Состав для упрочнения оболочковых форм Советский патент 1992 года по МПК B22C1/00 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к формовочным смесям и материалам для изготовления литейных форм и стержней и может быть использовано для получения упрочненных оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям

Известен состав для упрочнения оболочковых керамических литейных форм, состоящий из огнеупорного материала, дунитоперидотитового порошка, гидроокиси кальция и ортофосфорной кислоты.

Недостатками состава являются: то, что при его изготовлении используются дорогие и дефицитные материалы - ортофосфорная кислота, гидроокись кальция, дунитопери- дотитовый порошок, а также имеет место высокая прочность после прокаливания состава, что затрудняет отделение отливок от состава.

Известен также состав для упрочнении керамических оболочек, включающий шлак феррохромового производства, жидкое

стекло, пенообразователь и кварцевый песок.

Недостатками состава является низкое качество отливок вследствие значительного уменьшения объема при нагревании упрочняющего жидкостекольного связующего. При этом происходит сжатие оболочки формы и выпучивание ее во внутрь формы. Кроме того, состав после прокаливания и заливки формы металлом спекаются, что затрудняет процесс очистки отливок от оболочки.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь для упрочнения оболочковых форм при прокаливании их без опок,, содержащая компоненты при следующем соотношении, мас.%: Шлак феррохромового производства9-11

Карбонат кальция15--60

Поваренная соль3-7

Жидкое стекло14-16

ю

€h

43

ел

Пенообразователь0,2-0,3

Кварцевый песокОстальное

Указанная смесь способствует уменьшению обезуглероженного слоя на отливках и снижению осыпаемости форм после прокаливания,

Эта смесь имеет аналогичные недостатки, что и указанный выше аналог: уменьше- ние объема при нагревании жидкостекольной упрочняющей смеси вследствие потери его адсорбционной и химически связанной воды, находящейся в составе жидкого стекла. Это вызывает сжатие оболочки, ее изгиб и разрушение. Далее, при нагреве форм при температуре 800°С, прочность упрочняющей смеси резко падает, образуется расплав, происходит спекание, характерное для всех жидкостекольных составов, Усиливает спекание и ввод легкоплавкого соединения - поваренной соли. Вследствие спекания ухудшается газопроницаемость смеси.

Спекание упрочняющей смеси затрудняет процесс очистки отливок от оболочки. Рекомендуемое авторами душирование залитых оболочек применять можно не всегда, так как происходит закаливание углеродистого литья и возможно появление трещин в отливках.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. улучшение качества отливок за счет устранения коробления форм и повышение газопроницаемости упрочняющего состава, а также улучшение качества очистки отливок от упрочняющего состава.

Эта цель достигается тем, что состав для упрочнения оболочковых форм при прокаливании их без опок, включающий неорганическое связующее, огнеупорный наполнитель и технологическую добавку согласно изобретению в качестве технологической добавки он содержит вермикулит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Неорганическое

связующее72-75

Вермикулит8-20

Кварцевый песокОстальное,

кроме того в качестве неорганического связующего он содержит суспензию гипса в воде при соотношении весовых частей гипс : вода- 1:2,36.

П р и м е р. В лабораторных условиях НПО РостНИЙТМ и в цехе точного литья Купянского литейного завода были проведены исследования по изучению свойств состава для упрочнения оболочковых форм.

В смеситель заливали 520 мл водопроводной воды ГОСТ 2874-82, затем вводили

220 г гипса строительного ГОСТ 125-70 и перемешивали 1 мин, В полученную суспензию вводили 110 г кварцевого песка Верх- не-Днепровского карьера марки 1К02А

ГОСТ 2189-78 и перемешивали в течение 1,5 мин, а затем вводили 150 г вермикулита средней фракции марки 100 ГОСТ 12865-67. Полученный состав перемешивали 2 мин и заливали в форму цилиндра для получения

стандартных образцов ф 50 мм и h -50 мм, которые после отверждения й прокалки при 1000°С подвергали испытаниям. Аналогичным образом были получены 5 вариантов предлагаемого состава и один вариант по

прототипу.

