RU2190495C2

RU2190495C2 - Mixture for manufacture of sand cores hardened by convective drying

Info

Publication number: RU2190495C2
Application number: RU2000121296A
Authority: RU
Inventors: А.Ф. Ануфриева; В.Г. Гусева; Л.И. Иванова; Т.В. Сыролева
Original assignee: Открытое акционерное общество "Автомобильный завод "Урал"
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2000-08-08
Publication date: 2002-10-10

Abstract

FIELD: foundry. SUBSTANCE: mixture contains following components, wt.%: commercial lignosulfonates, 2.0-2.5; tall pitch-based binder, 1.5-2.0; refractory filler, the balance. Use of commercial lignosulfonates and said binder in said mixture in cited ratio facilitates intensified hardening and, as a result, drying time. Formability and fluidity of mixture are optimal for use in manufacture of sand cores on sandblasting machine. EFFECT: increased efficiency and improved quality of cores. 2 tbl

Description

Изобретение относится к литерному производству и может быть использовано при изготовлении стержней. The invention relates to letter production and can be used in the manufacture of rods.

Известны составы стержневых смесей, отверждаемых конвективной сушкой, в которых в качестве связующих ингредиентов применяются дорогостоящие и дефицитные растительные масла, например льняное или томатное (1). Дефицитность подобных материалов привела к замене их на более доступные и дешевые, чаще всего побочные продукты или отходы различных производств - технический рыбный клей (2), соляровое, веретенные масла, петролятум (3), растворы битумов, гудронов пеков в керосине, уайт-спирите (4, 5), кубовых остатков от дистилляции жирных кислот в уайт-спирите (6), отходов производства синтетического волокна (7) и т.д. Общим недостатком таких смесей, применяющих отходы химических производств, являются низкие прочности в высушенном состоянии, продолжительное время сушки, неудовлетворительные технологические свойства, такие как текучесть, формуемость, очень важные при машинном изготовлении стержней. Known compositions of core mixtures curable by convective drying, in which expensive and scarce vegetable oils, for example linseed or tomato are used as binding ingredients, are used (1). The scarcity of such materials has led to their replacement with more affordable and cheaper, most often by-products or waste from various industries - technical fish glue (2), solar oil, spindle oils, petrolatum (3), solutions of bitumen, tar tar in kerosene, white spirit (4, 5), bottoms from the distillation of fatty acids in white spirit (6), synthetic fiber waste (7), etc. A common disadvantage of such mixtures using chemical waste products are low strengths in the dried state, long drying times, and unsatisfactory technological properties, such as fluidity, formability, which are very important in the machine manufacturing of rods.

Из всех известных в патентной и другой специальной литературе составов стержневых смесей наиболее близким по технической сущности и получаемым результатам к предлагаемой является смесь на основе связующего ТОП - раствора таллового пека в органическом растворителе, преимущественно в керосине (8). Состав смеси, мас.ч.:
Огнеупорный наполнитель - 100
Талловый пек вместе с растворителем - 4,5
Лигносульфонаты технические - 3,0
Глина огнеупорная - 2,0
Согласно литературным данным состав обеспечивает высокую прочность стержней в высушенном состоянии, однако практически это не подтверждается. Смеси относительно недороги, недефицитны. Существенный недостаток смесей - высокий расход связующих ингредиентов, сложный состав, причем, большое количество связующего ТОП приводит к увеличению влажности, снижению формуемости, избыток влаги замедляет конвективную сушку стержней. Формовочная глина может способствовать появлению трещин в стержнях в процессе их сушки. На практике от глины в стержневых смесях стараются избавляться, т.к. это вредная примесь, которая не только приводит к ухудшению качества стержней, но ухудшает их податливость, что может привести к горячим трещинам в отливках.Of all the compositions of core mixtures known in the patent and other specialized literature, the mixture closest in technical essence and the results obtained is the mixture based on a binder TOP - a solution of tall pitch in an organic solvent, mainly in kerosene (8). The composition of the mixture, parts by weight:
Refractory filler - 100
Tall pitch with solvent - 4.5
Technical lignosulfonates - 3.0
Refractory clay - 2.0
According to literature data, the composition provides high strength rods in the dried state, but this is practically not confirmed. Mixtures are relatively inexpensive, not deficient. A significant drawback of the mixtures is the high consumption of binding ingredients, a complex composition, and a large amount of TOP binder leads to an increase in humidity, a decrease in formability, and excess moisture slows down the convective drying of the rods. Molding clay can contribute to cracks in the rods during drying. In practice, they try to get rid of clay in core mixtures, because this is a harmful impurity, which not only leads to a deterioration in the quality of the rods, but also worsens their ductility, which can lead to hot cracks in the castings.

