Смесь для изготовления литейных форм по постоянным моделям Советский патент 1984 года по МПК B22C1/18 

Изобретение относится к технологии литейного производства, в частности к получению литейных форм по постоянным моделям, и может быть использовано на литейных участках или цехах машшностроительных завог дов для отливок из черных металлов.

Известны смеси для литейных форм по постоянным моделям, включакицие этилсиликатное связующее, и огнеупорный наполнитель. Для отверзедения смесей в них вводят гелеобразователь

Недостатками таких смесей являются низкая прочность после обжига. Наличие в составе вредных и лёгколетучих веществ и необходимость проведения предварительных операций по приготовлению связующего гидролизованного раствора этилсиликата.

Известны цементные формовочные, смеси, в состав которых входят портландцемент, кварцевый песок, вода и технологические добавки 21.

Недостатки данных цементньк смесей - длительное время отверждения ,дажё при условии применения технологических добавок-ускорителей, невысокая прочность после обжига и нестабильность усадки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является.формовочная смесь,; включающая в качестве связующего глиноземистый цемент, воду и огнеупорный наполнитель кварцевый песок 3J. .

Недостатками известной цементной смеси являются неудовлетворительное качество форм за счет их повьааенной усадочной деформации при обжиге и недостаточная их прочность после обжига;. .

Цель изобретения - улучшение качества форм путем снижения усадочны деформйдий при обжиге и повышение прочности после обжига.

Поставленная цель достигается тем, что смесь для изготовления литейных форм по постоянным моделям включающая связующее на основе окиси алюминия, воду, огнеупорный наполнитель, содержит в качестве связующего на основе окиси алюминия алюминат кальция, а в качестве огнеупорного наполнителя - корунд и глинозем при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Технический алюминат кальция30-45

Корунд. 15-25

Глинозем15-25

Вода20-25

Кроме того, технический алюминат кальция имеет следукяций химический состав, мас.%:.

Окись алюминия 60-75 Окись кальция 18-35 Окись кремния 0,8-1,0 Окись металла Остальное где металл - хром, или титан, или железо, или магний.

Самоотвердеющее связующее на основе окиси С1ЛЮМИНИЯ в известной смеси - глиноземистый цемент (ГОСТ 969-66) имеет следующий химический состав, %; AlgOj 41-48, СаО 38-41, 310 8-10, Мео - остальное. Таким образом система окислов, представлякмци.х этот цемент, является трехкомпонентной СаО - SiO, причем наличие двуокиси кремния снижает ее огнеупорность.

Технические,низкоосновные алюминаты кальция являются побочным продукте при производстве некоторых цветных металлов. Наличие окислов металлов в алюминатах - следствие получения соответствующего основного продукта. В алюминатах окислы металлов - Сг или Т1 или Fe являются примесями и в указанных пределах (не более 5%) практически не влияют на рассматриваемые свойства формовочных смесей. Несмотря на несущественность этого влияния эти окислы включены в состав предлагаемого связующего, . потому что входят в состав промьваленного продукта (низкоосновного алюмината кальция) как примесь при производстве соответствующего основного продукта.

Эксперименты проводят с использо ванием алюмината каль.ция с примесью Сг2 Оз . .Выборочные исследования формовочных смесей с примесями Tio ИЛ1И РезОз показывают практическое совпадение результатов по свойствам смесей.

Преимущество алюмината кальция в предлагаемой смеси по сравнению с глиноземистым цементом состоит в его более высокой огнеупорности4 Температура:плавления технических низкоосновных алюминатов кальция более 1700°С, в то время как темпе-, ратура плавления глиноземистого цемента около , Вследствие более высокой огнеупорности связующего снижается деформация смеси при спекании, обеспечивается более высокой точности размеров отливок, уменьшается химический npijrap.

