Смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1982 года по МПК B22C1/16 

(54) смесь ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

1

Изобретение относится к литейному производству может быть испбльзобано в цехах точного литья для изготовления керамических форм и стержней пб постоянным моделям, в которых получают отливки из черных и цветных металлов и сплавов.

Известна смесь для изготовления литейных керамических форм и стержней по постоянным моделям, содержащая, мас.%:

Гидролизованный

раствор этилсиликата9,0-30,0

Криолит,5-8,0

Плавиковый шпат 0,05-1,6

Побудитель

гелеобразования 0,3-0,5

Огнеупорный

наполнитель Остальное

Для отделения керамики от поверхности отливок после выбивки из формы изготовленной из указанного

состава, последние помещают в ванну с 30-35 -ным раствором едкого натра, нагретого до 120-130°С.

Отливки находятся в ванне до полного отделения керамики от их поверхности. Это время составляет ,5-6 ч в зависимости от. конфигурации отливки, наличия в ней глубоких поднутрений, карманов, пазов и отверстий.

Введение в состав смеси криолита и плавикового шпата сокращает усадку, увеличивает прочность смеси после прокаливания и газопроницаемость D J.

Недостатком этой смеси является сложность технологического процесса, обусловленная необходимостью размола криолита и плавикового шпата, а также большие затраты труда на отделение материала ке.рамических ; 1 форм и стержней от поверхности отливок, обусловленные тем, что криолит.,-. расплавляясь, связывает зернд наполнителя и тем самым настолько ув личивает прочность смеси после про ливания, что она с трудом отделяет ся от поверхности отливки даже при обработке последней в щелочной ванне в течение 6 ч. Известна также смесь, содержащая масД: Гидролизованный этилсиликат IZsS, Этаноламин 0,06-0,1 Сухой наполнитель Остальное Введение в состав смеси этаноламина стабилизирует процесс отверждения смеси f2. Недостатком этой смеси является то, что керамические формы и стержн изготовленные из нее, имеют ввиду большого содержания наполнителя {85,60-87, мас.%) высокую прочнос в результате чего для отделения ке рамики от поверхности отливок время обработки последних в щелочной ванне 6 ч является минимальным и час недостаточным, например, при изготовлении стальных отливок в данных керамических формах из-за сильного спекания материала керамических форм с поверхностью отливок. Наиболее близкой к изобретению является смесь для изготовления керамических форм и стержней, содержащая , мае.%: Гидролизованный раствор зтилсиликата15,8-20,0 Пылевидный кварц39,,75 Гелеобразователь 0,72-1,-( Кварцевый песок30,,8 i Известная смесь имеет наибольшее распространение в цехах точного литья при изготовлении керамических форм и стержней по постоянным моделям ввиду ее достаточной прочности и наименьшей стоимости 13 Однако длительность обработки отливок в щелочной ванне (для отделения керамики от поверхности отливок) составляет ,5-6 ч. Операция отделения материала керамических форм и стержней от поверхности отливок в настоящее время является не только трудоемкой, но и вредной по санитарно-гигиеническим нормам. 64 Целью изобретения является снижение трудоемкости очистки отливок от остатков смеси. Указанная цель достигается тем, что известная смесь для изготовления литейных форм и стержней по постоянной модельной оснастке, включающая Гидролизованный раствор этилсиликата, пылевидный кварц,гелеобразователь и кварцевый песок, дополнительно содержит сульфат свинца при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Гидролизованн Ь1Й раствор этилсиликата15,80-20,00 Пылевидный кварц3,,0 Гелеобразователь 0,65-1,0 Сульфат свинца 3,30-9,20 Кварцевый песок Остальное Смесь приготавливают следующим образом. Сначала рассчитывают составляющие гидролизованного раствора этилсиликата так, чтобы в нем находилось 18 SiOj,. Выбирают количество сухих компонентов смеси на 1 л гидролизованного раствора этилсиликата, которое принимают равным 4; ,5, 5,3 ввиду того, что при их соотношении ниже возрастает стоимость смеси, а при их соотношении выше не удается перемешать компоненты. Сульфат свинца . плотностью 6,5 г/см при плавится одно-v временно с разложением по реакции PbS04 -.РЬО + . Выделяющийся газ SO а оказывает влияние на эффект ускорения очистки отливки от керамики; количество гелеобразователя принимается равным мае.% от объема гидролизованного раствора этилсиликата, исходя из оптимального времени отверждения смеси в производственных условиях. Его количество выбирается экспериментально, исходя из оптимальных технологических свойств смеси, толщины прогрева стенки керамической формы или стержня до , количество газов, выделяющихся при разложении сульфата свинца и способствующих лучшему отделению керамики от поверхности отливки. Смесь приготавливают в смесителе с числом оборотов 2800 об/мин, в который сначала заливают гидролизованный раствор этилсиликата, приготовленный по общепринятой технологии, а затем загружают пылевидный кварц и перемешивают их .в течение мин. Затем в смеситель загружаю кварцевый песок и перемешивают в течение 2-3 мин. После этого загружают сульфат свинца и перемешивают в течение мин. Последним в смеситель вводят гелеобразователь водный раствор триэтаноламина, кото рый перемешивают в течение 1-1,5 ми Готовую смесь заливают в оснастку, в которой получают керамическую форму, внутренняя полость которой имитирует оребренную поверхность I/ части станины электродвигателя 4А90, и керамические образцы для испытания прочности керамики на изгиб. После извлечения из оснастки керамические формы и образцы поджигают для удаления растворителя. Предлагаемую смесь сопоставляют с известной смесью, которую приготавливают аналогично, т.е. в той же последовательности загружают в смеситель и такое же время перемешивают гидролизованный раствор этилсиликата, сухие составляющие смеси и гелеобразователь. Из обеих смесей изготавливают керамические формы, а также образцы для испытания прочности керамики на изгиб, которые после извлечения из оснастки обжига ют для удаления растворителя. Затем керамические формы и образ цы прокаливают при 950°С в электропечи с автоматическим контролем температуры. Проверка свойств материала керамических форм и образцов, изготовленных из обеих смесей, осуществляется по методике НИИТавтопрома. Полученные в формах отливки из стали 35 ГОСТ 977-55 сначала выбива ют из форм,а затем с оставшейся на их поверхности керамикой помещают в ванну с раствором едкого натра, нагретого до 120°С, до полного отделения материала керамических форм от поверхности отливок. Составы предлагаемой и известной смесей, свойства материала керамических форм (стержней), изготовлен ных из этих смесей, а также время полного отделения материала керамических форм от поверхности отливок. приведены в таблице, где составы 1-9 соответствуют известной смеси, а составы 12, 13, 18-19, 2 - предлагаемой. Из таблицы, следует, что при содержании в смесях 11, 17 и 23 сульфата свинца больше верхнего предела, равного 9,2%, прочность керамических форм до и после прокаливания изменяется незначительно, а время полного отделения материала керамической формы от поверхности отливки и шероховатость ее поверхности резко увеличиваются. Последнее объясняется тем, что газы, образующиеся при разложении сульфата свинца в момент заливки формы металлом, выходя из формы, увеличивают ширину и глубину уже имеющихся на поверхности формы перед заливкой микротрещин, и металл, проникающий в них не только упрочняет поверхность керамической формы, но и способствует повышению шероховатости поверхности отливок в виде заливок. В смесях 10, 16 и 22 газы, образующиеся при разложении сульфата свинца в момент аливки формы металлом, разрушают ее поверхность, а проникая в металл, образуют на всей, поверхности отливки газовые раковины. Из таблицы также видно, что при содержании в смесях 1, 15, 20, 21, 2б и 27 сульфата свинца меньше нижнего предела, равного 3,3 мас.%, прочность керамических форм до и после прокаливания, а также шероховатость поверхности отливки изменяются незначительно. Время полного отделения материала керамической формы от отливки резко увеличивается, так как эффект воздействия газов на поверхность керамической формы резко снижается из-за небольшого объема их выделения. При заливке металлом керамических форм (содержащих сульфат свинца в указанных пределах) разложение сульфата свинца происходит в керамических формах на расстоянии не более 5 мм от поверхности раздела металл-форма ввиду малой теплопроводности керамической формы. При содержании сульфата свинца в количестве 3,30-3,20 мас.% газовые раковины на отливках отсутствуют.

