RU2385782C1 - Mix for manufacturing of shapes and rods in precision casting and method of its manufacturing - Google Patents

Mix for manufacturing of shapes and rods in precision casting and method of its manufacturing Download PDF

Info

Publication number
RU2385782C1
RU2385782C1 RU2008141588/02A RU2008141588A RU2385782C1 RU 2385782 C1 RU2385782 C1 RU 2385782C1 RU 2008141588/02 A RU2008141588/02 A RU 2008141588/02A RU 2008141588 A RU2008141588 A RU 2008141588A RU 2385782 C1 RU2385782 C1 RU 2385782C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
molds
quartz sand
binder
cores
Prior art date
Application number
RU2008141588/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Леонид Геннадьевич Знаменский (RU)
Леонид Геннадьевич Знаменский
Ольга Викторовна Ивочкина (RU)
Ольга Викторовна Ивочкина
Алексей Сергеевич Варламов (RU)
Алексей Сергеевич Варламов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет"
Priority to RU2008141588/02A priority Critical patent/RU2385782C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2385782C1 publication Critical patent/RU2385782C1/en

Links

Landscapes

  • Mold Materials And Core Materials (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to the field of casting production. Mix contains the following components, wt %: alumina-boron-phosphate concentrate 15-20; fine-dispersed quartz sand 54-60; haydite 10-15; powdery hardener - periclase 1-2; water - the rest. Preliminarily aqueous solution of alumina-boron-phosphate concentrate is prepared with a density of 1250 - 1350 kg/m3. Fine-dispersed quartz sand and haydite are introduced in it. Treatment with nanosecond electromagnet pulses is carried out with a specific capacity of 600-1000 MW/m3 with further mixing of specified ingredients and introduction of powdery hardener of binder.
EFFECT: improved strength, gas permeability and crack resistance of shapes in process of tempering.
2 cl, 3 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении керамических форм и стержней в производстве из сплавов цветных и черных металлов литьем по выплавляемым моделям (ЛВМ) художественных, ювелирных и технических отливок.The invention relates to the field of foundry and can be used in the manufacture of ceramic molds and cores in the production of non-ferrous and ferrous metals by investment casting (LWM) of art, jewelry and technical castings.

В настоящее время в художественном и ювелирном литье наибольшее распространение получили смеси на гипсовом связующем (RU 2175902. Смесь для изготовления форм и стержней на гипсовом связующем при производстве отливок из цветных и драгоценных сплавов. Ердаков И.Н., Знаменский Л.Г., Кулаков Б.А. и др. Бюллетень изобретений №32, 2000 г.), а также смеси на основе гидролизованного этилсиликата (ЭТС) (Магницкий О.Н., Пирайнен В.Ю. Художественное литье. - СПб.: Политехника, 1996. - С.151…164).Currently, in art and jewelry casting, mixtures on a gypsum binder are most widely used (RU 2175902. A mixture for the manufacture of molds and cores on gypsum binder in the manufacture of castings from non-ferrous and precious alloys. Erdakov IN, Znamensky LG, Kulakov B.A. et al. Bulletin of Inventions No. 32, 2000), as well as mixtures based on hydrolyzed ethyl silicate (ETS) (Magnitsky ON, Pirainen V.Yu. Artistic casting. - St. Petersburg: Polytechnic, 1996. - S.151 ... 164).

Однако первые не позволяют получать отливки из черных сплавов с высокой температурой заливки. Гипс неустойчив при температурах выше 1200°С, а железо и кремнезем являются катализаторами его разложения, поэтому при заливке, например, чугуна в гипсокремнеземистые формы гипс разлагается с выделением газообразных продуктов реакции (SO3, SO2), которые поражают отливки газовыми раковинами по всей поверхности.However, the former do not allow producing castings from ferrous alloys with a high pouring temperature. Gypsum is unstable at temperatures above 1200 ° C, and iron and silica are the catalysts for its decomposition, therefore, when casting, for example, cast iron into gypsum-siliceous forms, gypsum decomposes with the release of gaseous reaction products (SO 3 , SO 2 ), which affect castings by gas shells throughout surface.

