СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ ИЛИ ФОРМ Российский патент 2012 года по МПК B22C1/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу получения литейных стержней или форм для литейных форм, включающих основной формовочный материал и связующий материал, а также к литейным стержням или формам после осуществления способа.

Уровень техники

Функция литейных стержней заключается в образовании полостей в отливке или в формировании внешних контуров. Этот вид литейных стержней традиционно изготавливают в стержневых ящиках с использованием пескометных стержневых единиц, где формовочную смесь, взятую вместе со связующим материалом и, если необходимо, вместе с добавками, вводят, используя сжатый воздух, в полости стержневых формовочных ящиков. Используемые связующие материалы, как правило, представляют собой жидкие синтетические смолы или неорганические связующие вещества.

Изобретение относится ко всем способам получения органических и неорганических форм и стержней, предпочтительно к уретановому способу в холодных ящиках и/или к резольному-СО₂ способу. А также изобретение относится к физическим процессам, примерами которых являются ультразвуковые процессы.

Уретановый способ изготовления стержней в холодных ящиках осуществляется в холодных стержневых ящиках с использованием органических связующих систем, которые газоотверждаются непосредственно в стержневом ящике, например с использованием третичных аминов. Отверждение смеси формовочного материала (например, кварцевого песка, органической связующей системы, отверждающего агента) происходит после введения формовочного материала в холодный стержневой ящик с использованием газообразного катализатора или газообразного третичного амина. Индивидуальные компоненты смешивают заблаговременно в специальном аппарате. Одно из преимуществ указанного уретанового способа в холодных ящиках наряду с другими заключается в достижении повышенной прочности в стержнях или формах.

Другие способы, например так называемые резольные-СО₂ способы, представляют собой способы изготовления стержней с использованием связующего материала из конденсированной фенольной смолы, отверждение которой проводится путем газирования углекислым газом. Как и в случае уретанового способа в холодных ящиках, в состав формовочного материала, как правило, входит основной формовочный материал из кварцевого песка. Этот способ предотвращает образование прожилок во время литья. Недостатками данного способа газообразования являются пониженная прочность, причиной которой являются повышенная эрозия и недостаточная термическая стабильность.

Полученные формовочные литейные стержни могут использоваться без покрытия, или на них можно наносить покрытие. Покрытия - это огнеупорные материалы в форме порошка, жидкости или пасты для получения тонкослойного покрытия на литейных стержнях. Покрытие стержня выполняет несколько функций. К ним относятся теплоизоляция, образование гладкой поверхности, предотвращение залипания металла на стенках формы, предотвращение образования прожилок и отсюда гарантия надежного отделения отливки от стенки формы во время ее разгрузки.

После осуществления литья конечной отливки литейные стержни вынимают из отливки, например, продувкой, вибрацией, выдуванием, выбиванием или вымыванием.

В немецкой заявке DE 10227512 A1 раскрывается способ, в котором ключевым является основной формовочный материал, включающий фенольную смолу и изоцианат, к основному формовочному материалу добавляют порообразователь.

В немецкой заявке DE 19525307 A1 раскрывается литейный стержень для литейных форм. Идея этого изобретения состоит в получении литейного стержня для литейных форм, включающих сухое вещество, которое затвердевает с использованием связующего материала и которое теряет свою форму в результате воздействия воды.

В немецкой заявке DE 19549469 A1 описывается литейный стержень для литейных форм, включающих формовочную смесь, отверждаемую посредством водорастворимого связующего материала на основе полифосфатов, связующим материалом является инстантизированный полифосфат натрия, а соотношение компонентов смеси составляет от 3 до 7 частей по массе связующего материала и от 0,5 до 2 частей по массе воды на 100 частей по массе приготавливаемой формовочной смеси.

В немецкой заявке DE 19914586 A1 раскрывается связующий материал на основе смолы для получения формовочных смесей, используемых в литейном производстве. Связующая смесь для получения стержневой смеси составлена из одиночного компонента (одиночной смолы) или из смеси одного или нескольких одиночных компонентов (полимерной смеси) с добавками.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение направлено на получение не имеющих покрытия стержней/форм с подходящей литейной поверхностью в стержневой зоне, а также на продление срока действия формовочной смеси при получении стержня. Дополнительной целью настоящего изобретения является предотвращение закупорки формовочных смесей и бункеров для формовочной смеси в верхней части пескострельных стержневых машин. В соответствии с изобретением данная цель достигается добавлением сахарной пудры и/или аналогичного углеродистого соединения к порообразователю.

