СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ Российский патент 1998 года по МПК B22C1/00 B22C1/02 B22C1/16 

Изобретение относится к литейному производству, конкретно к смесям для изготовления форм по выплавляемым моделям, преимущественно при изготовлении отливок из благородных и цветных металлов и их сплавов и предназначено для промышленного применения в ювелирном производстве, в точном приборо- и машиностроении и в местной промышленности.

Известны импортные смеси для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям марок "К-90", "Сатинкаст" и "Суперкаст", которые в качестве основных компонентов содержат мелкодисперсные порошки природного кристобалита и высокопрочного гипса [1] Ни в бывшем СССР, ни в России месторождений природного кристобалита нет. Импортные поставки любой из указанных смесей требуют непомерных валютных затрат.

Известны отечественные формовочные динасо-гипсовые смеси, например, зубопротезная смесь "Силаур-3б", содержащая в затворенном состоянии, в вес. динас 53-57, гипс 14-18, и воду 27-30 [2] Смесь затвердевает слишком быстро для производства ювелирных и других изделий, несвязанных с зубопротезным делом (3-7 мин). Кроме того "Силаур -3^б" имеет повышенную вязкость.

Известна также смесь ДГА, содержащая в вес.

Динас 55,00-72,0
Гипс 2,5-14,5
Технологические добавки:
Азотная кислота 1,5-2,5
Щавелевая кислота 0,035-0,070 [3]
Существенный недостаток смеси ДГА заключается в нестабильности времени начала затвердевания, которое изменяется скачкообразно от одной поставленной партии до другой в широком диапазоне от 3-х дол 90 мин (при допустимом интервале 12-30 мин). В результате средний уровень брака готовых отливок достиг 40% и смесь ДГА в настоящее время в производстве не применяется.

Наиболее близкой к предлагаемой по существенным признакам и характеру промышленного применения является широко применяемая в ювелирном производстве смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, включающая гипс, воду и стабилизирующую технологическую добавку в виде ортофосфорной кислоты при следующем содержании компонентов в вес.

Динас 60,0-64,0
Гипс 10,0-12,0
Ортофосфорная кислота 0,03-1,00
Вода Остальное [4]
Указанная смесь, благодаря применению стабилизирующей технологической добавки в виде ортофосфорной кислоты, обеспечивает стабильное начало затвердевания смеси в пределах 12-30 мин и позволила снизить средний уровень брака готовых отливок до 7%
В то же время, использование смеси-прототипа в ювелирном производстве резко осложнилось в последние годы и стало экономически и технологически нецелесообразным по ряд причин:
источником поставок динаса с давних пор является Красноармейский комбинат, который после распада СССР оказался под юрисдикцией Украины, значительно повысившей цену на динас; только для АО "Русские самоцветы" приобретение динаса по этим ценам выливается в цифру 47,5 миллиона руб. в год;
одновременно резко снизилось качество поставляемого динаса - соотношение его компонентов тридимида, кристобалита и кварца.

стало далеко выходить за пределы регламента, установленные техническими условиями на поставку; выходит за указанные пределы и количество вредных примесей железа, алюминия и кальция в поставляемом динасе;
указанные выше отклонения сказываются отрицательно на стабильности физико-химических и технологических свойств смеси, на качестве литейных форм и готовых отливок.

Целью изобретения послужила разработка смеси для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, имеющей стабильные физико-химические и технологические характеристики и обеспечивающей снижение затрат на ее изготовление.

Поставленная цель достигается за счет того, что смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям ювелирных и подобных изделий, содержащая в затворенном состоянии гипс и воду, содержит в качестве жаростойкого наполнителя обожженный кварцит, а в качестве стабилизирующей технологической добавки дигидрофосфат при следующем соотношении компонентов в вес.

Обожженный кварцит 52,0-57,0
Гипс 15,0-20,0
Дигидрофосфат 0,05-2,0
Вода Остальное
Обожженный кварцит, в отличие от кварцевого песка, используемого в Красноармейске для изготовления динаса, имеет структуру монолита и имеет состав, стабильный по соотношению компонентов, включающий 20% кристобалита (остальное кристаллический и плавленый кварц) и крайне малое количество посторонних примесей.