7

оценка поверхности отливок прризводится визуально.

Прочность формы (стержня) на изгиб с применением сульфата свинца незначительно повышается и сокращается в 3,1-7,7 раз время полногр I отделения материала керамическ«рй формы от поверхности отливки.

Шероховатость поверхности отливок, изготовленных в Лаборатбрных условиях в формах из предлагаемой

4 72б8

смеси, известной соответствует 5 кл. по ГОСТ 2789-73.

Реализация изобретения позволит сократить время и расход электроэнергии при отделении материала керамических форм.и стержней от поверхности отливок в щелочной ванне в 3,1-7,7 раз, увеличить производительность труда при выщелачивании 10 отливок на 310-7701, получить экономический эффект 20-30 руб/т керамической смеси.

}

I I I I X и

о I I

чир I

.li.

U

1§1 о о в.

iif:ll

а ь « со о Si

25

с

у

ii

г.

C,J

||

i а Iff

1« к

I « «

k х

11

S

v л

а ; х а I

f Si82

«I о ш (в а I- о - а figxi

u и

I

1§

2g

9

а

Ii

11 gk.. б X ц

5

I «

«Mi°|g|

7X9U Ях

iol8«liilS

ЖЧ- 1C a S 5

И Я г Г . 2 а 8 t

«gsa g.

7r.. I «.

t tf t tfi о Jf о 1ЛО

m 4« 04 тгхгч e 4

СММСЧПГХММММ

о осо о и r f о«0

- 9 mm «ч с - ш и «л

Гч Ь --«- Оч0 О ОвО-о-ООО

OOOOOCt aea ГЛ ЧС9«тмтЗ о

с чгг«глочв«очтт п

ОГ.«ЛА иЧ1Л

- о м 6 о о о 9 т СИ л г о m JT « ft « jf O.I/Ч 1Л о 1Л Olin U4

г..-г«, со ш-гх со оо -

и R и ; 5 « .° S S 2 2 S/ S S S S ,§

a «OflJinU U4lAtnU

wi «e r« I

«O r о т 4 1

- «ч € W M

M Г4 IM Г4 , , I 13 Формула изобретения Смесь для изготовления литейных ;форм и стержней по постоянной мо дельной оснастке, включающая гидроли зованный раствор этилсиликата, пылевидный кварц, кварцевый песок и Гелеобразователь, отличающ а я с я тем, что, с целью снижения трудоемкости очистки отливок от остатков смеси, дополнительно содержит сульфат свинца при следующем соотношении ингредиентов, маеД: Гидролизованный раствор этилсиликата15,80-20,00 . Пылевидный кварц3,70-40,0 Гелеобразователь ,О .Сульфат свинца 3,30-9,20 s Кварцевый песокОстальное Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 10№ 592507, кл. В 22 С 1/00, 1976.. 2. Авторское свидетельство СССР № 538808, кл. В 22 С 1/10, 1975. 3. Алексеевская Е.К,, и др. Литье в керамические формы по постоянным 15моделям. Сборник. ЛДНТП, Л., 1973, с. 19-23.