Производство же оболочковых керамических форм на основе ЭТС, широко применяемых для ЛВМ технических отливок, обладает целым рядом недостатков, таких как:The production of shell ceramic forms based on ETS, widely used for computer-aided technical castings, has a number of disadvantages, such as:

- применение дорогостоящей оснастки (металлические пресс-формы и стержневые ящики), длительность и трудоемкость их изготовления, что делает применение процесса нерентабельным в единичном и мелкосерийном производстве;- the use of expensive equipment (metal molds and core boxes), the duration and complexity of their manufacture, which makes the use of the process unprofitable in single and small-scale production;

- длительность, многооперационность и повышенная трудоемкость изготовления многослойной керамической оболочки;- the duration, multioperation and increased complexity of manufacturing a multilayer ceramic shell;

- пожароопасность и ухудшение экологической обстановки в цехе при подготовке связующего (гидролиз ЭТС) из компонентов: этилсиликата, спирта, растворов кислот, а также дороговизна этих материалов.- fire hazard and environmental degradation in the workshop when preparing a binder (hydrolysis of ETS) from components: ethyl silicate, alcohol, acid solutions, as well as the high cost of these materials.

Наиболее близкой по технической сущности является наливная самотвердеющая смесь для изготовления форм и стержней при производстве отливок по выплавляемым моделям (RU № 2252103. Смесь наливная самотвердеющая для изготовления форм и стержней при производстве отливок по выплавляемым моделям. Дубровин В.К., Кулаков Б.А., Карпинский А.В. и др. Бюллетень изобретений № 14, 2005 г.). В соответствии с указанным прототипом смесь включает портландцемент, мелкодисперсный кварцевый песок, нитрат алюминия и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:The closest in technical essence is a self-hardening liquid mixture for the manufacture of molds and cores in the production of investment castings (RU No. 2252103. Self-hardening liquid bulk mixture for the manufacture of molds and cores in the production of investment castings. VK Dubrovin, B.A. Kulakov ., Karpinsky A.V. et al. Bulletin of inventions No. 14, 2005). In accordance with the specified prototype, the mixture includes Portland cement, fine quartz sand, aluminum nitrate and water in the following ratio of ingredients, wt.%:

портландцементPortland cement 12,72…17,9012.72 ... 17.90 мелкодисперсный кварцевый песокfine quartz sand 53,00…58,8053.00 ... 58.80 нитрат алюминия девятиводныйaluminum nitrate 1,79…3,181.79 ... 3.18 водаwater остальноеrest

Принцип изготовления объемных форм из такой смеси в литье по выплавляемым моделям заключается в том, что полученный по резиновой разрезной пресс-форме готовый модельный блок, установленный в опоку, заливают формовочной массой. Поэтому по своей консистенции она должна быть суспензией с хорошей жидкоподвижностью.The principle of manufacturing three-dimensional molds from such a mixture in investment casting is that the finished model block obtained in the rubber split mold installed in the flask is poured with a molding compound. Therefore, by its consistency, it should be a suspension with good fluidity.

Формовочная смесь состава прототипа дает возможность получать отливки из сплавов черных и цветных металлов в производстве литья по выплавляемым моделям.The molding mixture of the composition of the prototype makes it possible to obtain castings from alloys of ferrous and non-ferrous metals in the production of investment casting.

Вместе с тем прототип имеет следующие существенные недостатки:However, the prototype has the following significant disadvantages:

- длительный цикл формообразования;- a long cycle of shaping;

- необходимость длительной сушки форм и стержней (минимум 3-е суток);- the need for long-term drying of molds and cores (at least 3 days);

- неудовлетворительные газопроницаемость и прочностные характеристики форм и стержней, в том числе их поверхностная прочность (осыпаемость) после прокалки, в особенности при изготовлении крупного литья по выплавляемым моделям;- unsatisfactory gas permeability and strength characteristics of molds and cores, including their surface strength (shedding) after calcination, especially in the manufacture of large casting for investment casting;

- низкая трещиноустойчивость керамических форм и стержней в процессе их прокалки и заливки расплавом;- low crack resistance of ceramic molds and cores during their calcination and melt pouring;

- затрудненная выбиваемость из керамических форм отливок, в особенности крупногабаритных сложнопрофильных и тонкорельефных.- difficulty knocking out of ceramic molds of castings, in particular large-sized complex and thin-relief.

