Смесь для изготовления литейных керамических стержней Советский патент 1989 года по МПК B22C1/22 B22C9/04 

1

Изобретение относится к литейному Производству, а именно к смесям для изготовления керамических стержней,-- применяемых при производстве пустотелых отливок по выплавляемым моделям

методом ции.

направленной крнста.глиза I

Цель изобретения - у. удаляемости стержней из отлпиок при сохранении высоких термомеханических свойств стержней.

Сущность изобретения заключается в том, что смесь, включающая электрокорунд, пылевидный материал на основе двуокиси кремния, карбонат кальция и пластификатор на основе парафина с 10% пол иэтилена, содержит в качестве пылевидной составляющей на основе двуокиси кремния кварц молотый пыпевидный, предварительно прокаленный при 1300-1350 С в течение 16-24 ч до содержания в нем 40- 50 мас.% кристобалита, а в качестве электрокорунда - корунд зернистостью 50-200 мкм.

При изготовлении отливок методом направленной кристаллизации керамические стержни, -оформляющие внутренние полости отливок, подвергаются сильному нагреву, так как находятся в контакте с расплавом жаропрочного сплава при 1400-1 550 С от 0,3 до 6,0ч, Это обусловливает высокие требования, предъявляемые к термомеханическим свойствам стержневой смеси.

Повьшение указанных свойств смеси, а следовательно, и стержней обес10

15

20

25

в камерной электропечи при 1 в течение 16-24 ч для 40-50 мас.% (Ь-кварца в Полученную после прокалки ма малывают в фарфоровом бараба вой мельницы в течение 1,5-2 просеивают через сита с разм ячеек 0,1-0,16 мм.

В обогреваемьй конверторн тель с шарами загружают плас тор, расплавляют его и нагре до 110-130 0, затем засыпают прокаленный и просеянньй пьт кварц и карбонат кальция, пе ют их вместе с пластификатор течение 0,5-1,0 ч и вводят э рунд зернистостью 50-200 мкм

После загрузки в смесител составляющих смесь перемешив чение 1,5-2,0 ч до получения о ной массы, которую затем раз в металлические изложницы ил ни и используют для изготовл стержней.

Керамические стержни из емой смеси изготавливают по технологии методом горячего вания при 65-100°С. Затем и при 1300±20°С в засыпке ог

и И, d Jic;/j,. л j . - jr печивается предварительной прокалкой30 го наполнителя - глинозема.

.--л -t J C.f ООf mf f Л.ЛГЛ О1Л T-mTJT3OTTO

пылевидного кварца при IJUU-ljou u

в течение 16-24 ч, в результате чего происходит превращение Ь-кварца в его высокотемпературные модификации, в частности, в ci-кристобалит. Наличие в пылевидном кварце 40-50 мас.% .кристобалита значительно уменьшает объемные изменения кристаллической решетки и способствует снижению усадки и повышению термостойкости стержней.

В стержнях, изготовленных их сме- оа, содержащей 40-50% кристобалита, в процессе их обжига при в течение 6-10 ч в присутствии минерализатора и электрокорувда образуется огнеупор, аналогичный динасу. Крупные зерна корунда, присутствующее в виде разрозненных включений, не способствуют образованию большого количества муллита в стержне, что позволяет облегчить удаляемость стержней из отливок вьш1елачиванием после любого температурного режима их кристаллизации.

Керамическую смесь готовят следующим способом.

Молотый пылевидный кварц насыпают, в огнеупорные короба и прокаливают

Составы смесей приведены Результаты испытаний этих с заны в табл.2.

Термомеханические свойст 35 ней термостойкость, прочнос ность к образованию трещин калке определяли следующим Термостойкость оценивали гибу образцов-балочек разме 40 х15х2,5 мм под действием со массы при расстоянии между 65 мм в печи при подъеме те до с последующей вьщ при этой температуре в тече 45Прочность стержней опред

образцах размером 30x15x2,5 испьп ании на изгиб при комн температуре.

Склонность стержней к об 50 трещин при обжиге и нагреве ливку методом направленной зации оценивали ТЮ наличию на образцах размером 150x1 после их обжига и прохожде методическую печь типа ПМПтовые опоки с образцами вьд 2 ч в зоне температур 1350

Улучшение удаляемости с из отливок, полученных мет

в камерной электропечи при 1300- в течение 16-24 ч для перевода 40-50 мас.% (Ь-кварца в о -кристобалит. Полученную после прокалки массу размалывают в фарфоровом барабане шаровой мельницы в течение 1,5-2,0 ч и просеивают через сита с размером ячеек 0,1-0,16 мм.

В обогреваемьй конверторньй смеситель с шарами загружают пластификатор, расплавляют его и нагревают до 110-130 0, затем засыпают в него прокаленный и просеянньй пьтевидный кварц и карбонат кальция, перемешивают их вместе с пластификатором в течение 0,5-1,0 ч и вводят электрокорунд зернистостью 50-200 мкм.

