Смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагреваемой оснастке Советский патент 1982 года по МПК B22C1/22 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к смесям аля изготовления литейных оболочковых форм и стерхшей в нагреваемой оснастке .

Известны смеси для получения оболочковых форм и стержней, содержащие огнеупорный наполнитель, новолачную смолу и уротропин 1.

Эти смеси характеризуются низкой термостойкостью, что обусловлено наличием термических напряжений в связи с перепадом температуры по сечению оболочки. Это приводит к тому, что форма во время заливки металла растрескивается и возникает брак отливок по недоливу.

Известны также составы для получения оболочковых форм .и стержней, содержащие огнеупорныйнаполнитель, новолачную смолу,уротропин и технологические добавки, которые обеспечивают высокую прочность смесей при обычных и повышенных температурах. Добавки представляют собой воски или дисперсию их в воде 2.

Указанные добавки способствуют увеличению физико-механических свойств смеси, но при заливке форм существенно не снижают величину возникающих термических напряжений. При получении отливок массой более 40 кг оболочковые формы в момент заливки металла растрескиваются и наблюдается брак по недоливу металла.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является смесь 3 для изготовления литейных оболочковых

10 форм и стержней в нагреваемой оснастке, содержащая, вес.%: Новолачную фенолоформальдегидную смолу 2-7

15 Уротропин0,2-0,7

Окись железа 0,5-2,0 Огнеупорный

наполнитель Остальное Введение в смесь добавки окиси

20 железа повышает термостойкость оболочковых форм и стержней за счет того, что в области высоких температур увеличиваются теплопроводность и теплоемкость смеси. Однако при 25 этом требуется повышенный расход связующего для достижения оптимальной прочности оболочек, что ухудшает качество отливок.

Т1ель изобретения - улучшение теП30 лофизических свойств плакированной

смеси уменьшение склонности оболочковых форм и стержней к трегцинообразованию и улучшению качества поверхности отливок из черных сплавов.

Поставленная цель достигается те что смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагреваемой оснастке, включающая огнеупоный наполнитель, новолачную фенолоформальдегидную смолу, уротропин и добавку-регулятор теплофизических свойств, содержит в качестве добавки упомянутого назначения альбертолевую кислоту при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Новолачная фенолоформальдегидная смола 2-7

Уротропин0,2-0,7

Лльбертолевая кислота 0,1-0,6

Огнеупорный

наполнитель Остальное

Альбертолевая кислота под действием тепла заливаемого металла воспламеняется и горит, улучшая теплопередачу между песчинками смеси за счет конвекции продуктов горения. Поэтому смесь, содержащая добавку альбертолевой кислоты, обладает повышенной теплопроводностью. При этом поскольку альбертолевая кислота имеет более низкую температуру самовоспл,аменения (равно или меньше 7бО°С) , ч;ем фёнолоформальдегидная смола (более 1000°С), распределение температур по сечению оболочки характеризуется незначительным перепадом, вследствие чего возникающие термические напряжения имеют малую величину. Оптимальное количество добавки составляет 0,1-0,6 мас.% песка. Оно обеспечивает улучшение всего комплекса теплофизических характеристик, вследствие чего внутренние напряжения, возникающие при термическом расширении кварца, незначительны что способствует уменьшению склонности формы к треиинообразованию.

При содержании добавки менее 0,1% эффект от ее использования незначителен, так как теплопередача за счет конвекции, связанная с горением добавки, недостаточна для улучшения теплофизических характеристик оболочковой формы. При содержании добавки более 0,6% снижается прочность оболочковых форм и стержней вгорячем состоянии.

Альбертоли - продукты диспергирования фенольных смол в канифоли с последующей этерификацией абиетиновой кислоты, содержащейся в канифоли, глицерином.

Альбертолевая кислота вводится в смесь либо в виде продукта, полученного при химическом взаимодействии фенольной смолы с абиетиновой кислотой, либо в виде неразделяемой смеси альбертолевых кислот, содержащихся в модифицированных фенольных смолах, например,ФЛ-326 (ТУ 6-10-840-75), ФЛ-236 (МРТУ 6-05-1131-68) с содержанием названных кислот не менее 25%.

Пример. Плакированную смесь приготавливают по обычной методике. В опытах используются новолачные фенолоформальдегидные смолы СФ-015 (ГОСТ 18694-73) и СФ-260 (ТУ 6-05-232-114-77) и кварцевый песок марки 1К010Б. Уротропин вводят в виде водного 33%-ного раствора. Песок нагревают до температуры 120-140°С и смешивают последовательно сначала с новолачной смолрй, затем с модифицированной фенольной смолой, содержащей альбертолевую кислоту, затем с водны раствором уротропина.

