Смесь для изготовления литейных форм Советский патент 1992 года по МПК B22C1/00 B22C1/16 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей для изготовления литейных форм.

Известны составы смесей на основе огнеупорного наполнителя глинистой составляющей, углеродосодержащих материалов и воды.

Известные смеси находят применение при изготовлении отливок из серого и ковкого чугуна, но не всегда обеспечивают получение отливок стабильной размерной .и весовой точности. Кроме того, прочностные свойства таких смесей находятся в прямой зависимости от содержания активного бентонита, что вызывает его высокий расход.

Наиболее близкой к предлагаемой является смесь для изготовления литейных

форм, содержащая огнеупорный наполнитель, глину огнеупорную, лигносульфонат- ное связующее, комплексную добавку и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: глина огнеупорная 0,5-1,5; сульфидно-дрожжевая бражка 3,5-4,5: вода 0,5-1,5; комплексная добавка 4,0-14,0; огнеупорный наполнитель остальное.

В качестве комплексной добавки используется смесь, содержащая, мас.%:

Жидкое стекло4,5-6,0

Вода или едкий натр0,5-1,5

Огнеупорный напол- . нительОстальное

Данная смесь не обеспечивает в полной мере требуемого комплекса физико-механических и технологических свойств в процесV4

Ю

-ч о

сах изготовления форм и при заливке расплавом металла.

Применение в составе комплексной добавки свежих материалов усложняет процесс приготовления смеси, повышает энергозатраты. Кроме того, свежий огнеупорный наполнитель на основе кварцевого песка при высоких температурах подвержен аллотропическому расширению, что также может привести к нарушению раз- мерной и весовой точности отливок. Одновременно свежее жидкое стекло, входящее в состав комплексной добавки, имеет нестабильную плотность, в связи с чем влажность материала колеблется в широких пределах. Это, в свою очередь, может привести к дестабилизации прочностных свойств смеси. Кроме того, наличие в составе смеси сульфидно-дрожжевой бражки, кроме увеличения себестоимости смеси, приводит к повышению ее газотворности. Кроме того, СДБ имеет кислую реакцию, а жидкое стекло - щелочную. В процессе перемешивания в смесителе происходит их взаимодействие, что приводит к образованию связей между частицами материалов. Это ухудшает равномерность их распределения в объеме смеси и приводит к появлению пригара в отдельных тепловых узлах отливок. Кроме того, при их взаимодействии возрастает вязкость смеси при хранении, что приводит к браку отливок из-за нарушения .геометрических размеров форм, а это, в свою очередь, влечет к нарушению весовой точности отливок.

Цель изобретения - повышение противопригарных и прочностных свойств смеси. Поставленная цель достигается тем, что смесь, включающая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, материал на основе глины, противопригарную комплексную добавку, в качестве противопригарной комплексной добавки она содержит отработанную жидкостекольную смесь с содержанием в ней 2,0-5,0 мас.% глины огне- упорной, а в качестве материала на основе Глины - бентонит при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Бентонит2,0-5,0

Отработанная жидко-

стекольная смесь с содержанием 2,0-5,0 мас.% огнеупорной глины1,0-15,0 Вода 0,5-3,0 Огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния Остальное Отработанная жидкостекольная смесь содержит следующие ингредиенты, мас.%:

Жидкое стекло2,0-8,0 ,

Огнеупорная глина2,0-5,0

Едкий натр или вода 0,1-0,5 Огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремнияОстальное

Введение отработанного состава жидкостекольной смеси позволяет стабилизировать размерную и весовую точность получаемых отливок, так как в составе основной смеси, и в отработанном составе жидкостекольной смеси огнеупорный наполнитель (кварцевый песок) имеет оолити- зированную оболочку, что значительно снижает при его использовании объемное расширение смеси. Каолинит, входящий в состав огнеупорной глины, в процессе нагрева разрушается, при температуре 120- 650°С происходит его дегидратация, а при 900-1000°С образуются химически активный муллит и кремнезем, затем муллит, взаимодействуя с жидким стеклом, образует тугоплавкий карнегиит и силикат натрия иного состава. При охлаждении (после выбивки) карнегиит претерпевает модифика- ционные превращения и переходит в низкотемпературную форму - нефелин. Таким образом, в состав формовочной смеси попадает каркасный нефелин, способствующий повышению прочностных показателей смеси. Жидкое стекло, входящее в состав комплексной добавки, также подвергается тепловой нагрузке и практически не содержит адсорбционной влаги, что позволяет с достаточной точностью регулировать содержание влаги в смеси, что позволяет стабилизировать прочностные показатели смеси, Жидкое стекло, прошедшее термообработку, сохраняет свои пластифицирующие и противопригарные свойства, т.е. при его повторном использовании при заливке происходит образование легкоотделимого пригара, что позволяет снизить содержание в смеси угля, как противопригарного компонента смеси.

Таким образом, введение отработанного состава жидкостекольной смеси позволяет утилизировать отходы производства отливок в жидкостекольных формах, снизить себестоимость и повысить противопригарные свойства смеси, стабилизировать прочностные показатели смеси, а также стабилизировать размерную и весовую точность получаемых отливок,

Для получения качественной поверхности получаемых отливок возможно применение различных технологических добавок, например молотого угля, СКТ-10 и т.д.

Приготовление предлагаемой смеси осуществляют следующим образом.