По-видимому прототип можно применять только при ручном изготовлении стержней, поскольку суммарное количество добавок не может обеспечить требуемую для машинного изготовления стержней текучесть. Это подтверждается результатами испытаний, приведенных в примерах конкретного выполнения (табл. 2). Apparently, the prototype can be used only in the manual manufacture of rods, since the total amount of additives cannot provide the fluidity required for machine manufacturing of rods. This is confirmed by the test results given in the examples of specific performance (table. 2).

Целью изобретения является создание смеси, которая при удовлетворительном пределе прочности при растяжении в высушенном состоянии имела бы влажность в пределах 1,0 - 2,0%, текучесть не менее 60%, формуемость не менее 80%, продолжительность конвективной сушки при температуре 240^oС - не более 25-30 минут.The aim of the invention is to create a mixture which, with a satisfactory tensile strength in the dried state, would have a moisture content in the range of 1.0 - 2.0%, flowability of at least 60%, formability of at least 80%, duration of convective drying at a temperature of 240 ^o C - no more than 25-30 minutes.

Для достижения заданного технического результата готовили композиции, включающие каждая от 1 до 4 мас. % лигносульфонатов по ТУ 54-028-00279580-97, от 1 до 4,5 мас. % связующего ТОП по ТУ 2453-004-49548471-98. В качестве огнеупорного наполнителя применяли кварцевый песок марки 2К₂O₂O₂ ГОСТ 2138-91.To achieve the desired technical result, compositions were prepared, each comprising from 1 to 4 wt. % lignosulfonates according to TU 54-028-00279580-97, from 1 to 4.5 wt. % of binder TOP according to TU 2453-004-49548471-98. As a refractory filler used quartz sand grade 2K ₂ O ₂ O ₂ GOST 2138-91.

Смеси готовили в лабораторных бегунах мод. 017 Усманского комплекта лабораторного оборудования. В бегуны последовательно загружали кварцевый песок, лигносульфонаты, перемешивали 2 мин. Затем вводили связующее ТОП, перемешивали 2 мин и выгружали готовую смесь из бегунов. В каждой смеси определяли влажность, формуемость, текучесть, газопроницаемость. Для определения предела прочности при сжатии и разрыве готовили стандартные образцы - "восьмерки" и "цилиндрические" диаметром и высотой 50 мм. "Восьмерки" сушили в лабораторном сушиле при 240^oС в течение времени, указанного в табл. 2. для каждого состава оптимальную продолжительность сушки подбирали экспериментально. Высушенные образны охлаждали до комнатной температуры и определяли продел прочности при разрыве на польском приборе мод LRU. Предел прочности при сжатии также определяли на приборе LRU. Составы смесей приведены в табл.1, а их свойства - в табл.2.Mixtures were prepared in laboratory mod runners. 017 Ottoman set of laboratory equipment. Quartz sand and lignosulfonates were successively loaded into the runners, mixed for 2 minutes. Then the TOP binder was introduced, mixed for 2 min and the finished mixture was unloaded from the runners. In each mixture, moisture, formability, fluidity, and gas permeability were determined. To determine the tensile strength under compression and rupture, standard samples were prepared - “eights” and “cylindrical” with a diameter and height of 50 mm. "Eights" were dried in a laboratory dryer at 240 ^o C for the time specified in the table. 2. For each composition, the optimal drying time was selected experimentally. The dried samples were cooled to room temperature and the tensile strengths were determined at break on a Polish LRU mode device. The compressive strength was also determined on an LRU instrument. The compositions of the mixtures are given in table 1, and their properties are shown in table 2.

Из табл. 2 следует, что составы 2 и 3 имеют наиболее высокие значения предела прочности при разрыве, которые превосходят аналогичные показатели прототипа (состав 7). Оптимальная влажность у составов 2, 3, 4. По опыту автозавода смеси с влажностью 1,4-2,0% наиболее технологичны для пескодувного метода изготовления стержней. У смесей 2, 3, 4 оптимальным является предел прочности при сжатии во влажном состоянии. Текучесть оптимальная у составов 1, 2, 3, а формуемость - у составов 1, 2, 3, 4. Самая кратковременная продолжительность сушки - у составов 2, 3. Таким образом, составы 2, 3 по комплексу свойств наиболее предпочтительны для пескодувного изготовления стержней, хотя содержание дорогостоящих связующих материалов значительно уменьшено. From the table. 2 it follows that compositions 2 and 3 have the highest values of tensile strength at break, which exceed the similar parameters of the prototype (composition 7). The optimal humidity for formulations 2, 3, 4. According to the experience of the automobile plant, mixtures with a moisture content of 1.4-2.0% are the most technologically advanced for the sandblast method of manufacturing rods. For mixtures 2, 3, 4, the ultimate compressive strength in the wet state is optimal. Optimum fluidity in formulations 1, 2, 3, and formability in formulations 1, 2, 3, 4. The shortest drying time is in formulations 2, 3. Thus, formulations 2, 3 are most preferred for sandblasting of rods by the set of properties although the content of expensive binders is significantly reduced.

