Смесь для изготовления литейных форм по постоянным моделям

 

1. СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПО ПОСТОЯННЫМ МОДЕЛЯМ, включакяцая связующее на основе окиси алюминия, воду, огнеупорный наполнитель , отличающаяся тем, ;что, с целью улучшения качества путем снижения усадочных деформа ий при обжиге и повышения прочности после обжига, смесь содержит в качестве связующего на основе окиси алюминия алюминат кал(|Ция, a в качестве огнеупорного наполнителя корунд и глинозем при следующем соотнсжаении ингредиентов, мас.%и Технический, алюминат кальция30-45 Корунд15-25 Глинозем15-25 Вода20-25 2, Смесь по п. 1, о т л и ч аю щ a я с я тем, что технический алюминат кальция имеет следующий хюшческий состав, мае.: . Окись алюминия 60-75 Окись кальция18-35 Окись кремния 0,8-1,0 Окись металла Остальное где металл - хром или титан, или железо, или магний.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОЗЗЧЛ

РЕСПУБЛИК (1% (11) 3(Я) В 22 С 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

30-45

15 25

15 25

20-25

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ.(21) 3481226/22-02 (22) 06.08.82 (46) 23 ° 01.84. Бюл. 9 3 (72) В.И. Корнеев, A.Å. Курбатов, Б.A. Кузьмин, С.Н. Ермошкин, Э.A. Воронцов, В.A. Носов и К.Л. Яковлев (71) Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (53) 621.742.4:621.74.045(088.8) (56) 1. Иванов В.Н., Зарецкая Г.М.

Литье в керамические формы по постоянным моделям. И., "йашиностроение", 1975, с. 37-43.

2. Прозорин С.И., Чемеринская И.Я.

Состояние и перспективы применения цементных смесей в литейном производстве. N., НИИИИ6, сер. Х-2, 1972, с. 25 °

3. Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу. Лениздат, 1975, с. 37. (54) (57) 1. СИЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ ПО ПОСТОЯННЫИ ИОДЕЛЯИ, включающая связующее на основе окиси алюминия, воду, огнеупорный наполнитель, о.т л и ч а ю щ а я с я тем,,:что, с целью улучшения качества

;форм путем снижения усадочных дефор- маций при обжиге и повышения прочности после обжига, смесь содержит в качестве связующего на основе окиси алюминия алюминат кальция, а в качестве огнеупорного наполнителякорунд и глинозем при следующем соотношении ингредиентов, мас.%

Технический алюминат кальция

Корунд

ТЪ иноэем

Вода

2. Смесь по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что технический алюминат кальция имеет следующий химический состав, мас.%:

Окись алюминия 60-75

Окись кальция 18-35

Окись кремния 0,8-1,0

Окись металла Остальное где металл — хром нлн титан, нли железо, или магний.

1068205

Изобретение относится к технологии литейного производства, в частности к получению литейных форм по постоянным моделям, и может быть использовано на литейных участках илн цехах машиностроительных эаво дов для отливок иэ черных металлов.

Известны смеси для литейных форм по постоянным моделям, включающие этилсиликатное связующее. и огнеупорный наполнитель. для отверждения смесей в них вводят гелеобразователь (Ц .

Недостатками таких смесей являются низкая прочность после обжига, наличие в составе вредных и легколетучих веществ и необходимость. проведения предварительных операций по приготовлению связующего гидролизованного раствора этилсиликата.

Известны цементные формовочные. смеси, в состав которых входят портландцемент, кварцевый песок, вода и технологические добавки (2).

Недостатки данных цементных смесей - длительное время отверждения даже при условии применения технологических добавок-ускорителей, невысокая прочность после обжига и нестабильность усадки.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является. формовочная смесь,, включающая в качестве связующего глиноэемистый цемент, воду и огнеупорный наполнителькварцевый песок (33.

Недостатками известной цементной смеси являются неудовлетворительное качество форм за счет их повышенной усадочной деформации при обжиге и недостаточная их прочность после обжига.

Цель изобретения — улучшение качества форм путем снижения усадочных деформаций при обжиге и повышение прочности после обжига.

Поставленная цель достигается тем, что смесь для изготовления литейных форм по постоянным моделям, включающая связующее на основе окиси алюминия, воду, огнеупорный наполнитель, содержит в качестве связующего на основе окиси алюминия алюминат кальция, а в качестве огнеупорного наполнителя - корунд н глинозем при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:

Технический алюминаz кальция 30-45

Корунд 15-25

Глинозем 15-25

Вода 20-25

Кроме того, технический алюминат кальция имеет следующий химический состав, мас.%:

Окись алюминия 60-75

Окись кальция 18-35

Окись кремния 0,8-1,0

Окись металла Остальное где металл — хром, или титан, или

5 железо, или магний.