Предлагаемое связующее - алюминат кальция имеет следующий хйндаческий состав, %: 60-75, СаО 18-35, SiQ2 0,8-1,0, Сг-уОз 3-5. Повышенную огнеупорность этому связующему придает высокое содержание AljOj, а также практическое отсутствие других окислов в составе, кроме и СаО (присутствуюйще окислы Si0.2 и являются примесями и на огнеупорные свойства смеси вли яют в незначительной степени). Таким образе, система по существу является двухкомпонентной. Увеличение количества компонентов системы ведет к более раннему появлению в ней расплава, т.е. к ухудшению огнеупорности. При этом существенное влияние на огнеупорность смеси оказывает природа огнеупорного материала. В качестве огнеупорного материала в предлагаемой смеси исполь-зован корунд и глинозем, представляющие собой окись алюминия различной гранулометрии, т.е сходные по природе со связующим. Таким образсхл, система связующее наполнитель в этом случае остается двухкетл понентной, что позволяет сохранить ее огнеупорные качества. Применение SiOj в качестве огнеупорного наполнителя к связующему из низкоосновного алюмината кальция ведет к образовании тройной системы - СаО - SiOg И, следовательно, к снижению огнеупорности систем по сравнению со смесью без кварцево го песка. Так, проверка составов формовочной смеси, включающих алюми нат кальция и плавленный кварц, и заливка полученных из них форм леги рованным сплавом 4x5 МФС, подтвержд ет более низкую огнеупорность этой смеси.. При этом ухудшается выбиваемость отливок, появляется химический пригар. Использование корунда и глинозема в качестве наполнителя в сочетании с известным связующим - г линозе мистым цементом - приводит к некоторому повышению огнеупорности системы связующее - наполнитель по сравнению с чистым глиноземистым цементом за счет увеличения содержания AXjOj .в системе AljO - СаО SiOg . Однако в этом случае огнеупо ность остается ниже, чем у системы алйминат кальция - корунд - глинозем, что также проявляется в наличи химического пригара при заливке готовых форм металле. Кроме того, .ние глиноземи того цемента требует повьниенного количества жидкости затворения, что обусловливает более высокую усадку таких составов (до 2,5%). из сопос1; вления .химических составов алюмината кальция и глиноземистого цемента следует, что алюминаты кальция имеют повЕлценное содер жание AljO за счет исключения из состава SiO и снижения содержания СаО, что повышает его огнеупорность Кроме того, соотношение окислов в алюминате кальция приводит к формированию диалюмината кальция СаО2АХ20з, В то время, как В глиноземистом цементе образуется моноалк 1инат кальция CaOAl o, обладающий более низкими огнеупорными, свойствами. .Для получения смеси можно использовать любую марку глинозема, а корунд - с размерс 1 зерна не более 40 мк. Целесообразно испсхпьзовать технический низкоосяовной алюминат кальция следующего состава, %; 60-75; СаО 18-35; Si02 0,8-1,0; МеО - остальное. Пример 1. Готовят сМесь состава, мае.%: Технический низкоосновной алюминат кальция ( СаО 18%;si02 1%; CrgOj 5%; MgO 1%) . 45 Корунд15 Глинозем15 Вода .25 Для приготовления смеси в мешалку заливают воду в количестве 25 мас.%. Затем при перемешивании вводят последовательно технический низкоосновный алюминат кальция, глинозем и корунд, после чего перемешивают 10 мин. Приготовленную смесь разливают в предварительно смазанные машинным маслом специальные формы: для опрет деления усадки и кубическую 2x2x2 см для определения прочности после обжига . Формы оставляют твердеть на воздухе при комнатной температуре в течение 24 ч. По истечении времени, необходимого для твердения (24 ч) форчиы разбирают. Производят обмер формы, после чего образцы помещаются в печь для обжига при 900°С в течение-2 ч. Скорость набора теМпературы в печи 200°с/ч. После обжига определяют прочность кубических образцов 2x2x2 см на сжатие и производят повторный обмер геометрии для определения усадки. Аналогично готовят смеси из предлагаемой смеси, составы которых указаны в тарл. 1. Содержание алюмината кальция ниже 30% приводит к резкому снижению прочности формовочной смеси, следствием чего является увеличение брака готовых форм при разборке оснастки и появление эрозии форм при заливке металлом, т.е. брака отливов. Снижение количества воды ниже 20% ведет к ухудшению текучести смеси, что значительно затрудняет операцию заполнения оснастки формовочной смесью. Физико-механические свойства и качество отливок представлены в табл. 2. Как видно из таблицы, предлагаемые составы обладают пониженной усадкой после обжига, а также повышенной прочностью после обжига.

что позволяет отливать заготовки с более высокой размерной точностью и снизить материалоемкость литья путем уменьшения толщины стенок литейных форм.

При испытании предлагаемой формовочной смеси химического пригара на поверхности отливок не обнаруже,но. Шероховатость отливок находилась в пределах RjlO - Rg40.

По сравнению с наиболее распространенными форяловочньади смесями на этмлсиликатнсм связующем для форм по постоянным моделям использование предлагаемой смеси позволяет улучшить условия труда рабочих за счет исключения вредных и летучих составляющих, .кроме того, повысить прочность после обжига и живучесть смеси, а также исключить необходимость проведения дополнительной операции по приготовлению связующего - гидролиэованного раствора этилсиликата.

реализация изобретения позволяет получить технико-экономический эф- 1 фект за счет улучшения технологических свойств смесей - повышение прочности после обжига, смешения усадочных деформаций при обжиге, повышения огнеупорности и термостойкости и повышение качества отливок за счет 5 снижения химического пригара и повышения точности отливокi

Таблица 1

Продолжение табл.2

1. СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПО ПОСТОЯННЫМ МОДЕЛЯМ, включакяцая связующее на основе окиси алюминия, воду, огнеупорный наполнитель , отличающаяся тем, ;что, с целью улучшения качества путем снижения усадочных деформа ий при обжиге и повышения прочности после обжига, смесь содержит в качестве связующего на основе окиси алюминия алюминат кал(|Ция, a в качестве огнеупорного наполнителя корунд и глинозем при следующем соотнсжаении ингредиентов, мас.%и Технический, алюминат кальция30-45 Корунд15-25 Глинозем15-25 Вода20-25 2, Смесь по п. 1, о т л и ч аю щ a я с я тем, что технический алюминат кальция имеет следующий хюшческий состав, мае.: . Окись алюминия 60-75 Окись кальция18-35 Окись кремния 0,8-1,0 Окись металла Остальное где металл - хром или титан, или железо, или магний.