ПРОТИВОПРИГАРНАЯ КРАСКА ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ Российский патент 2022 года по МПК B22C3/00 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к противопригарным краскам, наносимым на поверхность литейных форм и стержней при изготовлении отливок из железоуглеродистых сплавов.

Противопригарные краски представляют собой смесь веществ, где твердое вещество (средне- или высокоогнеупорные минеральные частицы) распределено в жидком веществе во взвешенном состоянии [1].

Известны противопригарные покрытия, содержащие в качестве твердого вещества огнеупорные наполнители в виде дисперсных составляющих: талька, электрокорунда и других с использованием в качестве связующего поливинилбутираля [2, 3]. Недостатком этих покрытий является то, что они не обеспечивают получение чистой поверхности отливок, а имеющие на поверхности отливок дефекты (пригар, ужимины, высокая шероховатость) снижают их качество, вызывают дополнительные затраты труда на очистку и осложняют последующую обработку. Эти операции приводят к неудовлетворительным санитарным условиям труда и низкой культуре производства.

Наиболее близким по достигаемому результату и технической сущности является противопригарная краска для литейных форм, содержащая в качестве огнеупорного наполнителя электрокорунд до 63,5 мас. % [4]. Данная краска обладает рядом недостатков, связанных с достаточно большой величиной частиц порошка электрокорунда, а именно низкой седиментационной устойчивостью и неудовлетворительной кроющей и проникающей способностью.

Задачей изобретения является создание противопригарной краски для литейных форм и стержней с улучшенными свойствами: седиментационной устойчивостью, кроющей и проникающей способностью, позволяющими получать покрытия достаточной толщины и прочности, а также отливки с чистой поверхностью.

Это достигается тем, что в твердую дисперсную составляющую, содержащую электрокорунд, вводят органоминеральный материал в виде порошка модифицированной монтмориллонитовой глины следующего химического состава (в %): SiО₂ – 48-56, A1₂O₃ – 11-22, Fe₂О₃ – 5 и более, MgO – 4-9, СаО – 0,8-3,5 и более, H₂O – 12-24, в количествах 0,07-0,1 мас. %. Структура этого минерала отличается симметричным сложением пачек слоев. Между этими пакетами размещаются молекулы межслоевой воды и атомы обменных оснований Са, Na и др. За счет большого расстояние между пачками слоев минерала его масса при смачивании сильно набухает и увеличивается до 20 раз. При этом он проявляет себя как сильный адсорбент, благодаря чему очищается поверхность песчаных форм и стержней от различных жиров и посторонних вредных примесей, снижающих кроющую и проникающую способность противопригарной краски.

Технический результат достигается за счет сильного и устойчивого во времени набухания глины и как следствие существенного повышения седиментационной устойчивости краски.

Очистка поверхности песчаных форм и стержней от различных жиров и посторонних вредных примесей позволяет повысить эффективность проникновения твердых частиц электрокорунда и молекул Na, Са, Si, Al в мелкие трещины и поры рабочей поверхности литейной формы и стержней, при этом поверхность выравнивается и позволяет получить равномерное по толщине покрытие повышенной прочности.

Введение органоминерального материала в виде модифицированной монтмориллонитовой глины менее 0,07 мас. % не позволяет увеличить необходимую продолжительность седиментационной устойчивости краски и достичь равномерного покрытия, т.к. не закрыты полностью все поры и микротрещины рабочей поверхности литейных форм и стержней. Превышение количества порошка монтмориллонитовой глины выше 0,1 мас. % приводит к увеличению вязкости покрытия и ухудшению кроющей и проникающей способности краски.

Технология получения краски состояла в смешивании порошков электрокорунда и монтмориллонитовой глины.

Поливинилбутираль размешивают в органическом растворителе. Полученный раствор добавляют в композицию электрокорунд-монтмориллонитовая глина и все вместе смешивают в краскомешалке. Приготовленной краской с помощью кисти или распылителя окрашивали рабочую поверхность литейной формы. После сборки формы в нее заливали железоуглеродистые сплавы в виде высоколегированных сталей и чугунов, обладающих высокой температурой заливки литейных форм.

Заявитель провел исследование характеристик: вязкость, седиментационная устойчивость и прочность на истирание предлагаемой противопригарной краски и противопригарной краски (прототип) по составу, приведенному в [4].

Контроль вязкости (условная вязкость) осуществляли на вискозиметре В3-4 (ГОСТ 9070-75). Определение седиментационной устойчивости производили по ГОСТ 10772-78. Прочность покрытий, полученных нанесением краски, оценивали по прочности на истирание в соответствии с ГОСТ 10772-78.

Составы красок, подготовленных в соответствии с заявочными материалами на патент и прототипом, приведены в таблице 1.

Примечание: ММГ - органоминеральный минерал в виде модифицированной монтмориллонитовой глины; УДА - ультрадисперсный порошок окиси А1 (алюминия)

Результаты исследований свойств антипригарных красок и покрытия приведены в таблице 2.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Жуковский С.С. «Формовочные материалы и технологии литейной формы». Справочник. М.: Машиностроение, 1993 г.

2. SU 1289582, МПК В 22 С 3/00, опубл. 15.02.87. Бюл. №6.

3. SU 1202686, МПК В 22 С 3/00, опубл.07.01.86, Бюл. №1.

4. RU 2048952, МПК В 22 С 3/00. Республиканский инженерно-технический центр по восстановлению и упрочнению деталей машин и механизмов СО РАН, опубл. 27.11. 95 г. (прототип).

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для покрытия литейных форм и стержней. Противопригарная краска для литейных форм и стержней содержит, мас. %: электрокорунд – 50-65, модифицированную монтмориллонитовую глину – 0,07-0,10, поливинилбутираль – 1,4-2,0, растворитель – остальное. Содержащаяся в краске модифицированная монтмориллонитовая глина структурирует краску и позволяет создать тиксотропную систему, за счет чего сохраняется однородный состав при выстаивании краски и высокие кроющая и проникающая способности при нанесении краски на рабочие поверхности форм и стержней. Обеспечивается равномерное по толщине покрытие литейных форм и стержней повышенной прочности, закрывающее все поры и микротрещины поверхности литейных форм и стержней, что препятствует проникновению в них жидкого металла и образованию пригара на отливках. 2 табл.

Противопригарная краска для литейных форм и стержней, содержащая электрокорунд, поливинилбутираль и растворитель, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит органоминеральный минерал в виде модифицированной монтмориллонитовой глины при следующем соотношении компонентов, мас. %:

электрокорунд 50-65 модифицированная монтмориллонитовая глина 0,07-0,10 поливинилбутираль 1,4-2,0 растворитель остальное