Таким образом, указанная смесь практически не позволяет получить качественные крупногабаритные сложнопрофильные отливки как из черных, так и цветных сплавов методом литья по выплавляемым моделям.Thus, this mixture practically does not allow to obtain high-quality large-sized complex-shaped castings from both ferrous and non-ferrous alloys by investment casting.

Известен способ приготовления смеси для изготовления керамических стержней и форм, в котором обработка наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) осуществляется применительно к одному из компонентов смеси, в частности к водному раствору алюмохромфосфатного связующего, являющегося затворителем гипсокремнеземистой смеси (RU № 2129932. Смесь для изготовления керамических форм и стержней при производстве отливок из цветных и драгоценных сплавов и способ ее приготовления. Знаменский Л.Г., Кулаков Б.А., Крымский В.В. и др. Бюллетень изобретений № 13, 1999 г.). Это обеспечивает улучшение реологических свойств смеси. Вместе с тем, отсутствует возможность комплексного воздействия на все ингредиенты предлагаемого состава смеси, поэтому взятый в качестве прототипа способ приготовления смеси для изготовления керамических форм и стержней не позволяет существенно ускорить цикл формообразования, повысить физико-механические свойства смеси для изготовления точных отливок как из цветных, так и черных сплавов.A known method of preparing a mixture for the manufacture of ceramic rods and molds, in which the processing of nanosecond electromagnetic pulses (NEMI) is carried out in relation to one of the components of the mixture, in particular to an aqueous solution of aluminochromophosphate binder, which is a substitute for a gypsum-siliceous mixture (RU No. 2129932. A mixture for the manufacture of ceramic molds and rods in the manufacture of castings from non-ferrous and precious alloys and a method for its preparation. Znamensky LG, Kulakov BA, Krymsky VV, etc. Bulletin eteny number 13, 1999). This provides an improvement in the rheological properties of the mixture. However, there is no possibility of a complex effect on all ingredients of the proposed composition of the mixture, therefore, the method of preparing the mixture for the manufacture of ceramic molds and cores taken as a prototype does not significantly speed up the cycle of forming, increase the physicomechanical properties of the mixture for the manufacture of precision castings made from non-ferrous, and ferrous alloys.

В основу изобретения положена техническая задача - создать такой состав и способ приготовления смеси, которые обеспечили бы ускоренный цикл формообразования, повышенные газопроницаемость, прочность и трещиноустойчивость керамических форм и стержней при прокалке, их легкую выбиваемость, необходимые для улучшения качества изготовления литьем по выплавляемым моделям крупногабаритных сложнопрофильных и тонкорельефных отливок.The technical problem is the basis of the invention - to create such a composition and method for preparing a mixture that would provide an accelerated shaping cycle, increased gas permeability, strength and crack resistance of ceramic molds and rods during calcination, their easy knockout required to improve the quality of manufacturing by casting on large-sized complex-profile and high relief castings.

Указанная техническая задача решается тем, что смесь для изготовления форм и стержней в точном литье, включающая связующее, воду и мелкодисперсный кварцевый песок, согласно изобретению содержит в качестве связующего алюмоборфосфатный концентрат и дополнительно порошкообразный отвердитель к нему, а также керамзит при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:The specified technical problem is solved in that the mixture for the manufacture of molds and cores in precision casting, comprising a binder, water and finely dispersed quartz sand, according to the invention contains alumina-phosphate concentrate and an additional powder hardener to it, as well as expanded clay in the following ratio of ingredients, wt. .%:

