RU2015838C1

RU2015838C1 - Method for cleaning of precision castings from ceramic particles and device for its realization

Info

Publication number: RU2015838C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Пинаков; А.Н. Граков
Original assignee: Конструкторско-технологический институт гидроимпульсной техники СО РАН
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: foundry. SUBSTANCE: method includes impregnation of core with water, cooling down to temperature of minus 160 to minus 180 C with simultaneous loading with pressure at rate preventing freezing of water in ceramic pores up to pressure of 220 MPa. Device for realization of method has plate on which cylinder with warmth-keeping jacket is installed on isolating spacer. Fixed plunger is located in cylinder. Moved over guide columns is crosspiece to which rod of hydraulic cylinder is attached. Rod ends has grips for keeping casting to be cleaned. EFFECT: higher efficiency. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам удаления высокопрочных керамических стержней из внутренних полостей точных отливок сложной конфигурации, и может быть использовано преимущественно в газотурбостроении, а также в других отраслях народного хозяйства, производящих сложные отливки. The invention relates to foundry, and in particular to methods of removing high-strength ceramic rods from the internal cavities of precision castings of complex configuration, and can be used mainly in gas turbine construction, as well as in other sectors of the economy producing complex castings.

Известен метод быстpого удаления стержней, изготовленных из окиси иттрия, при котором отливку помещают в автоклав с выщелачивающим раствором и нагревают до температуры не менее 200^оС. После того, как произошло химическое разрушение связей между зернами, разрушенная керамика удаляется из отливки раствором, взбалтываемым посредством химической реакции.Quickly to remove known method rods made of yttrium oxide, wherein the casting was placed into an autoclave with a leach solution and heated to a temperature of at least 200 ^o C. After the chemical destruction occurred bonds between grains destroyed ceramic casting is removed from the solution agitated by chemical reaction.

Известен способ удаления из отливки отработанной формовочной и стержневой смеси, со связующим на оси неводных растворов силиката натрия, включающий воздействие на отработанную смесь нагретым водным раствором гидроокиси натрия или калия, или аммиака путем погружения отливки с отработанной смесью в упомянутый раствор или путем подачи струи этого раствора на отливку с отработанной смесью. A known method of removing spent molding and core mixture from a casting, with a binder on the axis of non-aqueous solutions of sodium silicate, comprising exposing the spent mixture to a heated aqueous solution of sodium or potassium hydroxide, or ammonia by immersing the casting with the spent mixture in said solution or by supplying a jet of this solution on casting with the spent mixture.

Известна установка для очистки отливок от керамики, включающая ванны выщелачивания и промывки, перфорированные барабаны для отливок, устройства для нагрева щелочного раствора, при этом ванна выщелачивания сообщена через трубопровод с системой регенерации щелочного раствора, а шламосборник размещен сбоку от ванны выщелачивания и отделен от нее перегородкой с окном. A known installation for cleaning castings from ceramics, including leaching baths and washing, perforated drums for castings, devices for heating an alkaline solution, while the leaching bath is communicated through a pipeline with an alkaline solution regeneration system, and the sludge collector is located on the side of the leaching bath and is separated from it by a partition with the window.

Недостатками этих способов является химическая вредность производства (как для обслуживающего персонала, так и для окружающей среды), а также низкая эффективность при удалении высокопрочных керамических (на основе электрокорунда) стержней сложной конфигурации. The disadvantages of these methods are the chemical harmfulness of production (both for maintenance personnel and the environment), as well as low efficiency in the removal of high-strength ceramic (based on electrocorundum) rods of complex configuration.

Целью изобретения является обеспечение экологической безопасности и повышение производительности труда при удалении высокопрочных керамических стержней из отливок со сложной конфигурацией очищаемых полостей . The aim of the invention is to ensure environmental safety and increase productivity when removing high-strength ceramic rods from castings with a complex configuration of the cleaned cavities.

Сущность изобретения состоит в том, что отливку с пропитанным водой стержнем погружают в камеру, заполненную низкотемпературной жидкостью, обеспечивая быстрый подъем давления в камере с помощью нагружателя так, чтобы вода в порах керамики не успела превратиться в лед прежде, чем давление достигнет 220 МПа. При выдержке в низкотемпературной среде под этим давлением в порах керамики образуется лед Ш, который сохраняется затем и после сброса давления, пока температура лопатки не превышает -160^оС. Отливку, извлеченную из камеры, промывают струей горячей воды, не допуская повышения температуры отливки до начала промывки. Эффект повышения производительности очистки достигается за счет значительного сокращения времени, затрачиваемого на охлаждение отливки до температуры (-160)-(-180)^оС, а также за счет того, что охлажденная отливка может быть легко извлечена из камеры и установлена в приспособлении для промывки. При невозможности обеспечить достаточно высокую скорость погружения отливки и подъема давления могут быть использованы специальные обмазки, например парафин, увеличивающие время охлаждения отливки.The essence of the invention lies in the fact that a casting with a water-impregnated rod is immersed in a chamber filled with a low-temperature liquid, providing a quick rise in pressure in the chamber using a loader so that the water in the ceramic pores does not have time to turn into ice before the pressure reaches 220 MPa. Upon exposure to the low temperature medium under this pressure in the pores of the ceramic formed ice III, which then is stored after depressurization before the blade temperature is less than -160 ^C. The casting extracted from the cell, washed with hot water stream without allowing the temperature to increase casting start flushing. The effect of increasing the cleaning performance is achieved by significantly reducing the time taken to cool the casting to a temperature of (-160) - (- 180) ^о С, as well as due to the fact that the cooled casting can be easily removed from the chamber and installed in the washing device . If it is not possible to provide a sufficiently high speed of immersion of the casting and pressure rise, special coatings, for example paraffin, can be used to increase the cooling time of the casting.

