СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ Российский патент 2008 года по МПК B22C1/18 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов смесей для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, преимущественно используемым при производстве ювелирных и художественных изделий из благородных и цветных металлов.

Известна смесь для приготовления литейных форм по выплавляемым моделям (см. Патент РФ №2105630, опубл. 27.02.98), включающая гипс, воду, обожженный кварцит, дигидрофосфат, в следующем соотношении компонентов, мас.%:

обожженный кварцит52,0-57,0гипс15,0-20,0дигидрофосфат0,05-2,0водаостальное

Недостатком аналога является то, что применение кварцита в составе смеси приводит к значительному увеличению длительности процесса обжига смеси при изготовлении литейных форм по выплавляемым моделям, что требует дополнительных материальных затрат.

Наиболее близкой к предлагаемой смеси является широко применяемая в ювелирном производстве смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям (см. кн. Кестнер О,Е, Бираданьянц В,К, «Точное литье цветных сплавов в гипсовые и керамические формы», М, Машиностроение 1968 г., с.18), включающая гипс, воду, кварцевый песок, асбест, борную кислоту, при следующем содержании компонентов, мас.%:

кварцевый песок28,5-42,8гипс21,4-35,7асбест5,7-7,1борная кислота0,7-1,4водаостальное

Смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, взятая в качестве прототипа, обладает рядом существенных недостатков. Во-первых, применение асбеста в качестве армирующей добавки не позволяет получить высокой прочности литейной формы, так как при прокаливании такой смеси при температуре выше 600°С асбест теряет армирующие свойства. Во-вторых, при вдыхании порошкообразного асбеста возникает опасность раковых заболеваний у работников, так как асбест является канцерогенным веществом. В-третьих, добавление борной кислоты в смесь в качестве замедлителя схватывания приводит к ее взаимодействию с модельным составом, что снижает чистоту поверхности отливок.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение текучести, жаростойкости и прочности смеси после прокалки, а также улучшение санитарно-гигиенических условий труда за счет использования в смеси неорганических природных материалов.

Решение технической задачи достигается тем, что в смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, содержащую гипс, кварцевый песок и воду, согласно изобретению дополнительно вводят в качестве замедлителя схватывания каолинит, а в качестве армирующей добавки - каолиновую вату, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

гипс23,8-24,3кварцевый песок35,7-39,2каолинит4,2-4,5каолиновая вата5,5-7,1водаостальное

Данное техническое решение позволит повысить текучесть, жаростойкость и прочность смеси после прокалки, а также улучшить санитарно-гигиенические условия труда за счет использования в смеси неорганических природных материалов.

Каолинит представляет собой минерал (AI₂O₃·2SiO₂·2H₂O), имеющий твердость по шкале Мооса 2, плотность 2,6 г/см³ и высокую температуру плавления 1750°С. Ввод каолинита в состав смеси в качестве замедлителя схватывания повысит текучесть смеси и предупредит появление трещин во время процесса прокалки и улучшит качество поверхности литейной формы. Уменьшение содержания в смеси каолинита меньше 4,2 мас.% приводит к увеличению скорости затвердевания смеси, а увеличение содержания в смеси каолинита больше 4,5 мас.% приводит к образованию трещин при прокалке смеси и снижению качества ее поверхности.

Каолиновая вата является огнеупорным материалом высокотемпературной теплоизоляции, устойчива к вибрации, инертна к воде, водяному пару, маслам и кислотам, обладает высокими электроизоляционными показателями, малоизменяющимися с повышением температуры до 700-800°С, и не смачивается жидкими металлами. Благодаря этим свойствам добавление каолиновой ваты в смесь для изготовления литейных форм в качестве армирующего компонента повысит текучесть смеси, ее жаростойкость и прочность литейных форм после прокалки. Уменьшение содержания в смеси каолиновой ваты меньше 5,5 мас.% снизит жаростойкость смеси, а увеличение содержания больше 7,1 мас.% снизит прочность литейных форм после прокалки.

Показатели преимуществ предлагаемой смеси в зависимости от соотношения компонентов приведены в табл.1, 2.

Приготовление формовочной смеси осуществляют следующим образом.

Измельченную каолиновую вату замачивают в воде на 30-40 мин, а остальные составляющие (каолинит, гипс и кварцевый песок) перемешивают между собой. По истечении указанного времени разбухшую каолиновую вату перемешивают в воде специальным миксером в течение 2-5 мин, после чего вводят сухие компоненты (гипс, каолинит, кварцевый песок) и снова перемешивают до получения однородной массы. Готовую смесь заливают в опоку с установленным в нее модельным блоком. Для получения наилучшего качества литейной формы заливку опок проводят на вибрационном столе.

Готовые формы сушат при комнатной температуре в течение 8-12 часов, после чего проводят вытопку моделей при температуре 200-250°С с последующей прокалкой при температуре 600-650°С в течение 2-6 часов. Заливку металла осуществляют как в холодные, так и подогретые до 600°С формы.

Использование предлагаемой смеси для литейных форм по выплавляемым моделям позволит по сравнению с прототипом повысить текучесть, жаростойкость и прочность смеси после прокалки, а также улучшить санитарно-гигиенические условия труда за счет использования в смеси неорганических природных материалов и снизить количество бракованных форм.

Таблица 1
Составы смесей для изготовления литейных форм по выплавляемым моделямИнгредиентыСостав смеси, %Предлагаемые смесиСмеси по прототипу1234567Гипс24,024,323,824,123,823,934,3Каолинит4,24,34,44,5---Песок кварцевый35,735,735,735,729,134,541,5Каолиновая вата5,55,867,1---Асбест----5,86,57,0Борная кислота----0,81,21,35Водаост.ост.ост.ост.ост.ост.ост.

Таблица 2
Показатели смесейПоказателиПредлагаемые смесиСмеси по прототипу1234567Текучесть по Саттарду, см16,517,517,216,01415,116Срок схватываемости, мин1519211824,224,625,0Прочность на сжатие, кг/см²до прокалки2,45,74,27,32,32,42,25после прокалки в холодном состоянии1519181514,614,215Величина брака, %до 18до 3до 6до 40до 41до 45до 40Опасность образования раковых заболеваний у обслуживающего персоналанетнетнетнетестьестьесть

Изобретение может быть использовано преимущественно при производстве ювелирных и художественных изделий из благородных и цветных металлов. Смесь содержит мас.%: гипс 23,8-24,3, кварцевый песок 35,7-39,2, каолинит 4,2-4,5, каолиновую вату 5,5-7,1 и воду - остальное. Введение каолинита и каолиновой ваты обеспечивает повышение текучести, жаростойкости и прочности смеси после прокалки. 2 табл.

Смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, содержащая гипс, кварцевый песок и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит каолинит и каолиновую вату при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гипс23,8-24,3кварцевый песок35,7-39,2каолинит4,2-4,5каолиновая вата5,5-7,1водаостальное