алюмоборфосфатный концентратaluminum phosphate concentrate 15…2015 ... 20 мелкодисперсный кварцевый песокfine quartz sand 54…6054 ... 60 керамзитexpanded clay 10…1510 ... 15 порошкообразный отвердитель - периклазpowder hardener - periclase 1…21 ... 2 водаwater остальноеrest

Задача решается также тем, что в способе приготовления смеси для изготовления форм и стержней в точном литье, включающем перемешивание ингредиентов смеси и обработку наносекундными электромагнитными импульсами, согласно изобретению при приготовлении смеси вышеуказанного состава предварительно готовят водный раствор алюмоборфосфатного концентрата плотностью 1250…1350 кг/м3, затем вводят в него мелкодисперсный кварцевый песок и керамзит, а обработку наносекундными электромагнитными импульсами с удельной мощностью 600…1000 МВт/м3 осуществляют при дальнейшем перемешивании указанных ингредиентов с последующим введением порошкообразного отвердителя связующего и окончательным перемешиванием.The problem is also solved by the fact that in the method of preparing the mixture for the manufacture of molds and rods in precision casting, including mixing the ingredients of the mixture and processing with nanosecond electromagnetic pulses, according to the invention, in the preparation of the mixture of the above composition, an aqueous solution of aluminum phosphate concentrate with a density of 1250 ... 1350 kg / m 3 is preliminarily prepared , then finely dispersed quartz sand and expanded clay are introduced into it, and nanosecond electromagnetic pulses with a specific power of 600 ... 1000 MW / m 3 are processed with further stirring of these ingredients, followed by the introduction of a powdered binder hardener and final mixing.

Применение в качестве связующего водного раствора алюмоборфосфатного концентрата (АБФК) и его отвердителя (периклаза) обеспечивает ускоренный цикл формообразования (20…30 мин) и исключение сушки изготавливаемых форм и стержней вследствие химического затвердевания смеси.The use of an alumina-borophosphate concentrate (ABPK) and its hardener (periclase) as a binder aqueous solution provides an accelerated shaping cycle (20 ... 30 min) and eliminates drying of manufactured molds and cores due to chemical hardening of the mixture.

При этом АБФК в водной среде подвергается гидролизу с образованием раствора фосфорной кислоты, который взаимодействует с железом на частицах мелкодисперсного кварцевого песка с выделением водорода. Этот процесс, протекающий на границе «связующее-наполнитель», и химическое затвердевание смеси обеспечивают формирование равномерной пористой структуры керамических форм и стержней. Такая структура создает условия для повышения их газопроницаемости, в том числе после прокалки.In this case, ABPA in an aqueous medium undergoes hydrolysis with the formation of a solution of phosphoric acid, which interacts with iron on particles of finely dispersed silica sand with the release of hydrogen. This process, which proceeds at the “binder-filler” interface, and the chemical solidification of the mixture ensure the formation of a uniform porous structure of ceramic molds and rods. This structure creates the conditions for increasing their gas permeability, including after calcination.

Повышение трещиноустойчивости обеспечивается введением высокопористого материала - керамзита, который создает своеобразный барьер, блокирующий возникновение и развитие трещин. Поэтому, в отличие от прототипа, достигается минимальная склонность к образованию трещин форм и стержней в процессе их прокалки.The increase in crack resistance is ensured by the introduction of a highly porous material - expanded clay, which creates a kind of barrier that blocks the occurrence and development of cracks. Therefore, in contrast to the prototype, a minimal tendency to crack forms and cores during their calcination is achieved.

Воздействие наносекундных электромагнитных импульсов на смесь ингредиентов до введения отвердителя (периклаза) позволяет существенно улучшить реологические и физико-механические свойства смеси за счет ее электрофизической активации.The effect of nanosecond electromagnetic pulses on the mixture of ingredients before the introduction of the hardener (periclase) can significantly improve the rheological and physico-mechanical properties of the mixture due to its electrophysical activation.

