Смесь для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магниевых сплавов и способ ее приготовления Советский патент 1984 года по МПК B22C1/06 B22C1/22 B22C5/04 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам холоднотвердекхцих пбсчано-смоляных смесей для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магниевых сплавов, а также к способс1м приготовления указанных смесей.

Использование холоднотвердеющих песчано-смоляных смесей при изготовлении литейных форм и стержней позволяет исключить энергоемкие процессы (например сушку/, значительно сократить производственный цикл и обеспечить изготовление форм и стержней повышенной точности в результате отверждения их непосредственно в оснастке.

Известна холоднотвердеющая смесь для литья магниевых сплавов, содержащая огнеупорный наполнитель, карбамидную смолу, рртофосфорную кислоту, воду и борную кислоту с 13.

Одшако при использовании данной смеси для дтредупреждення окисления расплава в первый момент его поступления в форму необходимо нанести на полость литейной форюл, образующую литниковую и прибыльную системы, заищтный припыл/ а поверхность сухих стержней окрасить защитной краской, что является дополнительнЁши операциями.

Известно использование порошкообразной серы, в качестве защитного припыла.

Получающийся сернистый газ, взаимодействуя со сплавом, образует защитную пленку сульфата магния на поверхности отливки С2Д.

Однако применение порошкообразной серы крайне нежелательно, так как она неравномерно распределяется на поверхности формы, вызывает высокое газовыделение и не устраняет наличия окисных плен и газовых дефектов в отливках.

Наиболее близкой.к изобретению по технической сущности и достигаеMQMX результату является холоднотвердеющая смесь для изготовления стержней и облицовочного слоя форм литье магниевых сплавов при следующем соотношении компсжентов, мас.% амидофур анов ая

смола (КСФ-1) 3,0 Ортофосфррная кислота0,4

Борная кислота 0,5 Сера1,0

Бура0,2

Вода2,0

Огнеупорный напол- . ., нительОстальное ГЗЗ.

Способ приготовления известной смолы заключается в последовательном вводе при Перемешивании в нешолнитель ортофосфорной кислоты, водного

раствора борной кислоты, смолы и порошкообразных серы и буры ГЗЗ.

Однако смесь, приготовленная известным способом, характеризуется неравномерным распределением защитных присадок серы, борной кисл ты. буры в виде порошка, что не создает достаточной защиты сплава магния от окисления. Поэтому на поверхность форм и стержней необходимо дополнительно наносить порошкообразную серу или другой припыл. Кроме того, не исключены газовые дефекты в отлив ках из-за высокой газотворности известной смеси.

Цель изобретения повышение TO4jiocти стержней и форм улучшение защиты магниевых сплавов от окисления и снижение брака отливок по газовым дефектам.

Поставленная цель достигается тем что смесь для изготовления стержней и Облицовочного слоя Форм при литье магниевых сплавов, включающей огнеупорный наполнитель, карбомидофурановую смолу, ортофосфорную кислоту, борную кислоту и воду, дополнительно содержит тиосульфат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидофурановсш смола1,5-3,0

рртофосфорная

кислота0,2-0,5

Борная кислота 0,3-0,5 Вода0,20-0,75

Тиосульфат натрия0,4-1,5 Огнеупорный

наполнитель Остальное Поставленная цель достигается тем, что согласно способу введение в огнеупорный наполнитель и перемешивание с ним карбамидофура1|овой смолы, ортофосфорной кислоты и борной кислоты, в огнеупорный наполнитель сначала вводят предварительно приготовленную композицию ортофосфорной и борной кислот, а затем карбамидофурановую смолу, в которую предварительно добавляют 66-67%-ный водный раствор тиосульфата натрия.

66-67%-ный водный раствор тиосульфата натрия, введенный в смесь взаимодействует с ортофос орной и борной кислотами по следующим химическим реакциям:

N«/2V W V V4 T V ;a «j5203 2 PO - 3S 350j 2ftajpej 5«,,0. (И|

Данные реакции згшетно ускоряются при зсшивке форм жидким металлом

Форма и стержни из песчано-смбляной холоднотвердетей смеси, приготовленной указанным способом, к моменту заливки их жидким магниевым

сплавом согласно приведенньлм реакхщямд } и (2;, выделяют сернистый газ и сбдержат равномерно распределенную коллоидную серу, благодаря которым на границе металл-форма образуется защитная пленка сульфата магния, предохраняющая металл от окисления. В связи с этим отпадает необходимость дополнительного применения запитных припылов.

Получающаяся в результате приведенной химической реакции ( 2 ) бура, а также избыток борной кислоты препятствует процессу окисления металла в форме за счет выделения при , нагреве бора, который внедряется в поверхностные слои отливки на глубину до 10 мм.

Содержание з составе предлагаемой смеси тиосульфата натрия по нижнему пределу обусловливается тем, что количестве ниже 0,4% его Влияние стаиоэится неэффективным, а содерЖание его выше 1,5% может привести к образованию .газовых раковин в отливке.

. . Поскольку в процессе охлаждения формы с металлом отливки взаимодействует лишь слой формовочной смеси толщиной 20-40 мм, описываемую песчано-смоляную холоднотвердекяцую смесь при изготовлении форм целесо0образно использовать как облицовочную.

