RU1834743C

RU1834743C - Способ изготовлени литейных форм и стержней дл лить металлов

Info

Publication number: RU1834743C
Application number: SU904830313A
Authority: RU
Inventors: Сахари Харри
Original assignee: Харри Сахари (FI)
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1990-06-07
Publication date: 1993-08-15
Also published as: CH675382A5; SE464802B; AU2712088A; SE9001952L; GB9011565D0; WO1989005204A1; AU615015B2; FR2624040B1; CA1319490C; GB2230269B; JPH04500780A; NL8820936A; SE9001952D0; GB2230269A; US5158130A; FR2624040A1

Abstract

Сущность изобретени : формы и стержни изготавливают из зернистого формовочного материала и из св зующего вещества, скрепл ющего зерна формовочного материала друг с другом, В качестве св зующего вещества дл формовочной смеси используют алюминат натри N320 , соль ко-. торого растворима о воде и имеет высокую точку плавлени . В процессе формовки св зующее вещество выкристаллизовывают из его водного насыщенного раствора энергией микроволн, в частности, СВЧ-энер- гией, в результате чего св зующее образует между зернами Формовочного материала перемычки, скрепл ющие зерна материала друг с другом. Мол рное соотношение алюмината натри составл ет 1:1.

Description

Изобретение относитс к литейному производству и может быть использовано при точном литье дл изготовлени форм и стержней.

Целью изобретени вл етс повышение качества отливок за счет повышени точки плавлени св зующего и предотвращени уноса зерен формовочного материала в тело отливки.

Цель достигаетс за счет следующего.

В качестве св зующего вещества дл формовочной смеси используют неорганическую соль, растворимую в воде и имеющую высокую точку плавлени , как правило, более высокую, чем температура пить , которую (соль), смешивают, растворив в воде с зернистым формовочным материалом и о процессе формовки выкристаллизовывают из ее водного раствора физическим путем, в результате чего св зующее вещество образует между зернами формовочного материала перемычки, скрепл ющие зерна формовочного материала друг с другом, причем в процессе формовки и в процессе лить химические свойства соли остаютс неизменными и она может быть растворена в воде или в ненасыщенном водном растворе св зующего вещества дл разьединени составных частей Формы.

Таким образом, в соответствии с предлагаемым способом формы и стержни изготавливают путем скреплени зерен Формовочного материала друг с другом посредством растворимой в воде неорганической соли, точка плавлени которой, как правило, выше температуры лить металлов . По сравнению с известными способами способ в соответствии с насто щим изобретением дает несколько существенных преСО

с

оо со

Јь XI

4 00

со

имуществ, из которых следует упом нуть, например, следующие.

При осуществлении предлагаемого способа QO врем формовки отсутствуют выделени , средние дл здоровь рабочих, потому что твердение св зующего вещества происходит без химической реакции ив процессе нет необходимости использовать газообразные катализаторы.

Во врем или после лить , когда металл затвердевает или охлаждаетс , отсутствует образование пиролитических газов, которые были бы вредны дл окружающей среды , дл здоровь рабочих или дл качества отливки.

После затвердевани отливки разьединение формы и стержней на части может быть осуществлено просто путем растворени св зующего посредством воды или ненасыщенного водного раствора св зующего вещества.

Формовочный материал, который был использован дл формовки и дл изготовлени стержн , может быть легко регенерирован мокрым, способом дл повторного использовани .

Изобретение описано более подробно описанием стадий способа.

Св зующим веществом, которое используют и предлагаемом способе, вл етс неорганическое соединение с высокой точкой плавлени (в частности, неорганическа соль, которое растворима в воде). Важной особенностью св зующего вещества вл етс то, что его точка плавлени так высока, что оно, как правило, не плавитс даже при температурах жидкого металла.

Кроме того, св зующее вещество обладает такими свойствами, что при температурах , имеющих место во врем формовки и лить оно не вступает в химические реакции с основными минералами в зернах формовочного материала,и,следовательно, не образует соединений, нерастворимых в воде. Из св зующего соединени сначала приготавливают водный раствор, который затем смешивают с зернами формовочного материала.

Благодар поверхностному нат жению раствора св зующего вещества, раствор образует жидкие перемычки (из-за собирани жидкости) в точках контакта между частицами формовочного материала.

Растзор св зующего вещества имеет высокую в зкость и высокую способность прилипать- к основному минералу зерен формовочного материала, что обеспечивает склеивание зерен формовочного материала друг с другом и делает формовочную смесь св занной и способной к формовке,

даже если само св зующее вещество все еще находитс в виде раствора.

Когда из формовочной смеси, составл ющей форму или стержень, удал ют воду,

которую используют как растворитель в растворе св зующего вещества, вместо жидких пере.мычек, образуютс твердые перемычки , которые прочно скрепл ют зерна формовочного материала друг с другом.