Самоотвердеющее связующее на основе окиси алюминия,в известной смеси - глиноземистый цемент (ГОСТ

969-66) имеет следующий химический !

О состав, В: Al 0З 41-48, СаО 38-41, 810 8-10, ИеО - остальное. Таким образом система окислов, представляющих этот цемент, является трехкомпонентной А1 0З- СаО - SiO> 5.причем наличке двуокиси кремния снижает,ее огнеупорность.

Технические,низкоосновные алюминаты кальция являются побочным продуктом при производстве некоторых цветных металлов. Наличие окислов металлов в алюминатах - следствие получения соответствующего ос» иовного продукта. В алюминатах окислы металлов - Cr Ti или Fe являются примесям и в указанных пределах (не более 5В) практически не влияют на рассматриваемые свойства формовочных смесей. Несмотря на несущественность этого влияния эти окислы включены в состав предЗО лагаемого связующего, . потому что входят в состав промьиаленного продукта (низкоосновного алюмината кальция) как примесь при производстве соответствующего основного про35 дукта.

Эксперименты проводят с испольэо ванием алюмината кальция с примесью .Cr O3 ..Выборочные исследования фор мовочных смесей с примесями TiO

40 или Fe> 0 показывают практическое совпадение результатов по свойствам смесей.

Преимущество алюмината кальция в предлагаемой смеси по сравнению

45 с глиноземистым цементом состоит в его более высокой огнеупорности

Температура .плавления технических низкоосновных алюминатов кальция более 1700.С, в то время как темпе-, жтура плавления глиноземистого цемента около 1450 С, Вследствие более высокой огнеупорности связующего снижается деформация смеси при спекании, обеспечивается более высокой точности размеров отливок, уменьшается химический пригар.

Предлагаемое связующее - алюминат кальция имеет следующий химический состав, Ъ: А1 0З 60-75, СаО

18-35, SiO 0,8-1,0, Cr> Og 3-5. 1Io60 вышенную огнеупорйость этому связующему придает высокое содержание

Al>0>, а также практическое отсутствие других окислов в составе, кроме А1 0 и СаО (присутствующие окис65 лы SiO и Cr<0> являются. примесями

1068205

Кроме того, соотношение окислов в алюминате кальция приводит к формированию диалюмината кальция

С8.0 ° 2A1, 0> в то время, как в re»»

65 и на огнеупорные свойства смеси вли-! яют в незначительной степени). Таким образом, система по существу является двухкомпонентной. Увеличение количества компонентов системы ведет к более раннему появлению в ней расплава, т.е. к ухудшению огнеупорности. При этом существенное влияние на огнеупорность смеси ока- зывает природа огнеупорного материала. В качестве огнеупорного материала в предлагаемой смеси исполь-. зован корунд и глинозем, представляющие собой окись алюминия различ- ной гранулометрии, т.е. сходные по природе со связующим. Таким об- 35 разом, система связующее -. наполнитель в этом случае остается двухкомпонентной, что позволяет сохранить ее orнеупорные качества.

Применение SiO> в качестве огне- р упорного наполнителя к связующему из низкоосновного алюмината кальция ведет к образованию тройной системы

А1 03 - СаΠ— 810 и, следовательно, к снижению огнеупорности системы 25 по сравнению со смесью без кварцевого песка. Так, проверка составов формовочной смеси, включающих алюминат кальция и плавленный кварц, и заливка полученных из них форм леги- З рованным сплавом 4х5 МФС, подтверждает более низкую огнеупорность этой смеси.. При этом ухудшается выбиваемость отливок, появляется химический пригар.

Использование корунда и глинозема в качестве наполнителя в сочетании с известным связующим - глиноземистым цементом - приводит к некоторому повышению огнеупорности системы связующее - наполнитель по сравнению с чистым глиноземистым цементом за счет увеличения содер-. жания А3.зО .в системе А1 0 - СаО

SiOg . Однако в этом случае огнеупорность остается ниже, чем у системы 45 алюминат кальция - корунд - глинозем, что также проявляется в наличии химического пригара при заливке готовых форм металлом.

Кроме того, применение глиноземис-5{) того цемента требует повышенного количества жидкости эатворения, что обусловливает более высокую усадку таких составов (до 2,5%),.

Иэ сопоставления, химических со- 55 ставов алюмината кальция и глиноэе» мистого цемента следует, что алюминаты кальция имеют новьиаенное содержание А1 0 эа счет исключения из состава S10> и сиижЕния содержания

СаО, что повышает его огнеупорность. ноземистом цементе образуется моноалюминат кальция С а О ° Al> 03 обЛадающий более низкими огнеупорными. свойствами.

