Смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1993 года по МПК B22C1/06 B22C1/18 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам формовочных смесей для изготовления литейных форм, используемых при литье химически активных металлов (Ti, Al, Mg) и сплавов на их основе.

Известна смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых углекислым газом, содержащая, мас.%: увлажненный магнезитовый (периклазовый) порошок 90-92; жидкое стекло 8-10.

Недостатком известной смеси является высокая осыпаемость изготовленных из нее форм и стержней, что отрицательно отражается на качестве отливок. Другой недостаток известной смеси - использование в качестве основы дефицитного периклазово- го порошка.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых углекислым газом, включающая, мас.%: наполнитель из мате00

с

риала на основе периклаза в виде лома использованных литейных форм и стержней 50-80; жидкое стекло 10,5-13,0; периклазовый порошок - остальное. Используемый лом имеет химический состав, мас.%: МдО - основа, Si02 5-9, №20 + К20 1,5-5,0.

С уменьшением доли периклазового порошка в известной смеси сократилось количество свободного оксида кальция, благодаря чему снизилась осыпаемость форм. Однако достигнутый уровень недостаточен при получении отливок массой 250-500 кг, когда поверхность форм испытывает значительные динамические нагрузки, вызывающие интенсивную осыпаемость. Кроме того, за счет развитой поверхности зерен спеченного наполнителя, а также большого содержания примесей в ломе и порошке, интенсифицируются окислительно-восстановительные процессы в поверхностном слоем отливки, что является причиной формирования слоя повышенной твердости толщиной до 0,4 мм

VJ

00

Ю IGO

чэ

и снижает чистоту поверхности отливки. Одним из недостатков известной смеси является повышенная прочность форм после термообработки, что ухудшает выбивае- мость отливок.

Цель изобретения - снижение осыпаемости форм и стержней, уменьшение глубины слоя повышенной твердости отливок и повышение чистоты их поверхности, а также улучшение выбиваемости отливок.

Для достижения поставленной цели смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых углекислым газом, включающая наполнитель из материала на основе периклаза и жидкое стекло, содержит в качестве наполнителя недоплав производства электротехнического периклаза при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Недоплав производства

электротехнического

периклаза90-93

Жидкое стекло7-10

Указанный недоплав представляет собой периферийную часть плавленого блока электротехнического периклаза, так называемую корку, которая из-за высокого содержания примесей является отходом производства.

Химический состав недоплава, мас.%: МдО 92,0-96,0; SiOa 2,8-5,0; РеаОз 0,2- 0,35; СаО 1,5-3,0, в том числе СаО свободный 0,2; Am прокал. остальное.

Недоплав данного химического состава обычно образуется при использовании в качестве сырьевого материала брусита или магнезитового порошка с низким содержанием железа.

Использование в качестве наполнителя формовочной смеси недоплава производства электротехнического периклаза обеспечивает снижение осыпаемости форм и стержней за счет связывания содержащихся в недоплаве примесей СаО в устойчивый к гидратации монтичеллит.

Способ получения предлагаемого наполнителя обусловливает минимальную пористость его зере н и значительно меньшую, чем у спеченного наполнителя, удельную поверхность, что является одной из причин ослабления нежелательных реакций в поверхностном слое отливки. Наличие в керамической структуре формы (стержня) монтичеллитовой фазы также снижает интенсивность окислйтельно-Бо сстановитель- ных процессов, ухудшающих качество отливки.

Улучшение выбиваемости готовых отливок связано с меньшей прочностью формы (стержня) после обжига, а также с преимущественно остроугольной формой зерен плавленного наполнителя, создающих расклинивающие усилия при ударном воздействии на использованную форму (стержень).

