системой 24, стояком 25 и заливочной воронкой 26.In FIG. Figures 1 and 2 show a gasified model 1 of a cast billet of a milling cutter with a backed teeth 2 made of doped polystyrene foam (expanded polystyrene with dopants) and the rest of 3 from unalloyed polystyrene
In FIG. 3 gasified model 4 cast sweep blanks made of doped 5 and unalloyed 6 polystyrene foam. In FIG. Figures 5 and 4 show a mold for the manufacture of gasified models of cast billets of milling cutters with backed teeth, including detachable half-molds 7 and 8 with a working cavity 9 made in them and fastening pins 10 with wedges 11. The half-mold 7 is equipped with built-in vents 12 for supplying steam into the working cavity, with a rod 13 forming an opening in the model, a removable container 14 separating the volume of the working cavity filled with doped foamed polystyrene foam 15 from the rest of the model from unalloyed foamed polystyrene foam la 16. Cover 17 serves to seal the working cavity. In FIG. 5 shows the gasified model 1 after final foaming. In FIG. 6 shows a mold consisting of a flask 18 with a vacuum nozzle 19, a filter element 20 separating the dry molding material (without a binder) 21 from the vacuum system, and sealing elements 22 and 23, isolating the flask cavity from the atmosphere. A gasified model 1 with a sprue system 24, a riser 25 and a filling funnel 26 is shown inside the flask.

Рассмотрим работу пресс-формы на примере изготовления газифицируемой модели 1 литой заготовки фрезы с затылованными зубьями 2 и остальной частью 3. Consider the work of the mold on the example of manufacturing a gasified model 1 cast billet mills with backed teeth 2 and the rest of 3.

После сборки полуформ 7 и 8 на штырях 10 в полуформу 7 устанавливается извлекаемый контейнер 14, разделяющий объем рабочей полости 9 на объем, формирующий легированный элемент модели и заполняемый гранулированным легированным подвспененным пенополистиролом 15 с легирующими добавками, и объем внутри контейнера 14, заполняемый нелегированным подвспененным пенополистиролом 16, также в виде гранул. After assembling the half-molds 7 and 8 on the pins 10, a removable container 14 is installed in the half-mold 7, dividing the volume of the working cavity 9 into the volume forming the alloyed model element and filled with granular alloyed foamed polystyrene foam 15 with dopants, and the volume inside the container 14 filled with unalloyed foamed polystyrene foam 16, also in the form of granules.

После вибрационного уплотнения пенополистирола контейнер 14 извлекают и обе части рабочей полости пресс-формы сообщают между собой. После установки крышки 17 ее закрывают при помощи клиньев 11, входящих в штыри 10, и производят окончательное вспенивание. Система подвода пара к вентам 12 на чертеже не показана. After vibration compaction of the polystyrene foam container 14 is removed and both parts of the working cavity of the mold communicate with each other. After installing the cover 17, it is closed using the wedges 11 included in the pins 10, and produce the final foaming. The system for supplying steam to the vents 12 is not shown in the drawing.

После охлаждения пресс-формы клинья 11 выбивают, полуформу 8 и крышку 17 удаляют. После снятия изготовленной модели со стержня 13 пресс-форма готова для повторного использования. After cooling the mold, the wedges 11 are knocked out, the mold half 8 and the cover 17 are removed. After removing the manufactured model from the rod 13, the mold is ready for reuse.

Следует отметить, что при нанесении порошкообразных легирующих присадок на поверхность предварительно подвспененных гранул целесообразно использовать 4% -ный спиртовой раствор поливинилбутираля, расход которого зависит от диаметра гранул пенополистирола. It should be noted that when applying powdered alloying additives to the surface of pre-foamed granules, it is advisable to use a 4% alcohol solution of polyvinyl butyral, the flow rate of which depends on the diameter of the polystyrene foam granules.

Массу легирующих присадок и объем подвспененного полистирола определяют по массе, формирующей легированную часть отливки. Размер частиц порошка легирующих добавок должен быть не более 0,2 мм. The mass of alloying additives and the volume of expanded polystyrene is determined by the mass forming the alloyed part of the casting. The particle size of the powder of the alloying additives should be no more than 0.2 mm.

После изготовления газифицируемой модели 1 она дополняется литниковой системой 24 со стояком 25, которые соединяются при помощи выступов-впадин в единую газифицируемую модель, и после окраски и сушки заформовывается в опору 18 с сухим, без связующего, формовочным материалом 21, который после вибрационного уплотнения изолируется от атмосферы герметизирующими элементами 22 и 23, при этом патрубок 19 подключается к вакуумной системе (не показана) и полость опоки через фильтрующие элементы 20 вакуумируется. Заливка расплава осуществляется через воронку 26, при этом отливка приобретает форму выжигаемой модели. После затвердевания отливки патрубок 19 отключается от вакуумной системы, опока 18 сообщается с атмосферой и производится выбивка. After manufacturing the gasified model 1, it is supplemented with a sprue system 24 with a riser 25, which are connected using protrusions-depressions into a single gasified model, and after painting and drying are molded into a support 18 with a dry, without a binder, molding material 21, which is insulated after vibration compaction from the atmosphere, the sealing elements 22 and 23, while the pipe 19 is connected to a vacuum system (not shown) and the cavity of the flask through the filtering elements 20 is evacuated. The melt is poured through a funnel 26, while the casting takes the form of a burned-out model. After the casting has hardened, the nozzle 19 is disconnected from the vacuum system, the flask 18 is in communication with the atmosphere and knocked out.

Таким образом предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить экономию легирующих элементов, повышение механических свойств в локальном объеме отливки в соответствии с условиями эксплуатации отдельных частей монолитной детали, все расчетное количество легирующих элементов предварительно равномерно рассредоточить в режущей части модели инструмента с учетом массы металла именно этой части. Thus, the proposed technical solution allows to save alloying elements, increase the mechanical properties in the local volume of the casting in accordance with the operating conditions of individual parts of the monolithic part, all the calculated number of alloying elements should be previously evenly distributed in the cutting part of the tool model taking into account the metal mass of this particular part.

Claims

1. Gasified model for cast billets of cutting tools containing polystyrene foam and alloying additives, characterized in that it is made of two parts, while alloying additives contains part of the model, forming the cutting part of the workpiece.

2. A mold for the manufacture of a gasified model for cast billets of a cutting tool, comprising split molds with a working cavity made therein and means for fastening them, characterized in that it is provided with an extractable container dividing the working cavity into two parts, one of which serves to designing the cutting part of the workpiece and filling it with foamed polystyrene foam with alloying additives, and the other for filling it with foamed polystyrene foam without alloying additives.

3. The mold according to claim 2, characterized in that the walls of the container are formed by a thin-walled shell, and its bottom is the lower half-mold of the mold.