Смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1993 года по МПК B22C1/10 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности, к составам холодно твердеющих смесей (ХТС) на синтетических смолах. Известны различные составы ХС на основе огнеупорного наполнителя, смоляного связующего и отвёрдитёля. h

мас.%:

апример, смесь содержит компоненты,

0,6-98,0

50,6-98.0 1,0-1,0

Кварцевый песок

Регенерированный

песок

КарбамидоформальАегидная смола

Ортофосфорная

кислота0,4-1,2

А также смесь имеет состав, мас.%:

Мочевиноформальдегиднофурановая смола1,7-2,0

Ортофосфорная кислота0,1-0,4

Хлористый алюминий0,2-0,4

Смеси на карбамидоформальдегидной смоле не имеют прочности на сжатие при 573 К, а на фурановых - при 1073 К. Кроме этого, смоляные смеси, отверждаемые ортофосфорной кислотой, образуют в процессе заливки литейной формы водородную пористость на поверхности отливок.

Наиболее близкой к предлагаемому составу по технической сущности и достигаемому эффекту является смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая огнеупорный наполнитель - кварцевый песок, связующее карбамидо- формальдегидную смолу, отвердитель - ор- тофоефорную кислоту при соотношении последних 1:1.

Эта смесь обеспечивает получение качественных мелких и средних отливок, но крупные и тяжелые отливки получаются некачественными, с дефектами, например, пористостью. Ортофосфорная кислота при термодёструкции образует водород, который легко растворяется в поверхностном слое жидкого металла, вызывая тем самым газовую ситовидную пористость на поверхности отливки.

Цель изобретения - повышение качества отливок за сч:ет повышения пластичности и скорости отверджения смоляных смесей с высокой термопрочностью при 1273 К.

ел

ч|

ю м ы

00

ю

Для достижения поставленной цели используется смесь, включающая огнеупорный наполнитель - кварцевый песок, связующее - карбамидоформальдегидную смолу и комплексную, добавку - антипирен из нефалина - комплексный аммонизированный алюмоферрифосфат, выполняющую одновременно функции отвердителя карба- милоформальдегиднрй смолы и термоуп- роч нителя смеси при высокой температуре. Смесь содержит указанные компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Карбамидоф ормаль- дегидная смола4-6 Антипирен из неФалина - комплексный аммонизированный алюмоферрифосфат ......... .. . 4-6 .

Огнеупорный

наполнительОстальное

Новизна предлагаемой смеси заключается в том, что использование в ней комп- лёксногоаммонизированного алюмоферрифосфата обеспечивает отверж- дение недефицитных и недорогих карбами- доформальдегидных . смол .при температурах 283-313 К.и необходимую прочность формы и стержня, нагреваемых до температур 1073 К-1273 К и устранение водородного насыщения поверхностного слоя жидкого металла за счет исключения из состава смеси кислотного катализатора твердения - ортофосфорной кислоты,

Отверждение смеси происходит в результате химической реакции карбамидо- формальдегидной смолы с комплексным аммонизированным алюмоферрифосфатом (антипиреном из нафелина). .

Антипирен изготавливается промышленностью из нефелинового концентрата; экстракционной фосфорной кислоты и мочевины, он нетоксичен (см, ТУ 6.08-390-76). Химический состав антипирена, %:

Общий PaOs не менее48

Водорастворимая часть не более2,5

NPs не более . .4,0

АаОз + Р20з около12,0

SiOa около17,0

около 8,0

Н20 не более1,0

рН водной вытяжки4,5.

Объемный вес в разрыхленном состоянии не менее 0,7 т/м . Удельная поверхность антипирена 10000-40000 см2/г. Растворимость в воде основного вещества - нерастворимо. Антипирен нефелиновый

при температурах 1073-1273 К становится высоко вязкой плотной жидкостью, которая адгезионно связывает зерна огнеупорного наполнителя, не допуская размыва стержня

и формы жидким металлом.