Физическое состо ние твердых перемычек из св зующего вещества частично кристаллическое , частично аморфное. Вышеупом нутое удаление растворител св зующего вещества из формовочной смеси может быть осуществлено, например путем , выпаривани . Другим важным признаком способа в соответствии с насто щим изобретением вл етс то, что удаление растворител из св зующего вещества

должно быть осуществлено так, чтобы используема в качестве св зующего соль не вступала в реакцию с каким-либо вторичным веществом. Такими вторичными веществами вл ютс , например, сами зерна

формовочного материала, загр знени на зернах, материалы покрыти , нанесенного окунанием; расплавленный металл, реакци- онноспособные газы в воздухе, Это свойство важно дл изобретени , потому что

св зующа соль не должна образовывать новое химическое соединение, нерастворимое или плохо растворимое в используемом растворителе.

При температурах, существующих в

процессе лить , св зующее не подвержено плавлению, разложению или сгоранию, благодар чему при литье не образуютс пиро- литические газы, которые в противном случае могли бы вызвать повышение давлени в стержн х и в част х формы и, следовательно , газовую пористость в отливках.

Высвобождение отливки осуществл ют путем растворени св зующего вещества и удалени его из мест контакта между зерн.ами формовочного материала и с поверхностей зерен посредством воды или его ненасыщенного раствора.

Зерна формовочного материала могут быть повторно использованы сразу же поеле промывки и сушки. Сушка может быть осуществлена, например, только центрифугированием .

Количество растворенного св зующего вещества, используемого в способе, составл ет примерно 0,5-20% по весу от общего количества формовочного материала. Оптимальное количество растворенного св зующего вещества составл ет 1-5% от веса формовочного материала.

Важным и весьма существенным признаком способа в соответствии с насто щим изобретением вл етс то, что комбинацию из св зующего вещества и зернистого .; формовочного материала, используемую в способе, выбирают такой, чтббы даже при высокой температуре лить они не вступали в химическую реакцию друг с другом с образованием продукта реакции, нерастворимого в воде.

В качестве комбинации из св зующего вещества и зернистого формовочного материала используют следующую: св зующее - алюминат натри NaAICte, т.е. Na20 А120з, и зернистый формовочный материал - зерна корунда, т.е. оксид алюмини . Мол рное отношение св зующего может колебатьс в некоторых пределах, но предпочтительно составл ет 1:1.

Пример изготовлени литейной формы или стержн .

Сначала приготавливают нужную формовочную смесь путем смешивани друг с другом зерен формовочного материала и раствора св зующего вещества при температуре 20-120°С, в результате чего раствор св зующего покрывает все поверхности зерен формовочного материала. После перемешивани формовочной смеси производ т формовку формы и стержн (все еще при 20-120°С) обычным образом. Так, формовка может быть осуществлена:

путем уплотнени или формовки вручную;

путем формовки посредством пескомета;

путем использовани пескометной стержневой машины;

путем применени вибрации и/или прессовани ;

любым другим известным способом, в результате чего получают свободно св занную форму или такой стержень.

Свежую форму или стержень, полученные описанным выше образом, довод т до требуемого состо ни путем частичной или полной сушки. Сушку производ т следующим образом.

Св зующее вещество заставл ют выкристаллизовыватьс из его водного раствора , поместив форму и/или стержень в электрическое и/или магнитное поле переменного направлени , где в результате повышени кинетической энергии электрически или магнитно пол ризованных молекул или атомных группировок про- исходит разогрев формовочной смеси. Это осуществл ют путем нагрева формы или стержн в микроволновой (СВЧ) печи или в высокочастотной печи, при этом в результате перемещени водных диполей, наход щихс в формовочной смеси, формовочна смесь нагреваетс внутри и затвердевает одновременно во всех ее част х. 5В -способе по изобретению дл испарени растворител не может быть использован воздух (даже нагретый), потому что в этом случае пленка св зующего (все еще наход щегос в виде раствора) вступала бы

0 во вредную реакцию, например, с углекислым газом, содержащемс в воздухе, D результате чего образовывались бы плохо растворимые карбонаты, В предлагаемом способе удаление растворител из формо5 вочной смеси необходимо осуществл ть специально путем выпаривани с доведением до кипени (т.е. давление паров растворител должно быть выше, чем давление воздуха, газа или пара в окружающей сре0 де), благодар чему растворитель, наход щийс в пленке св зующего вещества в формовочном материале, выпариваетс , что обеспечивает полную кристаллизацию неорганической соли и тем самым скрепление

5 зерен формовочного материала друг с другом . При использовании способа п соответствии с насто щим изобретением должна быть обеспечена возможность доведени растворител до кипени , по существу, од0 повременно в каждой части формовочного материала, чтобы не было медленного выпаривани растворител , происход щего из от поверхности формовочной смеси к внутренним част м. В противном случае, т.к. при

5 этаком медленно протекающем процессе выпаривани , всегда имела бы место вред; на конденсаци растворител , наход щегос в смеси, в. более холодной части формовочного материала. Поэтому в спосо0 бе по насто щему изобретению необходимо использовать такой метод нагрева, который обеспечивает нагрев растворител до точки кипени (в насыщенном растворе) одновременно в каждой точке в формовочном мате5 риале. Такого типа нагрев осуществл ют посредством описанного выше электромагнитного пол с быстро чередующимс направлением , действующего на пол ризованные молекулы воды так, что

0 растворитель нагреваетс и в конце концов полностью выпариваетс .