Для получения смеси можно испольэовать любую марку глинозема, а корунд — с размером зерна не более

40 мк. Пелесообразно использовать технический ниэкоосновной алюминат кальция следующего состава, В:

А1 0 60-75, СаО 18-35; Sio> 0,8-1,0;

МеΠ— остальное.

Пример 1. Готовят смесь состава, мас.Ъ:

Технический низкоосновной алюминат кальция (А1 О 75%, СаО 18%, Si02 1%;

Cr>0 5%; МрО 1%) . 45

Корунд 15

Глинозем 15

Вода 25

Для приготовления смеси в мешалку заливают воду в количестве 25 мас.В.

Затем прн перемешивании вводят последовательно технический низкоосновный алюминат кальция, глинозем и корунд, после чего перемешивают 10 мин.

Приготовленную смесь разливают в предварительно смазанные машинным маслом специальные формы: для опре-. деления усадки и кубическую 2х2х2 см для определения прочности после обжига. Формы оставляют твердеть на воздухе при комнатной температуре в течение 24 ч. По истечении времени, необходимого для твердения (24 ч), формы разбирают. Производят обмер формы, после чего образцы помещаются в печь для обжига при 900 С в течение -2 ч. Скорость набора тем " . пературы в печи 200 С/ч. После обжи» га определяют прочность кубических образцов 2х2х2 см на сжатие и про.изводят повторный обмер "геометрии" для определения усадки.

Аналогично готовят смеси иэ предлагаемой смеси, составы которых указаны в тарл. 1.

Содержание алюмината кальция ниже ЗОЪ приводит к резкому снижению прочности формовочной смеси, следствием чего является увеличение брака готовых форм при разборке оснастки и появление эрозии форм при заливке металлом, т.е. брака отливок.

Снижение количества воды ниже 20% ведет к ухудшению текучести смеси, что значительно затрудняет операцию заполнения оснастки формовочной смесью.

Физико-механические свойства и качество отливок представлены в табл. 2. Как видно из таблицы, предлагаемые составы обладают пониженной усадкой после обжига, а также повышенной прочностью после обжига, 1068205 чения вредных и летучих составляющих

) ,кроме того, повысить прочность после обжига и живучесть смеси, а также исключить необходимость проведения дополнительной операции по приготовлению связующего - гидролизованного раствора зтилсиликата.

Реализация изобретения позволяет получить технико-экономический зф-! фект эа счет улучшения технологических свойств смесей - повышение прочности после обжига, смешения усадочных деформаций при обжиге, повышения огнеупорности. и термостойкости и повышение качества отливок за счет снижения химического пригара и повышения точности отливок.

Таблица 1

Кварцевый . CaO SiO> MeO песок

Состав формовочной смеси, мас.Ъ

Глиноземистый цемент

Вода

Глинозем

Корунд

Смесь

Технический низ- коосновный алюминат кальция

Л1 О3

18 1 6

15 15

15 15

15 15

25 25

35 1

25

27 0,8 5,2

18 1 6

35 1 4

27 0,8 5,2

45

20

60

25 25 20

25 25

20 20

20 20

20

18 1

35 1

23

37

60 .

27 0,8 5,2

20 20 23

10 (известная) 25 45 Зо

Таблица 2 усадка при.обжиге, %

Прочность при сжатии, кг/см2

Огнеупорность, ОС

Термостойкость форм, циклы

Точность отливок (допуск на размер

400 мм) Смесь

14

1,6

1700

3 5

1550

1,7

3,8

1580

1,6

3,7 что позволяет отливать заготовки с более высокой размерной точностью и снизить материалоемкость литья путем уменьшения толщины стенок литейных формр

При испытании предлагаемой формовочной смеси химического пригара на поверхности отливок не обнаружено. Шероховатость отливок находилась в пределах Rg10 - Rg40.

По сравнению с наиболее распространенными формовочными смесями на этилсиликатном связующем для форм по постоянным моделям использование предлагаемой смеси позволяет улучшить 15 условия труда рабочих за счет исклюВ

Химический состав вяжущих,мас. Ъ

1068205

Продолжение табл.2

Огнеупорностьу С

Смесь

1730

0,9

3t3

3,6

1660

3,5

1600

1,0

3,5

1780

10

1,3

3 7

1700

3,6

10

1630

1к4

1450

4,4

2,0

Составитель Г. Зарецкая

Редактор С. Саенко Техред Л.Иикеш Корректор И. Эрдейи.

Заказ 11366/8 Тираж 779 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и-открытий

1 1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4 /5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

10 (известная) Усадка при обжиге,%

Прочность при сжатии, кг/см

Т ермостойкость форм, циклы

Точность отливок (допуск на размер

400. мм )