Диспергирование частиц кварцевого песка до зернистости 10…100 мкм обеспечивает высокое качество отпечатка форм, а также их требуемые физико-механические характеристики. При этом диспергирование может быть осуществлено помолом исходного кварцевого песка, например, марок 3K3O203 или 5K3O203 (ГОСТ 2138-91) в вибромельницах с получением мелкодисперсного наполнителя на основе кремнезема изготавливаемых форм и стержней.The dispersion of quartz sand particles to a grain size of 10 ... 100 microns provides high quality imprint forms, as well as their required physical and mechanical characteristics. In this case, dispersion can be carried out by grinding the initial silica sand, for example, grades 3K 3 O 2 03 or 5K 3 O 2 03 (GOST 2138-91) in vibrating mills with the production of finely divided filler based on silica of manufactured molds and cores.

Подготовку заявляемой смеси для изготовления форм и стержней при производстве отливок из цветных и черных сплавов литьем по выплавляемым моделям осуществляют следующим образом. Навешивают расчетное количество АБФК и отвердителя к нему, керамзита и мелкодисперсного кварцевого песка. Затем отмеряют необходимое количество воды и готовят водный раствор АБФК плотностью 1250…1350 кг/м3.The preparation of the inventive mixture for the manufacture of molds and cores in the manufacture of castings of non-ferrous and ferrous alloys by investment casting is carried out as follows. The calculated amount of ABFC and hardener are hung to it, expanded clay and finely dispersed quartz sand. Then measure the required amount of water and prepare an aqueous solution of ABFC density of 1250 ... 1350 kg / m 3 .

В предварительно подготовленный водный раствор АБФК засыпают мелкодисперсный кварцевый песок, керамзит и перемешивают их в течение 15…20 мин при скорости вращения крыльчатки 3000…6000 об/мин.Finely dispersed quartz sand, expanded clay are poured into a pre-prepared aqueous solution of ABFC and they are mixed for 15 ... 20 min at an impeller rotation speed of 3000 ... 6000 rpm.

Для улучшения реологических и физико-механических свойств смеси ее одновременно с перемешиванием ингредиентов обрабатывают НЭМИ. Для этого в суспензию погружают медный излучатель, подсоединенный к генератору НЭМИ с параметрами: 1 МВт в импульсе, напряженность поля 105…107 В/м, продолжительность одного импульса 10-9…10-10 с. Расчетное количество отвердителя вводится в суспензию непосредственно перед изготовлением форм и стержней.To improve the rheological and physico-mechanical properties of the mixture, it is treated with NEMI simultaneously with the mixing of the ingredients. For this, a copper emitter connected to a NEMI generator with parameters: 1 MW per pulse, field strength 10 5 ... 10 7 V / m, duration of one pulse 10 -9 ... 10 -10 s is immersed in the suspension. The estimated amount of hardener is introduced into the suspension immediately before the manufacture of molds and cores.

Содержание в предлагаемой смеси АБФК менее 15 мас.% отрицательно сказывается на прочности и осыпаемости готовых форм, а следовательно, приводит к снижению качества поверхности готовой отливки. Причиной этого является недостаток связующего материала в формовочной смеси. Напротив, содержание АБФК более 20 мас.% приводит к чрезмерному увеличению прочности и ухудшению выбиваемости, а также удорожанию формовочной смеси.The content in the proposed mixture ABFC less than 15 wt.% Adversely affects the strength and shedding of the finished form, and therefore leads to a decrease in the surface quality of the finished casting. The reason for this is the lack of a binder in the sand. On the contrary, the content of ABFC more than 20 wt.% Leads to an excessive increase in strength and deterioration of knockout, as well as the cost of the molding sand.