На твердую форму или стержень, изготовленные описанным выше образом, нанос т покрытие окунанием или их покрывают

5 каким-либо материалом, который отталкивает .расплавленный металл. Материалом дл покрыти окунанием вл етс материал , в котором растворитель или жидкий компонент физической смеси материала дл покрыти представл ет собой жидкость, котора не раствор ет св зующее вещество формы или стержн . Следовательно, в качестве растворител или жидкого компонента но должна быта использована вода. Когда в качестве св зующего вещества используют алюминат натри , то в качестве растворител материала дл покрыти окунанием мож- ноиспользовать,например,

концентрированный (абсолютный) этиловый спирт или ацетон. Затем из формы или стержн удал ют каким-либо способом, соответствующим тому, который используют дл сушки формы и стержн , растворитель материала дл покрыти окунанием и остаток растворител св зующего вещества стержн или формы (если он есть).

После этого линейные формы и стержни собирают дл осуществлени процесса лить , причем сборка может быть выполнена обычным способом.

При использовании литейной формы дл лить изделий, имеющих тонкие стенки, или эквивалентных изделий формы с ее стержнем могут быть нагреты перед литьем, дл того, чтобы повысить текучесть металла или металлического сплава. Предварительный нагрев может быть осуществлен без вреда дл св зующего вещества, например, до50-500°С.

Чтобы обеспечить эффект отбела. литейна форма с ее стержнем может быть охлаждена, например, до температуры в пределах О -150°С, что тоже не окажет вредного действи на св зующее вещество. Охлаждение может быть осуществлено, например, посредством холодного газа (такого , как воздух, азот или аргон), не вступающего в химическую реакцию со св зующим веществом с образованием продукта реакции, нерастворимого в воде.

Литейна форма с ее стержнем может быть залита расплавленным металлом либо обычным образом (в атмосфере литейного цеха), либо при отрицательном давлении с обеспечением требуемого разрежени .

В форме и стержне, изготовленных описанным выше образом, имеетс большое пространство между зернами формовочного материала, что способствует перемещению газов в форме или стержне, и, следовательно означает, что газопроницаемость полученных формы и стержн очень хороша . Газопроницаемость может быть максимально увеличена путем использовани частиц формовочного материала насколько возможно большого и одинакового размера.

После кристаллизации залитого металла или металлического сплава разьединение форм и стержней на части может быть

осуществлено просто путем растворени и удалени св зующего вещества формовочного материала посредством воды, потому что используемое св зующее вещество таково , что позвол ет - после возможного заполнени формы инертным газом, нагрева или охлаждени , лить и кристаллизации - вновь раствор ть его в растворителе (т.е. воде), что обеспечивает возможность высвобождени отливки без образовани пыли и без вредных выделений в жидкой фазе. Растворение св зующего вещества может быть осуществлено, например, посредством струи воды или струи воды с паром или путем погружени издели в воду.

После разъединени формы или стержн на составные части описанным выше образом производ т отделение зерен формовочного материала от смеси вод ного

раствора дл повторного использовани после промывки и сушки. Таким образом, предлагаемый способ дает возможность использовать св зующее вещество повторно, что обеспечивает почти замкнутую цепь

циркул ции. Раствор св зующего вещества в воде может быть использован дл разьединени форм и стержней на части в зависимости от температуры до тех пор пока концентраци св зующего вещества в растворе не повыситс до 30-50% по весу. Шлам, образованный материалом дл покрыти окунанием, может быть удален из используемого при разъединении раствора путем фильтрации. Св зующее вещество

может быть отделено от раствора (когда он холодный) путем кристаллизации или путем выпаривани раствора до сухости. Раствор св зующего вещества вл етс сильно щелочным , раствором, но тем не менее он не

делает воду эвтрофной и потому не представл ет опасности дл окружающей среды. Черные металлы не покрываютс ржавчиной под воздействием раствора св зующего , потому что раствор св зующего

пассивирует их поверхность.

Claims

Формула изобретени

Способ изготовлени литейных форм и стержней дл лить металлов, включающий смешивание зернистого формовочного материала и св зующего в виде водного раствора и последующее их отверждение, причем в качестве св зующего используют алюминат натри Na2O , отличающийс тем, что. с целью повышени качества отливок за счет повышени точки плавлени св зующего и предотвращени уноса зерен формовочного материала потоком металла в тело отливки, в качестве

9183474310

зернистого формовочного материала не-ного раствора дл образовани твердых попользуют корунд, мол рное соотношениеремычек между зернами формовочного ма- алюмината натри составл ет 1:1, а отверж--териала,. причем соль св зующего легко дение форм и стержней осуществл ют воз- .растворима в воде или в ее ненасыщенном действием на них энергией микроволн, в 5растворе, а ее химические свойства не изме- частноспг СВЧ-энергией, до кристаллиза-нйютс в течение всего технологического ции соли св зующего из насыщенного вод-цикла.