Пример. В табл. 1 приведены составы 1-3 предлагаемой смеси и известной, он же принят в качест5ве базового объекта. Смеси l-3i, приготовленные предлагаемым способом содержат равномерно распределенные защитные присадки в виде коллоидной серы и буры, смесь I 4, приготовлен0ная известным способом, содержит порС)шкообразнь серу и буру, введенные в смесь при перемешивании.

Таблица

1. Смесь для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магниевых сплавов, включакзщая огнеупорный наполнитель, карбамидофурановую смолу, ортофосфорную кислоту, борную кислоту и воду, о т|jj и ч а ю Щ а я с я тем, .что, с : целью повышения прочности стержней , и форм, улучшения защиты магниевых сплавов от окисления и снижения брака отливок п6 газовым дефектам, она дополнительно содержит тиосульфат натрия при следующем соотношет НИИ компонентов, мае.%: Карбамидофурановая смола1,5-3,0 Ортофосфорн ая кислота0,2-0,5 Борная кислота 0,3-0,5 Вода0,20-0,75 Тиосульфат натрия 0,4-1,5 Огнеупорный наполнительОстальное 2. Способ приготовления смеси i для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магние(Л вых сплавов, включающий введение в огнеупорный наполнитель и перемешивание с ним карбаш1дофурановой смолы, ортофосфорной кислоты и борCi ной кислоты, отличающийс с я тем, что, с целью улучшения защиты магниевых сплавов от окисления, в огнеупорный наполнитель сначала вводят предварительно приго ю товленную композицию ортофосфорной и борной кислот, а затем карбамидо:фурановую смолу, в которую предвасо |рительно добавляют 66-67%-ный водный раствор тиосульфата натрия. Kj со

Песок квщ цёвый 1КОЭ

с содержанием глины

1,5-2,0

(ГОСТ 2138-74)

Карбамидофурановая

смола КСФ-1

{ТУ 6-05-02-26-79)

Ортофосфорн ajfi

кислота.

Борная кислота

Сера

Бура

Приготовление предлагаемого смесей (9№ 1-3) проводили следуиишм образом.

В песок вводят в качестве катали,затора ортофосфорную кислоту, предварительно смешанную с борной кислотой, перемешивают 3 мин, и,вводят пре;Е варительйо приготовленную композицию смолы КСФ-1 и 66-67%-го водного раствора тиосульфата натрия, пос93,75

92,9

5,95

2,0

3,0

3,0

0,4

0,3

. 0,5 0,5 0,4 1,0 0,2

ле чего перемешивание продолжают еще 50-60 с.

Приготовление известной смеси, которая принята за базовый объект,

проводят аналогичным способом с той разницей, что исключают добавку водного раствора тиосульфата натрия, борную кислоту вводят в смеси- с водой через 2 мин после ортофосфорной

;кислоты, а серу и буру вводят в ви-.

де порошка сразу после введения смолы.

Результаты испытаний смесей 1-4 приведены в табл. 2.

Таблица 2

32,0 41,0 64,0 56,0

Газотворность

смеси,

см5/Г 11,8

12,5 16,6 21,0

Сравнению по показателям свойств подвергаются смеси с идентичным содержанием связующего (карбамидофурановой смолы), т.е. смеси 3 (предлагаемый) и W 4 (прототип)..

Из данных табл. 2 следу-ет, что смеси 3 в отличие от смеси 4 (базовый объект ) при одинаковом количестве связующего обладает пониженной газотверностью за счет уменьшения содержания в смеси 3 выделяющейся в результате реакции коллоидной серы и повышенной прочностью (на 15% выше прочности базового объекта) вследствие уменьшения содержания воды. Защиту магниевых сплавов от окисления оценивали по пироэффекту в процессе заливки форм в литейном цехе Казанского к эторойтроитёльного производственного объединения.

Из смеси 3 (предлагаемый) и № 4 (известный) изготовляли стержни и формы с облицовочным слоем.-. При заливке магниевым сплавом 50-ти форм с облицовочным слоем и cTepikHeM из известной смеси W 4 наблюдался интенсивный пироэффект в трех формах (б% от залитых форм). При заливке форм с облицовочным слоем и стержнем из смеси (предлагаемый ) № 3 интенсивного пироэффекта не наблюдается, что объясняется защитньм действием присадок -фс1аномерно распределенных по объ, стержня.

Таким образом, предлагаемая смесь для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магниевых сплавов, по сравнению с базовом объектом, обеспечивает улучшение защиты магниевых сплавов от окисления при повышении прочности форм и стержней на 15% и позволяет снизить брак отливок по газовым дефектам. Кроме того, предлагаемый способ щ иготовления смеси, включающий последовательный ввод в напол;|нитель при перемешивании вначале пред.варительно тфиготовленной композиции ортофосфорной н борной кислот, а затем композиции водного раствора тиосульфата натрия и смолы, в отличие от базового объекта, обеспечивает равномерное распределение в песчаной смеси выделяющихся в результате химических реакций защитных присадок в виде коллоидной серы и буры.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения составляет 30-35 тыс. руб. в год.