Добавление коммерчески используемой сахарной пудры продлевает срок действия формовочной смеси, т.е. смесь может обрабатываться более длительное время без какой-либо неблагоприятной тенденции в механических значениях получаемых стержней.

Кроме того, предотвращается закупорка формовочных смесей и бункеров для формовочной смеси в верхней части пескострельных стержневых машин. Добавление сахарной пудры улучшает режим потока во время пескометания стержней.

Более того, получают улучшенную четкость граней и более строгое воспроизведение стержневого контура.

В результате добавления сахарной пудры и/или аналогичного углеродистого соединения на отливке образуется глянцевый углеродный слой, и по этой причине образуется гладкая поверхность в стержневой зоне.

Дополнительным предпочтительным условием является добавление красителя. Машинист посредством данного красителя может увидеть, присутствует ли добавка в формовочной смеси стержня. Добавление красителя также делает возможным мониторинг дозирующего блока формовочной смеси.

Осуществление изобретения

В соответствии с одним особо предпочтительным вариантом осуществления способа по настоящему изобретению связующий материал включает фенольную смолу и изоцианатный компонент, находящиеся в соотношении 1:1, при этом оба компонента связующего материала вводят в формовочный материал одновременно или поочередно, а затем смешивают.

Предпочтительно, сахарную пудру, и/или аналогичное углеродистое соединение, и/или краситель вводят в смесь таким образом, чтобы получилась гомогенная смесь.

Ниже приведен один особо предпочтительный рабочий пример композиции из смеси кварцевого песка и связующего материала для способа по настоящему изобретению.

100 мас.% кварцевого песка;

0,5-0,8 мас.% смолы (например, фенольной смолы);

0,5-0,8 мас.% активатора (например, изоцианата);

1,0-2,0 мас.% добавки по настоящему изобретению (включающей порообразователь, сахарную пудру и краситель).

Массовые доли смолы и изоцианата могут находиться в интервале между 0,5% и 0,8% в зависимости от желаемой прочности отливаемых стержней. В общем случае смолу и изоцианат добавляют в равных количествах, т.е. в соотношении 1:1.

Пример композиции для добавки по настоящему изобретению:

100 мас.% - порообразователь;

1,0 мас.% - 10 мас.% - коммерчески доступная сахарная пудра с размером зерен <1 мм;

1,0 мас.% - 5,0 мас.% - краситель (например, Hostaperm B4G-KR или Е131 Патентованный Синий).

Добавку настоящего изобретения, как правило, применяют в количестве от 1 мас.% до 2 мас.%.

Ниже описывается пример осуществления способа получения литейных стержней по настоящему изобретению:

- взвешивание кварцевого песка или объемное измерение;

- загрузка кварцевого песка в смеситель периодического действия;

- дозирование смоляного компонента и изоцианатного компонента через дозирующие насосы. Дозирование можно осуществлять параллельно или последовательно;

- введение добавки настоящего изобретения последовательно, параллельно с дозированием формовочной смеси в смеситель формовочной смеси;

- время смешивания составляет до 200 секунд в зависимости от необходимых требований и типа смесителя;

- обработка влажной смеси на пескострельной стержневой машине,

- снятие стержней;

- размещение готовых стержней в песчаной форме для фактического осуществления операции литья.

Способ включает перемешивание основного формовочного материала, органического или неорганического связующего материала с добавками. Добавки содержат порообразователь, сахарную пудру и краситель. Добавки смешивают с формовочным материалом и/или связующим материалом до получения гомогенной смеси. Обеспечивается получение стержней или форм с гладкой поверхностью, не требующей покрытия, и увеличение жизнеспособности смеси. 4 з.п. ф-лы, 2 пр.

1. Способ получения литейных стержней или форм, включающий перемешивание основного формовочного материала, органического или неорганического связующего материала с порообразователем, изготовление стержней или форм из полученного формовочного материала, отличающийся тем, что к порообразователю добавляют сахарную пудру и/или аналогичное углеродистое соединение.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в формовочный материал добавляют краситель.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что литейный стержень или форму подвергают термической обработке.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что связующий материал содержит фенольную смолу и изоцианата, при этом оба вышеуказанных компонента связующего материала одновременно вводят в кварцевый песок, а затем смешивают.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную сахарную пудру и/или аналогичное углеродистое соединение, и/или краситель смешивают до получения гомогенной смеси.