Смесь для изготовления захолаживающих элементов литейных форм и стержней Советский патент 1982 года по МПК B22C1/04 

Изобретение относится к области литейного производств.а, а именно к составам формовочных и стержневых смесей, преимущественно для изготовления захолаживаощих элементов литейных форм и стержней при изгото лении отливок из сплавов на медной основе. Известно, что наибольшее распространение для направленного затверд вания металла в отливках и местного их захолаживания получили металлические холодильники 1. Однако изготовление таких холодильников трудоемко, а применение н всегда возможно в трудно доступных местах отливок. Известан также смесь для изготов ления литейных форм и стержней содержащая в качестве металлического огнеупорного наполнителя частицы алюминия и связующее на основе синтетической смолы 2 . Однако при изготовлении отливок на медной основе данную смесь невозможно применять в качестве местного холодильника из-за низкой термостойкости ее наполнителя. Кроме того, для отверждения такаясмесь нуждается в дополнительной конвективной сушке. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления захолаживзющих элементов литейных форм и стержней, coflei; жащая весД: Обогащенный молотый хромистый железняк Чугунную или стальную дробь Жидкое стекло Водный раствор едкого натра плотностью 1,25 г/см 1.7) СЗ. Использование данной смеси для захолаживания элементов отливок из медных сплавов не обеспечивает получения требуемой плотности металла в тепловых узлах отливок. Целью изобретения является повышение плотности металла в тепловых узлах отливок. Для достижения поставленной цели смесь для изготовления захолаживающих элементов литейных форм и стержней при производстве отливок преимущественно из медных сплавов, включающая обогащенный хромистый желез няк, металлсодержащий материал и свя зующую систему, содержит в качестве металлсодержащего материала латунную стружку при следующем соотношении компонентов вес.: Латунная стружка 23,8-33,7 Связующая система 4,2-8,3 Обогащенный хромистый железняк Остальное В качестве связующей системы пре ложения смесь содержит предпочтител но 1,0-2,5 вес.% карбамидо- фурановой смолы, 2,0-t,0 вес. карбомидной смолы и 1,2 - 1,8 вес,% ортофосфорной кислоты. Обогащенный хромистый железняк должен соответствовать общим требованиям, предъявляемым к огнеупорным наполнителям в составе формовочных смесей. Вместо хромистого железняка для холоднотвердеющих смесей в качестве, огнеупорного наполнителя могут быть использованы также цирконо вый песок, дистенсиллиманит, рутил, кварцевый песок и др. В качестве карбамидо-фурановой смолы предпочтительно использовать фуритол-107, содержащую фурилового спирта. В качестве карбамидной смолы пре почтительно использовать КФ-Ж ((ГОСТ Й231-78). В качестве ортофосфорной кислоты предпочтительно использовать концен рированную кислоту плотностью 1,651,75 г/см Средний размер латунной стружки -0,,0 мм, причем обогащенный хро мистый железняк и металлсодержащий материал подобраны по зернистости т КИМ образом, чтобы смесь была более плотной и имела максимальную теплопроводность. При содержании латунной стружки ниже нижнего предела ух шаются захолаживающие свойства смеси, а при содержании ее выше верхнего предела снижается плотность смеси и ухудшаются ее прочностные свойства. При содержании ортофосфорной кислоты и синтетических связующих ниже нижнего предела не достигается заданная конечная прочность смеси, а при содержании их выше верхнего пре дела смесь имеет низкую скорость отверждения и повышенную газотворность. Формирование прочности в предложенной смеси происходит вследствие реакции поликонденсации между карбамидно-фурановой смолой Фуритол-107 карбамидоформальдегидной смолой КФ-Ж и ортофосфорной кислотой. Введение обогащенного хромистого железняка и латунной стружки позвол.яет существенно повысить захолаживающую способность смеси. Кроме того, при взаимодействии окиси железа, содержащейся в хромистом железняке, с ортофосфорной кислотой образуются высокопрочные фосфаты, которые оказывают положительное влияни.е на прочностные и еплофизические характеристики смеси Изобретение может быть проиллюстировано следующим примером. В табл.1 приведены составы пред- . агаемых смесей и состав смеси согасно, выбранному прототипу. При приготовлении смеси в обогащенный хромистый железняк вводят латунную стружку, комплексное синтетическое связующее, состоящее из смеси карбамидно-фурановой смолы Фуритол-107 и карбамидоформальдегидной смолы , и перемешивают 2-3 мин., затем в смесь вводят ортофосфорную кислоту. Готовую смесь используют для изготовления захолаживаю1цих элементов литейных форм и стержней. Приготовленные из данной смеси образцы испытывали на разрыв через 3-0 мин , 1ч, Зчи24ч твердения . Дополнительно испытывали смесь на теплопроводность по следующей методике: стандартный цилиндрический образец диаметром 30 мм и высотой 30 мм устанавливали в гильзу из теплоизолирующего материала таким образом, чтобы нижний торец образца находился в контакте с нагревателем, имеющим температуру 500°С. К центру образца был подведен термоэлемент

для фиксации температуры в испытываемой смеси.

За величину теплопроводности принималось время, в течение которого температура образца в указанной точке замера повышалась с 30 до 250°С.

Результаты испытаний приведены в табл.2.

Из приведенных в табл.2 данных видно, что теплопроводность предложенной смеси в 1,5-1,8 раз выше, чем у смеси-прототипа (величина теплопроводности обратно пропорциональна времени.прогрева центра образца до заданной температуры ).

Благодаря повышенной теплопроводности смеси создается более эффективное направленное затвердевание медных сплавов и повышение плотности металла в тепловых узлах отливки. О плотности металла судили по наличию рихлот (MehtcHX усадочных раковин ) на

темплетах, вырезанных из тепловых уз лов технологических проб и производственных отливок.

Темплеты подвергали рентгенопросвечиванию. Наличие темных пятен на рентгенограмме темплетов соответствовало усадочным раковинам. Результаты испытаний, проведенных на партии технологических проб и отлиаокпредставителей, показали наличие усадочных дефектов (рыхлот на отливках, полученных с использованием смесей, взятых за прототип и их отсутствие на отливках, полученных с

использованием предложенной смеси Отсутствие усадочных раковин свидетельствует о повышении плотности металла в тепловых узлах отливок, полученных с использованием захолаживающих смесей на основе обогащенного хромистого железняка и латунной стружки,

Т а б л и ц а 1

Обогащенный хромитый железняк Зерхнеднепровского гонообогатительногокомбината Карбамидно-фурановое связующее Фуритол107

Карбамидоформальдегидная смола КФ-Ж

Ортофосфорная кислота

Стружка латунная

Дробь латунная или стальная

Жидкое стекло пл. 1 ,50 г/см

Водный раствор едкого натри пл, 1,25 г/см

59,83

70,0

k,Q 1,2

23,8

36,32 2jU

U71

Таблица 2