Выбор пределов содержания недоплава производства электротехнического периклаза обусловлен следующим: при снижении его содержания менее 90% ухудшается вы- биваемость отливок, увеличение количества

недоплава более 93% снижает прочность форм до значений, при которых неосуществима заливка металла.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, в которых в качестве

сырьевых материалов использованы:

недоплав производства электротехнического периклаза с зерновым составом, мас.%: фракция 0,999-0,063 мм - 80, фракция менее 0,063 мм - 20; химический состав

недоплава, мас.%: Мд 93,4; Si02 2,8; Ре20з 0,35; СаО 3,0 в том числе СаО свободный 0,2; Дт прокал. остальное;

лом использованных литейных форм и стержней следующего зернового состава,

мас.%; фракция 0,999-0,063 мм - 80, фракция менее 0,063 мм - 20; химический состав лома, мас.%: МдО основа, SiOa 8, Na20 + K20 5;

магнезитовый порошок марки МЛФ по

ТУ 14-8-16-71;

жидкое стекло содовое с модулем М 3,0 по ГОСТ 13078-67 плотностью 1,35 г/см3.

Формовочные смеси готовили в смесительных бегунах путем смешения наполнителей с жидким стеклом в указанных в таблице соотношениях. Время перемешивания 4-5 мин.

Из полученных смесей изготовляли методом ручной набивки цилиндрические образцы с диаметром и высотой, равным 50 мм, и литейные формы массой до 200 кГ, которые отверждали продувкой углекислым газом, а затем обжигали в электропечи при

температуре 1000°С.

На изготовленных образцах определяли характеристики осыпаемости литейных форм и выбиваемости отливок. Определение осыпаемости производили на приборе 056 в комплекте с прибором для взбалтывания 022. Для косвенной характеристики осыпаемости определяли глубину распространения трещин в обожженых формах с помощью измерительной линейки по ГОСТ 427-75. Выбиваемость отливок оценивали по прочностным показателям обожженных образцов, определяемым по ГОСТ 4071-80, а также по числу ударов лабораторного копра до разрушения образцов.

Для определения качества отливок в обожженные формы заливали расплав металла марки ТЛ в условиях глубокого вакуума. Глубину образовавшегося на отливках слоя повышенной твердости измеряли с помощью прибора ПТ-ЗМ, чистоту поверхности отливок - с помощью профилометра по ГОСТ 19300-86.

Данные испытаний представлены в таблице.

Как видно из таблицы, образцы из смеси по изобретению (примеры 1-3) имеют осыпаемость на 13-36% ниже, чем образцы из известной смеси. Глубина распространения трещин в обожженных формах по изобретению уменьшилась на 20-130 мм, что также свидетельствует о снижении осыпае0

мости. Меньшая прочность при сжатии после обжига предлагаемой смеси обеспечивает лучшую выбиваемость готовых отливок из форм, что подтверждается снижением количества ударов лабораторного копра до разрушения образцов в 1,5-2 раза. Глубина слоя повышенной твердости отливок, полученных в формах из смесей 1-3, в 3,4-4 раза меньше, чем у отливок по примеру 4, при этом достигнута более высокая чистота поверхности отливок.

Использование формовочной смеси по изобретению позволит повысить качество отливок из химически активных металлов, снизить трудоемкость при их производстве, а также снизить себестоимость используемых для отливок форм и стержней.

Предложение относится к литейному производству, а именно к составам формовочных смесей (ФС) для изготовления литейных форм при литье химически активных металлов (Ti, A, Mg) и сплавов на их основе. Сущность изобретения: смесь содержит наполнитель из недоплава производства электротехнического периклаза 90-93%, жидкое стекло 7-10%. Формовочная смесь такого состава снижает осыпаемость до 0,007-0,0095%: уменьшает толщину слоя повышенной твердости на отливках, что составляет от 0,1 до 0,11 мкм, чистота поверхности отливок 20-37 мк, прочность на сжатие после термообработки при 1000°С 8,9-9,6 Н/мм , выбиваемость смеси улучшена в 1,5-2,0 раза. 1 табл.

Формула изобретения Смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых углекислым газом, включающая наполнитель из материала на основе периклаза и жидкое стекло, отличающаяся тем, что, с целью снижения осыпаемости форм и стержней, уменьшения глубины слоя повышенной твердости отливок и повышения чистоты их поверхности, а также улучшения выбиваемости отливок, в качестве материала на основе периклаза она содержит недоплав производства электротехнического периклаза при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Недоплав производства электротехнического периклаза90-93 Жидкое стекло 7-10