После загрузки в смеситель всех составляющих смесь перемешивают в течение 1,5-2,0 ч до получения однородной массы, которую затем разливают в металлические изложницы или противни и используют для изготовления стержней.

Керамические стержни из предлагаемой смеси изготавливают по известной технологии методом горячего прессования при 65-100°С. Затем их обжигают при 1300±20°С в засыпке огнеупорного наполнителя - глинозема.

0 го наполнителя - глинозема.

f mf f Л.ЛГЛ О1Л T-mTJT3OTTO

Составы смесей приведены в табл.1. Результаты испытаний этих смесей указаны в табл.2.

Термомеханические свойства стерж- 5 ней термостойкость, прочность, склонность к образованию трещин при прокалке определяли следующим образом. Термостойкость оценивали по прогибу образцов-балочек размером 70х 0 х15х2,5 мм под действием собственной массы при расстоянии между опорами 65 мм в печи при подъеме температуры до с последующей вьщержкой при этой температуре в течение 24 ч. 5Прочность стержней определяли на

образцах размером 30x15x2,5 мм при испьп ании на изгиб при комнатной температуре.

Склонность стержней к образованию 50 трещин при обжиге и нагреве под заливку методом направленной кристаллизации оценивали ТЮ наличию трещин на образцах размером 150x15x2,5 мм после их обжига и прохождения через методическую печь типа ПМП2 (графитовые опоки с образцами вьдерживали 2 ч в зоне температур 1350-1540 С).

Улучшение удаляемости стержней из отливок, полученных методом направленной кристаллизации, при выщелачивании оценивали по времени полного разрушения образцов размером 70x15x2,5 мм в кипящем 40% -ном растворе КОН.

Как видно из табл.2, стержни, изготовленные из смесей указанных составов, не деформируются и не растрескиваются при высокотемпературном нагреве, поэтому их можно использовать для оформления внутренних полостей в отливках, получаемых методом направленной кристаллизации. Такие стержни имеют удовлетворительную прочность и хорощо разрушаются в кипящем растворе щелочи.

Формула изобретения

Смесь для изготовления литейных керамических стержней преимущественн для отливок, получаемых методом направленной кристаллизации, включающая электрокорунд, пылевидный материал на основе двуокиси кремния, карбонат кальция и пластификатор на основе парафина с 10 мас.% полиэтилена.

отличающаяся тем, что, с цепью улучшения удаляемости стержней из отливок при сохранении высоких термомеханических свойств стержней, в качестве пылевидного материала на основе двуокиси кремния она содержит молотый пылевидный кварц предварительно прокаленный при 1300- 1350°С в течение 16-24 ч до содержания в нем 40-50 мас.% кристобалита, а электрокорунд - зернистостью 50- 200 мкм при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Электрокорунд зернистостью 50-200 мкм10-35 Карбонат кальция 0,1-0,2 Пластификатор на основе парафина с 10 мас.% полиэтилена19-22Молотый пылевидный кварц, прокаленный при 1300-1350°С в течение 16-24 ч до содержания в нем 40- 50 .мас,% кристобалита Остальное

Таблица 1

Изобретение относится к литейному производству, а именно к смесям для изготовления керамических стержней, применяемых при производстве пустотелых отливок по выплавляемым моделям методом направленной кристаллизации. Цель изобретения - улучшение удаляемости стержней из отливок при сохранении их высоких термомеханичес- ких свойств - достигается за счет того, что смесь для изготовления литейных керамических стержней, включающая злектрокорувд, пылевидный материал на основе двуокиси кремния, карбонат кальция и пластификатор на основе парафина с 10 мас.% полиэтилена, в качестве пылевидной двуокиси кремния содержит кварц молотый пылевидный, предварительно прокаленный при 1300-1350 с в течение 16-24 ч до содержания в нем 40-50% кристобалита, а злектрокорунд - зернистостью 50- 200 мкм при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: злектрокорунд зернистостью 50-200 мкм 10-35, карбонат кальция 0,1-0,2; пластификатор на основе парафина с 10 мас.% полиэтилена 19-22; кварц молотый пылевидный, прокаленный при 1300-1350°С, в течение 16-24 ч до содержания в нем 40-50% кристаболита остальное. Стержни, полученные из предложенной смеси, имеют высокие термомеханические свойства, и не подвержены деформации. Полученные стержни хорошо выщелачиваются из отливок. 2 табл. (Л О5 00 О) ро

и

ч

10

10

0,1 0,2

19

20

35

0,1

21

35

0,2

22

Осталь- Осталь- Осталь- Остальное ное ное ное

10

35

35

0,1

0,2

20

21

22

Прогиб образца под действием собст- - венной массы, мм

Прочность образцов при изгибе в холодном состоянии, МПа

Количество трещин на образцах стержней после прокалки их в печи для направленной кристаллизации, шт/%

Время разрушения образца в кипящем растворе КОН, мин

Таблица2

0,05 0,05 0,15 0,15

3,7

4,5

5,6 7,5

1/12,5 О

30

33

58

63