Влияние состава на коробление отливок проверяли на оболочковых формах турби- нок для трубокомпрессора ТКР-11. Для этого оболочковую форму устанавливали

воронкой вниз в жакет так, чтобы между оболочкой и жакетом был зазор не менее 15 мм, и заливали приготовленным составом. Затем форму подвергали вибрации в течение 15-20 сек. Спустя 15-20 мин состав

твердел, форму извлекали вместе с залитым составом и передавали на прокалку. Прокалку и заливку форм металлом производили без опок. После охлаждения состав легко разрушался, так как он не спекался и имел

многочисленные поры. После обрезки прибыли отливки турбин подвергали выщелачиванию и контролю размерной точности (коробление диска турбинки).

В табл.1 приведены составы Мг 1-5 по

предлагаемому техническому решению и № 6 согласно прототипу.

В примере конкретного исполнения предлагается состав № 3, пересчитанный в весовые части для удобства манипулирования.

В табл.2 представлены свойства испытуемых составов для упрочнения оболочковых форм.

Как видно из табл.2 газопроницаемость

предлагаемого состава в 4-4,5 раза выше известного, прочность прокаливания, характеризующая степень разрушения состава, в 10-12 раз ниже, объемная масса состава уменьшается з 4-5 раз, биение диска турбинки сокращается в 3 раза.

Оптимальное содержание гипсового связующего в составе 72-75 мас.%. При содержании его выше 75 мас.% сокращается время твердения состава, что снижав технологичность. При содержании гипсового связующего менее 72 мас.% снижается газопроницаемость состава, увеличивается время твердения и биение диска отливки турбинки.

При содержании вермикулита более 20 мае % резко снижается прочность состава после прокаливания, а при содержании менее 8 мас.% увеличивается биение диска турбинки и объемная масса состава.

Гипсовая суспензия готовилась в соотношении гипс : вода - 1 : 2,36 из расчета необходимой текучести по общепринятой технологии, а также исходя из последующей прочности состава.

Использование предлагаемого состава для упрочнения оболочковых форм обеспечивает следующие технико-экономические преимущества:

-значительно повышается газопроницаемость состава;

-сокращается брак отливок по короблению и газовым раковинам;

-сокращается трудоемкость очистки литья из упрочняющего состава;

-отпадает необходимость в использовании опок из жароупорной стали.

Формула изобретения

1.Состав для упрочнения оболочковых форм, прокаливаемых без опок, включающее неорганическое связующее, огнеупорный наполнитель и технологическую добавку, отличающийся тем, что, с целью предотвращения коробления форм и повышения газопроницаемости упрочняющего состава, а также улучшения качества

0 отливок за счет упрощения процесса очистки отливок от упрочняющего состава, в качестве технологической добавки он содержит вермикулмт, а в качестве огнеупорного наполнителя - кварцевый песок,

5 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Неорганическое связующее72-75

Вермикулит8-20

0 Кварцевый песокОстальное.

2.Состав по п.1,отличающийся тем, что в качестве неорганического связующего он содержит суспензию гипса в воде в соотношении 1:2,6 мас.%.

Таблица 1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к формовочным смесям и материалам для изготовления литейных форм и стержней. В составе для упрочнения оболочковых форм (СУОФ) на основе кварцевого песка в качестве технологической добавки содержится вермикулит, при этом в качестве связующего (С) используется гипсовая суспензия при следующем соотношении компонентов, мас.%: связующее 72-75; вермикулит 8-20; кварцевый песок -остальное. СУОФ способствует улучшению качества отливок за счет устранения коробления форм и повышения газопроницаемости СУОФ, а также улучшению качества очистки отливок от упрочняющего состава. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Таблица 2