Цельная непрерывно связанная структура смеси при высокой температуре достигается при достаточном содержании антипирена, т.е. не менее 4 мас.%. При более низком содержании антипирена (например,. 2%) эффект цельной связанной структуры смеси отсутствует и такая смесь размывается жидким металлом, как и все известные смоляные смеси с низкой термо5 прочностью. В предлагаемой смеси применяются карбамидоформальдегидные смолы, соответствующие ГОСТ 14231-73, в качестве огнеупорного наполнителя - кварцевый песок марки 1К02А ГОСТ 2138-84.

0 Предлагаемую смоляную ХТС приготавливают в два этапа:

на первом этапе приготавливают базовую сыпучую смесь из огнеупорного наполнителя и антипирена, Базовую сыпучую

5 смесь загружают в бункера, расположенные над шнековыми непрерывного действия или лопастными периодического действия стандартными смесителями. На втором этапе приготовления из бункеров базовая сыпу0 чая смесь через дозаторы поступает в смеситель, в этот же смеситель подается расчетное количество карбамидоформаль- дегидной смолы, и все интенсивно перемешивается в течение 10-20 секунд. .

5 Готовую смесь загружают в стержневые ящики или опоки с моделью, уплотняют и выдерживают в них в течение 30 мин,

После достижения смесью манипуляци- онной прочности стержневые ящики разби0 рают, а модели из форм извлекают. Далее стержни и формы доотверждаются до технологической прочности, после этого их окрашивают самотвердеющей термопрочной противопригариой краской на смоле ДС.

5.

В табл. 1 приведены составы предлагаемой смеси (2, 3, 4) и состав известной смеси - прототипа (6), а в табл. 2 - физико-механические свойства этих смесей, . .

0 Состав 1 содержит составляющие на уровне ниже нижнего предела, а состав 5 содержит составляющие на уровне выше верхнего предела.

Составы 2,3 и 4 обеспечивают комплекс

5 технологических свойств по существу заявки.

Как видно из табл. 2, предлагаемая смоляная термопрочнзя холоднотвердеющая смесь обеспечивает; химическое отвержде- ние при температуре 293 К, высокую термопрочность при температуре 1273 К, получение крупных и тяжелых отливок без водородной пористости на поверхности.

Состав 1 имеет низкие прочности на

сжатие за установленное время отеержде ния смеси и низкую термопрочность при

1273 К, а состав 5 имеет повышенную газотворную способность.

Оптимальными свойствами являются составы 2, 3, 4 высококачественные стержни з форме, изготовленные из химически твердеющей смоляной смеси с высокой тер- моп рочнрстью при 1273 К, обеспечивают получение крупных и тяжелых отливок высо0

кого качества без водородной пористости на поверхности.

Предлагаемый состав химически твердеющей смоляной смеси с высокой термопрочностью при 1273 К дает новый положительный эффект: высоко термопрочная смесь на недефицитной недорогой нетоксичной смоле обеспечивает получение крупных и тяжелых отливок без песчаных раковин и водородной пористости.

Такие смеси будут использоваться в литейных цехах предприятий при изготовлении крупных и тяжелых отливок из стали, чугуна, цветных сплавов.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам холод- нотвердеющих смесей на синтетических смолах. Сущность:- использование в смеси комплексного аммонизированного алюмо- феррифосфата обеспечивает отверждение карбамидоформальдегидных смол при температурах 283-313 К и необходимую термопрочность формы и стержня, нагреваемых до 1073-1273°К, и повышение качества отливок. 2 табл.

k

ормула изобретения

месь для изготовления литейных форм и стэржней, включающая огнеупорный наполнитель, карбамидноформальдегидное связующее и отвердитель при соотношении пос/едних 1:1,отличающаяся тем,что, с целью повышения качества отливок за счет повышения пластичности и скорости отвер- ждения, она содержит в качестве отвердителя комплексный аммонизированный ал юмо- феррифосфат при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбамидноформальдегидное связующее. 4-6 Комплексный аммонизированный алюмоферрифосфат 4-6 Огнеупорный наполнитель Остальное.

Таблица

Таблице 2