Стабильность обожженного кварцита по составу обеспечивает постоянство состава формовочной смеси и стабильность ее свойств, необходимую для высокого качества литейных форм и получаемых готовых отливок. Поставки обожженного кварцита не связаны с организационно-экономическими трудностями, поскольку месторождения кварцита в монолите и предприятия по его добыче и обработке находятся на территории России, например в Екатеринбургской области. Стоимость смеси с обожженным кварцитом почти вдвое ниже, чем смеси на украинском динасе. Замена технологической добавки в виде ортофосфорной кислоты дигидрофосфатом упрощает технологию изготовления смеси, поскольку значительно легче вводить в смесь небольшие количества порошковой составляющей, чем жидкой кислоты.

Свойства и преимущества предлагаемой смеси, а также ее промышленная применимость и соответствие установленным требованиям из нижеприводимых примеров и таблиц. Таблица N 1 иллюстрирует свойства и стоимость смесей для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям в зависимости от состава и соотношения компонентов. Таблица N 2 содержит допустимые значения основных параметров смесей.

Процесс изготовления формовочной смеси с использованием обожженного кварцита и дигидрофосфата ясен из следующего примера: после пятичасового обжига при температуре 1400^oC кварцит дробят в дробилках и шаровых мельницах до состояния порошка дисперсностью не крупнее 0,08 мм; далее производится пятичасовое смешение порошков кварцита, гипса и дигидрофосфата в процентном соотношении: кварцит 75% гипс 23% дигидрофосфат 2% Таким образом изготавливается порошковая часть формовочной смеси, которая затаривается в полиэтиленовые мешки и картонные барабаны, массой по 40 кг и поставляется потребителям, которые при использовании добавляют необходимое количество воды к порошковой части.

Пример 1.

Отливка ювелирных брошей, массой 7 г. (изделия из золота 585^o).

Для указанных отливок большой массы из золота формовочная смесь должна иметь повышенную прочность, что достигается уменьшением массы воды и повышенным содержанием гипса. Берется формовочная смесь со следующим соотношением компонентов в вес.

Кварцит обожженный 52% гипс 20, дигидрофосфат 2, вода 26 (В соответствии с табл.1, состав N 4). Уровень брака 5,6%
Пример 2. Отливка ажурного ювелирного изделия кольца из серебра 925^o, массой 2,5 г.

Для подобных ювелирных изделий выбирается состав формовочной смеси, обладающий повышенной жидкотекучестью, что обеспечивается сравнительно высоким содержанием дигидрофосфата и воды. В связи с этим условием, используется состав N 6 из таблицы N 1 в вес.

Обожженный кварцит 53,5
Гипс 18,0
Дигидрофосфат 1,0
Вода 27,5
Правильный выбор состава смеси обеспечил достаточно низкий уровень брака готовых отливок 4,1%
Сравнение данных таблиц N 1 и N 2 показывает, что составы, соответствующие изобретению, имеют улучшенные физикомеханические и технологические свойства и экономическую характеристику в сопоставлении с составами смеси-прототипа, а выход содержания компонентов за пределы, регламентированные заявляемой совокупностью существенных признаков, ведет к ухудшению свойств смеси и к повышению уровня брака готовых отливок ювелирных и подобных им изделий.

Источники информации.

1. Гутов Л.А. Литье по выплавляемым моделям сплавов золота и серебра. Л. Машиностроение, 1974, с.54-65;
2. Гермер М.М. и Батовский В.М. Основы материаловедения по стоматологии. М. Медицина, 1969, с.55;
3. Авторское свидетельство СССР N 519272, кл. B 22 C 9/04, 1976;
4. Авторское свидетельство СССР N 904869, кл. B 22 C 1/16, 1980.

Использование: в литейном производстве, преимущественно в ювелирной промышленности, при изготовлении форм по выплавляемым моделям из благородных моделям из благородных и цветных металлов и сплавов. Сущность: смесь, содержащая гипс и воду, в качестве кремнесодержащего материала и фосфорсодержащей стабилизирующей добавки соответственно содержит обожженый кварцит и дигидрофосфат при следующем соотношении компонентов, вес.%: обожженный кварцит 52,0 - 57,0, гипс 15,0 - 20,0, дигидрофосфат 0,0 - 2,2, вода - остальное. 2 табл.

Смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям для ювелирных изделий, содержащая гипс, огнеупорный кремнеземосодержащий материал, фосфоросодержащую стабилизирующую технологическую добавку и воду, отличающаяся тем, что она содержит в качестве огнеупорного кремнесодержащего материала обоженной кварцит, а в качестве фосфоросодержащей стабилизирующей технологической добавки дигидрофосфат при следующем соотношении компонентов, мас.

Обожженный кварцит 52,0 57,0
Гипс 15,0 20,0
Дигидрофосфат 0,05 2,0
Вода Остальноео