Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1982 года по МПК B22C1/18 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к стержневым и формовочным смесям с минеральными связующими для получения высококачественных отливок с учетом экологических требований, Известна смесь для изготовления ли тейных форм, содержащая огнеупорный наполнитель, воду и гидравлическое вяжущее в виде цемента, в котором при сутствует фторид алюмината кальция| 1 Данная смесь характеризуется замед ленным затвердеванием на воздухе и затрудненной выбиваемостью из отливок в связи с спеканием указанного типа цемента с кварцевым песком. Известна также самотвердеющая смесь, содержащая кварцевый песок, гипс (гидравлическое вяжущее в виде соли кальция, а именно сульфатакальция) и воду 2 . Данная смесь характеризуется чрезмерно высоким содержанием гипса (до 70 мас.), что определяет их технологические особенности и возможность использования только для цветного литья. Процесс изготовления форм из смеси трудоемок и требует повышенных энергозатрат. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая, мае.ч: огнеупорный наполнитель гидравлическое вяжущее в виде соли кальция, а именно сульфат кальция высокопрочный гипс) 6-10, крепитель КОС 0,5-2,5 вода k,7S-5i.7S З . . Данная смесь характеризуется относительно низкими прочностными показателями при самозатвердевании, что ухудшает качество форм и стержней. Цель изобретения - повышение проч.ности форм и стержней на всех этапах ,их затвердевания. 3 . s Поставленная цель достигается тем что самотвердеющая смесь для изготов ления литейных форм и стержней, вклю чающая огнеупорный наполнитель, гидравлическое вяжущее в виде соли каль ция и воду, содержит в качестве гидравлического вяжущего в виде соли кальция - соединение на основе алюмината кальция при следующем соотношении ингредиентов, мае.ч; Огнеупорный наполнитель 100 Соединение на основе алюмината кальция .Вода -9 Смесь содержит в качестве соединения на основе алюмината кальция сульфоалюминат кальция. Смесь содержит в качестве соединения на основе алюмината кальция сульфоалюминат кальция и фторид алюмината кальция при следующем соотношении . ингредиентов, мае.ч: Огнеупорный наполнитель 100 Сульфоалюминат кальция 2,,5 Фторид алюмината кальция 2,5-3,5 Вода.4-7 При содержании в составе предлагае мой смеси соединения на основе алюмината кальция ниже нижнего предела (5 мае.ч.) не достигается треВуемого уровня прочностных характеристик форм и стержней, а при содержании его выше верхнего предела (9 мае.ч.) увеличивается влажность и газотворная способность смеси. Сульфоалюминат кальция является продуктом твердофазного спекания при гипса, известняка и боксита с последующим размолом продукта до тонкодисперсного состояния (например до удельной поверхности 0,6 ) с общей формулой 3(СаОAI-j O,) CaS(X . При взаимодействии с водой он образует высокоеульфатные формы гидросульфоалюмината кальция типа эттрингита KaOAljz Oj-JCaSO . Высокая энергия связи воды в данном минералогическом образовании позволяет получить высокие прочности форм и стержней. Высокая водопотребность сульфалюмината кальция требует повышенного водосульфатного отношения (,81,0), Увеличение В/С свыше 1,0 приводит 55

к замедлению твердения, а уменьшение В/С ниже 0,8 увеличивает осыпаемость и снижает прочность смеси.