Составы предлагаемых смесей 1-5 и известной 6 приведены в табл. 1.

о

Таблица 1

Кварцевый песок Новолачная смола СФ-О,15

Новолачная смола СФ-260 (

Уротропин

Смола ФЛ-326 с содержанием 50 альбертолевой кислоты

Aльбepтqлeвaя кислота

92,5.

95,4

2,1 94,7 5,0 7,0 4,2 3,0

0,5

0,4

0,5

0,7

1,2

0,6 0,3

0,6

Смолистый остаток

Смола ФЛ-236 с содержани 30 вес.% альбертолевой кислоты

Альбертолевая кислота Смолистый остаток

Альбертолевая кислота

Окись железа

Указанное количество уротропина используется для приготовления 33%ного водного раствора,в виде которого он вводится в процессе .плакирования песка.

Приведенные в табл. 1 составы предлагаемых смесей 1-5 характеризуются возрастающим содержанием альбертолевой кислоты от 0,13 (смесь 1) до 0,6 вес.% (смесь 5).

Влияние состава песчано-смоляных смесей на горячую деформацию и образование трещин в оболочковых формах исследуют по методу одностороннего нагрева прямоугольного образца смеси размерами 100 х 25 б г.м до температуры 950-1000°С,нагружаемого сосредоточенной силой 250 г при расстоянии Между опорами 75 мм. Полученные данТеплопроводность, (кал/см-с град) X 10

Температуропроводность, (смс) X 10Начальный прогиб образц 100Х 25 б мм, мм Длительность начального гиба, с

Прочность на растяжение горячем состоянии, кгс/см Как следует из табл. 2, введение в смесь альбертолевой кислоты повыша- 65

Продол.хение табл. 1

0,2

0,2

.2,0

ные сопоставляют с прочностными свойствами смесей, замеренными на стандартных образцах, изготовленных при тег шература рабочей оснастки 250 с и выдержке при этой температуре в течение 3 мин. Одновременно для расчета теплофизических характеристик фиксируют изменение температуры по сечению оболочки на расстоянии 2,4, и 6 мм от нагревателя. Качество смеси дополнительно оценивают по проценту снижения брака по недоливу из-за растрескивания формы в момент,заливки и кристаллизации металла (чугун ВЧ45-5) и наличию поверхностных дефектов на отливках в виде ужимин.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Таблица 2

125 126 131

138 106

40

36 37

29

0,30 0,31 0,30 0,25 0,35 22 24 21 20 32

11,9 26,1 17,6 12,0 . 11,0 ет сопротивляемость оболочки термическому удару в 1,5 (раза (сравнить прочность в горячем состоянии для сг,:ег.:ей 4 и б со сходным содержанием связующего). Добавка в смесь альбертолевой кислоты благоприятно отражается на тепловом режиме формы (тепло проводность возрастает в 1,3 раза, температуропроводность в 1,4 раза). Смеси, содержащие добавку альбертолевой кислоты, имеют меньшую величину и длительность начального обратно го прогиба (в сторону источника теп ла) , что свидетельствует о высокой трещиноустойчивости этих смесей. Брак по недоливу на всех предлагаемых смесях отсутствует. Пластины изготовленные из этих смесей, не имеют поверхностных дефектов в виде ужимин. Таким образом, предлагаемая смесь обеспечивает улучшение теплофизических Ьвойств оболочковых форм и стержней и уменьшение их склонности к трещинообразованию. За счет этого достигается улучшение качества отливок из черных сплавов, в частности исключаются дефекты отливок типа ужимин и резко сокращается брак по недоливу формы. Формула изобретения Смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагре ваемой оснастке, включающая огнеупорный наполнитель, новолачную фенолоформальдегидную смолу, уротропин и добавку-регулятор теплофизических свойств, отличающаяс я тем, что, с целью улучшения теплофизических свойств смеси, уменьшения склонности оболочковых форм и стержней к трещинообразованию и улучшения качества поверхности отливок из черных сплавов, она содержит в качестве добавки-регулятора теплофизических свойств альбертолевую кислоту при следующем соотношении ингредиентов, вес.%: Новолачная фенолоформальдегидная смола 2-7 Уротропин 0,2-0,7 Альбертолевая кислота 0,1-0,6 Огнеупорный наполнительОстальноеИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе , 1. Соколов Н.А. Литье в оболочковые . М. , Машиностроение, 1978, с. 48-67. 2.Авторское свидетельство СССР № 532449, кл. В 22 С 1/22, 1975. 3.Journal of the - I nstitution of Engineers Mining and Metallurgy Division (3ndia), 1973, 53, № 3, c.121-122.