На чертеже устройство реализующего способ, разрез. In the drawing, a device that implements a method, section.

Устройство содержит плиту основания 1, на которой на изолирующей прокладке 2 в утепленном кожухе 3 установлен изолированный цилиндр высокого давления 4, удерживаемый в верхнем положении пружинами 5 и толкателями 6. Неподвижный плунжер 7 закреплен на изолирующей прокладке 2 на плите 1 и уплотнен с цилиндром высокого давления 4 подвижным уплотнением 8. По направляющим колоннам 9 перемещается траверса 10, на которой закреплен шток 11 нагружателя-гидроцилиндра 12. На торце штока 11 размещены захваты 13, удерживающие очищаемую отливку 14 и установлено плавающее торцевое уплотнение 15, которое герметизирует цилиндр высокого давления 4 по принципу "некомпенсируемой площади". Для этого сквозное отверстие в цилиндре 4 сделано ступенчатым, а наружный диаметр торцевого уплотнения 15 меньше диаметра уплотняемой поверхности плунжера 7. The device comprises a base plate 1, on which an insulated high pressure cylinder 4 is mounted on the insulating gasket 2 in the insulated casing 3, which is held in the upper position by springs 5 and pushers 6. The fixed plunger 7 is mounted on the insulating gasket 2 on the plate 1 and sealed with a high pressure cylinder 4 with a movable seal 8. A traverse 10 moves along the guide columns 9, on which the rod 11 of the loader-hydraulic cylinder 12 is fixed. At the end of the rod 11 there are grippers 13 that hold the casting 14 to be cleaned and a pl A mechanical seal 15 that seals the high pressure cylinder 4 according to the principle of "uncompensated area". For this, the through hole in the cylinder 4 is made stepped, and the outer diameter of the mechanical seal 15 is less than the diameter of the sealing surface of the plunger 7.

Устройство работает следующим образом. Очищаемую отливку 14, предварительно освобожденную от стержня в околознаковых участках внутренней полости (гидроструйным или механическим способом) с пропитанным водой стержнем, устанавливают в захватах 13. В предварительно охлажденный цилиндр 4 заливают жидкий азот. В гидроцилиндр 12 подается расход жидкости, обеспечивающий скорость опускания штока с отливкой 14 до 30 см/с. После погружения отливки в жидкий азот и герметизации цилиндра 4 торцевым уплотнением 15 гидроцилиндр 12 обеспечивает нагрузку до 1 МН для создания давления в цилиндре 4 до 250 МПа. Под этим давлением отливка выдерживается в цилиндре в течение 1-3 мин, после чего давление сбрасывается и подачей сжатого воздуха под поршень гидроцилиндра 12 поднимается шток 11 с отливкой 14. Замороженная отливка помещается в сосуд с жидким азотом (для предотвращения нагрева выше -160^оС), либо устанавливается непосредственно в приспособление для ее промывки струями горячей воды.The device operates as follows. The cleaned casting 14, previously freed from the rod in near-sign areas of the internal cavity (by hydro-jet or mechanical method) with a water-soaked rod, is installed in grippers 13. Liquid nitrogen is poured into the pre-cooled cylinder 4. A fluid flow rate is supplied to the hydraulic cylinder 12, which ensures the lowering speed of the rod with casting 14 to 30 cm / s. After the casting is immersed in liquid nitrogen and the cylinder 4 is sealed with an end seal 15, the hydraulic cylinder 12 provides a load of up to 1 MN to create a pressure in the cylinder 4 of up to 250 MPa. Under this pressure, the casting is retained in the cylinder for 1-3 min after which pressure is released and the supply of compressed air under the piston 12 of the hydraulic cylinder rod 11 rises with casting 14. Frozen casting is placed in a vessel filled with liquid nitrogen (to prevent heating above ^about -160 C ), or is installed directly in the device for washing it with jets of hot water.

Использование изобретения позволяет полностью удалить высокопрочные керамические стержни из отливок самых сложных конфигураций внутренней полости, обеспечивая высокую производительность процесса, удовлетворяющую требованиям современного промышленного производства. The use of the invention allows to completely remove high-strength ceramic rods from castings of the most complex configurations of the internal cavity, providing high process performance that meets the requirements of modern industrial production.

Claims

1. A method of cleaning precision castings from ceramics, characterized in that the rod material is impregnated with water, loaded with a pressure of 220 MPa, cooled to -160. . . -180 ^o C, after which pressure is released and rinsed while maintaining this temperature until the rinsing begins, after the rod material is soaked in water, the casting is immersed in a low-temperature liquid and simultaneously loaded with pressure at a rate that prevents freezing of water in the ceramic pores until the specified pressure is reached.

2. The method according to claim 1, characterized in that the insulating layer is preliminarily applied to the outer surface of the casting.

3. A device for cleaning precision castings from ceramics, characterized in that it contains a heat-insulating casing, a high-pressure chamber consisting of a cylinder and a plunger, a loader with a rod, the plunger is fixedly mounted, and the cylinder has a seal and heat insulation and is installed in a heat-insulating casing with the possibility of movement relative to the plunger and spring-loaded relative to it, and the end face of the rod of the loader is located with the possibility of sealing the cavity of the cylinder and has grips for fixing the casting and seal on the outer diameter of which is less than the diameter of the plunger.