СМЕСЬ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ Российский патент 2002 года по МПК B22C1/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам формовочных и стержневых смесей для изготовления сложнофасонных, крупногабаритных алюминиевых отливок.

Известен состав смеси для форм и стержней для литья из алюминиевых сплавов, содержащий наполнитель (кварцевый песок), связующее (глину), борную кислоту и воду при соотношении, мас.%:
Песок кварцевый - Основа
Глина - 10 - 17
Борная кислота - 15 - 23
Вода - 3 - 6
(а.с. СССР 265381, В 22 С 1/00, 1968).

Недостатком известного состава смеси является усадочная пористость отливок. Процесс перехода борной кислоты в метаборную кислоту, затем в тетраборную кислоту и далее в борный ангидрид протекает в течение длительного времени, поэтому во многих сечениях отливки процесс кристаллизации завершается в разное время. В отливках образуются дефекты газового происхождения от значительного количества борной кислоты.

Наиболее близким по технической сущности является состав смеси для литейных форм и стержней, содержащий наполнитель (кварцевый песок) и связующее "Полиафам-1" при соотношении, мас.%:
Песок кварцевый - 75 - 80
Связующее "Полиафам-1" - 1,2 - 1,8
В качестве наполнителей могут использоваться хромит, циркон, дистенсиллиманит (Информационный бюллетень 61, 62, апрель-май 1998 г. , ЗАО "Инженерно-технологический центр машиностроения "Металлург", Москва, с. 10).

В составе смеси отсутствует вещество с высокой теплопроводностью, что не позволяет использовать смесь для получения сложнофасонных, крупногабаритных алюминиевых отливок с мелкозернистой макроструктурой без усадочной пористости.

Техническим результатом изобретения является устранение усадочной пористости отливок.

Технический результат достигается за счет того, что в смесь для литейных форм и стержней, содержащую кварцевый песок и связующее "Полиафам-1", вводят вещество с высокой теплопроводностью при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Песок кварцевый - Основа
Связующее "Полиафам-1" - 1,2 - 1,8
Вещество с высокой теплопроводностью - 25 - 20
Известно, что для получения плотных отливок примененяют холодильники, например, из чугуна. Применение холодильников позволяет увеличить скорость кристаллизации охлаждаемых участков за счет интенсивного отвода тепла, что способствует направленному затвердеванию отливок (Г.Б. Строганов, "Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы", М., "Металлургия", 1985, с. 156). Однако при изготовлении сложнофасонных отливок ухудшается чистота внутренних каналов отливок, которые недоступны для механической обработки.

Известен состав смеси, в которую вводят вещество с высокой теплопроводностью - электрокорунд, при соотношении мас.%:
Песок кварцевый - 5 - 10
Электрокорунд - 4 - 10
Мазут - 2 - 4
Вода - 0,5
Кварцевый полужирный песок - Остальное
(Г. Б. Строганов, "Высокопрочные литейные алюминиевые сплавы", М., "Металлургия", 1985, с. 161-162).

Установлено, что для получения сложнофасонных, крупногабаритных плотных алюминиевых отливок в смесь для литейных форм и стержней необходимо ввести вещество с высокой теплопроводностью. В смеси для литейных форм и стержней соотношение вещества с высокой теплопроводностью к наполнителю должно быть в строго заданном соотношении. При недостаточном количестве вещества с высокой теплопроводностью в отливках появляются усадочные дефекты и образуется крупнокристаллическая структура. Избыточное содержание вещества с высокой теплопроводностью приводит к дефектам типа "спаев" и "не заливов".

В качестве вещества с высокой теплопроводностью можно использовать чугунный, стальной или цирконовый порошки.

Известен состав смеси для литейных форм и стержней, содержащий цирконовый порошок, алюмофосфат, окись магния и сподумен при следующем соотношении компонентов вес.%:
Цирконовый порошок - Основа
Алюмофосфат - 1,6 - 1,24
Окись магния - 0,1 - 0,6
Сподумен - 0,8 - 1,0
(а.с. СССР 372016, В 22 С 1/00, 1971).

Известный состав смеси обладает высокой теплопроводностью. Состав не может быть использован для литья отливок из алюминиевых сплавов из-за взаимодействия алюмофосфата, окиси магния и сподумена с расплавом алюминия. Известный состав смеси применим только для литья сплавов на железной основе.

Смесь для литейных форм и стержней приготовляют следующим образом.

Перемешивают кварцевый песок и вещество с высокой теплопроводностью (чугунный, стальной или цирконовый порошок), после чего в смесь вводят связующее "Полиафам-1" и перемешивают до полного смачивания зерен сыпучих компонентов. Из полученной смеси изготовляют стержни, например, пескострельным способом. Отверждение наполненной смесью технологической оснастки (стержневого ящика) ведут известным способом, например продувкой газообразным амином от разложения триэтиламина.

Из изготовленных стержней собирают литейную форму и заливают расплавленным алюминиевым сплавом. На границе металл - форма скорость охлаждения в процессе кристаллизации составляет 1,95-2,03^oС/сек. В алюминиевых отливках, в зависимости от толщины стенки отливки, формируется макроструктура с размером зерен:
толщина стенки до 15 мм - размер зерна отливок ≤1,0 мм;
толщина стенки до 15-30 мм - размер зерна отливок 1-3 мм;
толщина стенки до 30-50 мм - размер зерна отливок до 4 мм;
толщина стенки до 50-70 мм - размер зерна отливок 4-5 мм.

Показатели качества отливок приведены в таблице.

Предлагаемая смесь позволяет получать сложнофасонные, крупногабаритные алюминиевые отливки с толщиной стенок до 70 мм без усадочной пористости.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления формовочных и стержневых смесей. Смесь включает следующие компоненты, маc. %: кварцевый песок - основа; связующее "Полиафам-1" - 1,2-1,8; вещество с высокой теплопроводностью - 25-20. Наличие в смеси вещества с высокой теплопроводностью в указанном количестве позволяет избежать получения усадочной пористости при производстве сложнофасонных крупногабаритных алюминиевых отливок. 1 табл.

Смесь для литейных форм и стержней, включающая кварцевый песок и связующее "Полиафам-1", отличающаяся тем, что она дополнительно содержит вещество с высокой теплопроводностью при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Песок кварцевый - Основа
Связующее "Полиафам-1" - 1,2-1,8
Вещество с высокой теплопроводностью - 25-20