Смешивают отработанную смесь на основе кварцевого песка с бентонитом и водой в течение 60-90 с в катковом смесителе. В последнюю очередь добавляют отработанный состав жидкостекольной смеси и пе ремешивают в бегунах в течение 2-3 мин при дополнительном увлажнении.

В случае применения различных технологических добавок порядок их введения не влияет на достижение поставленной цели.

Полученную формовочную смесь затем используют для изготовления литейных форм.

В табл. 1 приведены составы смесей.

Для всех составов оцениваются следующие показатели: предел прочности на сжатие образца во влажном состоянии, предел прочности образца на разрыв в сухом состоянии, предел прочности на разрыв в зоне конденсации влаги, выбиваемость, наличие пригара на специальной технологиче- ской пробе, а также стабилизация размерной и весовой точности на специальной пробе. За эталон принят стержень из известной смеси. Пригар - по высоте неровностей поверхности отливки, измеренной микрометром с ценой деления 0,1 мкм, а стабилизация весовой и размерной точности - на специальной пробе, представляющей собой вал с переменным сечением элементов. Вес отливки 14,3 кг. Изготавливают по 10 отливок из стали при примении каждого из составов смеси. Отклонение от среднего размера и веса измеряют в процентах.

В табл. 2 приведены результаты сравнительных испытаний.

Как видно из табл. 2, увеличение содержания отработанного состава жидкостекольной смеси выше верхнего предела приводит к ухудшению выбиваемости смеси из форм. Уменьшение его содержания ниже нижнего предела приводит к снижению прочности в сухом состоянии, что ведет к нарушению размерной и весовой точности отливок. Увеличение содержания бентонита выше верхнего предела приводит к чрезмерному возрастанию прочностных показателей во влажном состоянии, что ухудшает

качество набивки форм. Уменьшение его содержания ниже нижнего предела снижает прочностные показатели во влажном состоянии, что приводит к обвалу форм.

Предлагаемая смесь может быть использована для изготовления литейных форм в условиях различной серийности производства. При использовании предлагаемой смеси по сравнению с известной

происходит утилизация отходов производства отливок в жидкостекольных формах, снижение себестоимости смеси, повышение противопригарных и прочностных показателей, а также повышение размерной и

весовой точности получаемых отливок. Формула изобретения

1.Смесь для изготовления литейных форм, включающая огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния, материала на основе глины, противопригарную комплексную добавку, отличающаяся тем, что, с целью повышения противопригарных и прочностных свойств смеси, в качестве противопригарной комплексной добавки она содержит отработанную жид- костекольную смесь с содержанием в ней 2-5 мас.% огнеупорной глины, а в качестве материала на основе глины - бентонит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Бентонит2-5

Отработанная жидко- стекольная смесь с содержанием 2-5 мас.% огнеупорной глины1,0-15,0

Вода0,5-0,3

Огнеупорный наполнитель на основе ди- оксида кремнияОстальное

2.Смесь поп. 1,отличающаяся тем, что она содержит отработанную жидко- стекольную смесь состава, мас.%:

Жидкое стекло2-8

Огнеупорная глина2-5

Едкий натр или вода 0,1-0,5 Огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремнияОстальное

Огнеупорный наполнитель - кварцевый песок 1К02Б 83,0

Глина огнеупорная 1,5

Лигносульфонат технический КБЖ4.5

$ Комплексная добавка 10,0

Бентонит

Отработанный состав жидv -Х

костекольнои смеси

Вода1 ,5

98,7 96,5 86,5 76,5 66,5 98,7 96,5 86,5 76,5 66,5

0,5 2,0 3,5 5,0 6,5 0,5 2,0 3,5 5,0 6,5

-д ю -j о

0,5 1,0 8,0 15,0 22,0 0,5 1,0 0,3 0,5 1,75 3,0 4,25 0,3 0,5

8,0 15,0 22,0 1,75 3,0 4,25

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления литейных форм из песча- но-глинистых смесей с введением отработанных жидкостекольных смесей при производстве отливок из серого и ковкого чугуна. Цель изобретения - повышение противопригарных и прочностных свойств смесей. Смесь содержит, мас.%: бентонит 2-5; отработанная жидкостекольная смесь с содержанием 2-5 мас.% глины огнеупорной 1-15; вода 0,5-3; огнеупорный наполнитель остальное. При этом отработанная жидко- стекольная смесь содержит, мас.%: жидкое стекло 2-8; огнеупорная глина 2-5; едкий натр или вода 0,1-0,5; огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния остальное. Введение в состав формовочной смеси отработанной жидкостекольной смеси способствует образованию каркасного нефелина, что повышает прочность смеси, а использование вторичного жидкого стекла способствует образованию легкоотделимого пригара. 1 з.п.ф-лы, 2 табл. со с

В составе смеси возможно применение технологических добавок (например, угля, СКТ-10 и т.п.) Состав комплексной добавки: кварцевый песок 1К02Б-94,5; жидкле стекло 4,5; вода 1,0

В составах 2-6 отработанный состав жидкостекольной смеси содержит вторичное жидкое стекло 2,0; вода 0,1; огнеупорная глина 2,0; огнеупорный наполнитель - остальное. В составах 7-11 - вторичное жидкое стекло 8,0; огнеупорная глина 5,0; вода 0,5; огнеупорный наполнитель остальное.