шиванием смеси до равномерного распределения воды по массе сухих ингредиентов. A Фторид алюмината кальция, являющийся так же как и сульфоалюминат кальция продуктом твердофазного спекания, имеет формулу 11Ca0 7A1 0-J. X Сар2. В присутствии воды такой фторалюминат. . кальция очень быстро гидратируется с образованием расщепленных сферолитов гидроалюминатов кальция kCaOМ()2 и геля гидроокиси алюминия, что приводит к энергичному протеканию процесса самоэатвердения смеси (другим фактором, способствующим еамозатвердеванию, является образование из эттирингита сульфоалюмината кальция, о чем было упомянуто выше). При увеличении содержания суммы указанных связующих свыше 7 мае,ч. прочноеть не возраетает, так как высокая скорость их гидратации опережает скорость структурообразования. Разбавляя смесь песком, т.е. уменьшая содержание связующих, удается привести скорость роста зародышей кристаллогидратов в соответствие со скоростью роста кристаллов новообразований. Уменьшение содержания суммы связующих меньше 5 нас.ч. приводит к снижению прочности и увеличению осыпаемости. Высокая водопотребность раеематриваемых алюминатов требует высокого водо- алюминатного отношения (В/С 0,8 - 1,0). Увеличение В/А свыше 1,0 приводит к замедлению твердения и повышению влажности смеси. Значение В/А ниже 0,8 приводит к увеличению осыпаемости и снижению прочности смеси. В данном случае существенным является общая сумма алюминатов в указанных пределах, а не их соотношение в смеси. Ввиду высокой огнеупорности фтори сульфоалюминатов (их получают твердофазным спеканием при температурах ниже появления жидкого расплава) они легко размалываются до высокой удельной поверхности.порядка 0,6 м /г и при этом могут долго храниться в закрытой таре, не теряя своих гидравлических (вяжущих)свойств. Смесь приготавливают путем перемешивания сухих ингредиентов (песка и порошкового вяжущего на основе алюмината кальция) с последующим введением воды и окончательным перемеИзобретение иллюстрируется следующим примером.

В табл., t приведены составы предлагаемых смесей 1-8 и состав по прототипу,S

Свойства смесей приведены в табл.2.

Из данных табл. 2 следует, что предлагаемая смесь обеспечивает повышение прочности на сжатие во все

сроки твердения« сбеспечивает достаточную живучесть низкую осыпав- мость, низкую остаточную влажность, высокую газопроницаемость и хорошую выбираемость. Отработанная смесь почти вся может использоваться повторно. Смесь рекоме,ндуется для изготовления средних и крупных стержней и форм.

Та 6 л и м a 2

Живучесть, НИН 20 2S Прочность на сжатие, ИПа, через,ч 0,30,20,05 0,60,50,3 0,80,70,5 0,90,80,7 3,02,83,0 ««tO 5,0 3,5 1,0 1,5 Газопроницаемость, UO 130 150 ед.150 ОсыпаемостьД0,2 0,1 0,1 0,1 Остаточная прочность после нагрева о,6разцов до 1350 С и остыва0,05 0,05 0,05 0,05 ния, МПа Приближённые показатели прочности в кгс/см показателей МПа в 10 раз.

формула изобретения

. 1, Самотвердею(цая смесь для из-, готовления литейных форм и стержней, вклвчаюцая огнеупорный наполнитель, гидравлическое вяжущее в виде соли кальция и воду, о т л и ч а ю ц а яс я тем, что, с целью повышения прочности форм и стержней на всех этапах затвердевания, она содержит в качестве гидравлического вяжущегов виде соли кальция - соединение на основе алюмината кальция при следующем соотношении ингредиентов мае.ч.: 30

Огнеупорный наполнитель 100 . Соединение на основе алюмината кальция . 5-9 ВодаА-9

IB качестве соединения на основе алюмината кальция сульфоалюминат кальция.

и фторид алюмината кальция при еле- . дуюцемсоотн1эшении ингредиентов, мае.ч,: 0 20 35 25 0,05 Менее О|05 0,1Менее 0,005 0,3 О,0,1 0,20,009-0,013 0,5 0,60,2 О,0,015-0,312 0,7 0,8О, 0,7 2,9 3,2 2,8 3,10,W-1,0 3,05.0 5,0-6,0 ,5 ««.О i;0 0,5 0,51,0 160120 130 150 0,30,1 0,2 0,1 0,05 0,05 0,05 0,05 могут быть получены увеличением

11 93915 12

Огнеупорный наполнитель 100 . 2. Кестнер О.Е., Бараданьянц В.К.

Сульфоалюминат кальция 2, др. Точное литье цветных сплавов

Фторид алюмината каль-в гипсовые и керамические формы, М.,

Ция 2,5-3,5 Машиностроение, 1968, с.10-35.

Вода 3.Иванов Н.Х. и Сидоренко Б.М. ЛегИсточники информации,ковыбиваемые текучие активизированные

принятые во внимание при экспертизесмеси и оборудование для их приготов1. Патент Японии 1Г50-38611,ления. М., НИИМАШ, 1971, с,71,

кл. М А 112, опублик. 1Э75.табл. 20, с,73, табл. 20.