Существенные признаки изобретения, общие с прототипом: одинаковый качественный состав. Как и прототип, предложенная смесь содержит огнеупорный наполнитель, лигносульфонаты и связующее ТОП. The essential features of the invention common with the prototype: the same high-quality composition. Like the prototype, the proposed mixture contains a refractory filler, lignosulfonates and a binder TOP.

Отличительные признаки - количественный состав. Предложенная смесь содержит 2,0 - 2,5 мас. % лигносульфонатов, вместо 3,0%, т.е. в 1,2 - 1,5 раз меньше; 1,5-2,0 мас. % связующего ТОП, вместо 4,5%, т.е. в 2,2 - 3,0 раз меньше. Кроме того, исключена глина как вредная примесь. Distinctive features are the quantitative composition. The proposed mixture contains 2.0 to 2.5 wt. % lignosulfonates, instead of 3.0%, i.e. 1.2 - 1.5 times less; 1.5-2.0 wt. % binder TOP, instead of 4.5%, i.e. 2.2 - 3.0 times less. In addition, clay is excluded as a harmful impurity.

Предложенный состав за счет снижения расхода связующих ингредиентов, повышения производительности труда от сокращения сушки более чем в 2 раза и упрощения состава смеси обеспечивает существенный экономический эффект (более 2 млн. руб. в ценах 2000 года). The proposed composition by reducing the consumption of binders, increasing labor productivity by reducing drying by more than 2 times and simplifying the composition of the mixture provides a significant economic effect (more than 2 million rubles in 2000 prices).

К внедрению рекомендована смесь следующего состава, мас.%:
Лигносульфонаты технические - 2,0 - 2,5
Связующее на основе таллового пека ТОН - 1,5 - 2,0
Огнеупорный наполнитель - Остальное
ЛИТЕРАТУРА
1. Авторские свидетельства (а.с.) СССР 131047, кл. 31 с 1/03, 1960 г.A mixture of the following composition is recommended for implementation, wt.%:
Technical lignosulfonates - 2.0 - 2.5
Binder based on tall pitch TON - 1.5 - 2.0
Refractory Filler - Else
LITERATURE
1. Copyright certificates (as) of the USSR 131047, cl. 31 from 1/03, 1960

2. А.с. СССР 143968, кл. 31 С 1/03, 1962 г. 2. A.S. USSR 143968, class 31 C 1/03, 1962

3. А.с. СССР 91175, кл. 31 С 1/03, 1949 г. 3. A.S. USSR 91175, class 31 C 1/03, 1949

4. А.с. СССР 226105, кл. В 22 С 1/26, 1968 г. 4. A.S. USSR 226105, class B 22 C 1/26, 1968

5. А.с. СССР 129294, кл. В 22 С 1/24, В 22 С 1/16, 1960 г. 5. A.S. USSR 129294, class B 22 C 1/24, B 22 C 1/16, 1960

6. А.с. СССР 1553236, кл. В 22 С 1/02, 1980 г. 6. A.S. USSR 1553236, class B 22 C 1/02, 1980

7. А.с. СССР 163332, кл. В 22 С, 31 С 1/01, 1966 г. 7. A.S. USSR 163332, class B 22 C, 31 C 1/01, 1966

8. Справочник "Формовочные материалы и технология литейной формы" под редакцией С.С. Жуковского. М.: Машиностроение, 1993, г., 432 с. 8. Reference "Molding materials and mold technology" edited by S. S. Zhukovsky. M .: Engineering, 1993, 432 p.

Claims

A mixture for the manufacture of casting cores, curable by convective drying, including technical lignosulfonates, a binder based on tall pitch, a refractory filler, characterized in that the ingredients are taken in the following ratio, wt.%:
Technical lignosulfonates - 2.0-2.5
Binder based on tall pitch - 1.5-2.0
Refractory Filler - Remaining