Предварительная подготовка водного раствора АБФК плотностьюPreliminary preparation of an aqueous solution of ABFC density

1250…1350 кг/м3 обеспечивает требуемые реологические свойства смеси на стадии формовки. При плотности раствора более 1350 кг/м3 значительно возрастает вязкость суспензии, что затрудняет качественное воспроизведение формой конфигурации моделей, в особенности сложнопрофильных и тонкорельефных, например, для художественных отливок. При плотности водного раствора АБФК менее 1250 кг/м3 резко возрастает осыпаемость форм и стержней после прокалки в литье по выплавляемым моделям. Кроме того, это приводит к снижению седиментационной устойчивости и расслоению суспензии на стадии формовки, что обуславливает нетехнологичность этой операции.1250 ... 1350 kg / m 3 provides the required rheological properties of the mixture at the molding stage. When the density of the solution is more than 1350 kg / m 3 , the viscosity of the suspension increases significantly, which makes it difficult to qualitatively reproduce the shape of the configuration of the models, especially complex and thin-relief, for example, for art castings. When the density of the aqueous ABFC solution is less than 1250 kg / m 3 , the shedding of molds and cores sharply increases after calcination in investment casting. In addition, this leads to a decrease in sedimentation stability and stratification of the suspension at the molding stage, which leads to the low-tech nature of this operation.

Использование керамзита в составе смеси обеспечивает повышенную трещиноустойчивость керамических форм и стержней в процессе их прокалки. Однако при количестве керамзита в смеси более 15 мас.% существенно увеличивается вязкость суспензии, а при содержании керамзита менее 10% эффект снижения склонности к образованию трещин форм и стержней при прокалке выражен слабо.The use of expanded clay in the mixture provides increased crack resistance of ceramic molds and cores in the process of calcination. However, when the amount of expanded clay in the mixture is more than 15 wt.%, The viscosity of the suspension increases significantly, and when the expanded clay content is less than 10%, the effect of reducing the tendency to form cracks and rods during calcination is weakly expressed.

Количество отвердителя раствора АБФК - периклаза в составе смеси 1…2 мас.% является оптимальным с позиций обеспечения требуемой продолжительности ее затвердевания. Содержание в смеси периклаза менее 1 мас.% приводит к чрезмерному увеличению продолжительности затвердевания смеси и ее расслоению. Содержание периклаза более 2 мас.% вызывает быстрое схватывание смеси, т.е. потерю способности перемешиваться, заполнять полость опоки и, следовательно, не позволяет получить качественные отливки.The amount of hardener of the ABFC-periclase solution in the composition of the mixture 1 ... 2 wt.% Is optimal from the standpoint of ensuring the required duration of its solidification. A content of periclase in the mixture of less than 1 wt.% Leads to an excessive increase in the duration of the solidification of the mixture and its separation. A periclase content of more than 2 wt.% Causes a quick setting of the mixture, i.e. loss of ability to mix, fill the cavity of the flask and, therefore, does not allow to obtain high-quality castings.

Для изготовления литьем по выплавляемым моделям особо сложных по конфигурации тонкорельефных и крупногабаритных отливок рекомендуется удельная мощность НЭМИ в пределах 600…1000 МВт/м3 для обработки предлагаемой смеси с целью повышения ее когезионной прочности и текучести. При удельной мощности НЭМИ менее 600 МВт/м3 не удается существенно повлиять на реологические и физико-механические свойства смеси, а при превышении уровня 1000 МВт/м3 неоправданно возрастают энергетические затраты.For investment casting of particularly complex configuration of thin-relief and large-size castings, a specific power of NEMI in the range of 600 ... 1000 MW / m 3 is recommended for processing the proposed mixture in order to increase its cohesive strength and fluidity. With a specific power of NEMI less than 600 MW / m 3 it is not possible to significantly affect the rheological and physicomechanical properties of the mixture, and when the level of 1000 MW / m 3 is exceeded, energy costs unnecessarily increase.

Предлагаемые состав смеси для изготовления форм и стержней и способ ее приготовления иллюстрируются следующими примерами.The proposed composition of the mixture for the manufacture of molds and rods and the method of its preparation are illustrated by the following examples.

Пример 1. Готовят сухую смесь из керамзита (ГОСТ 9757-90) и мелкодисперсного кварцевого песка. Затем взвешивают АБФК (ТУ 113-08-606-87), растворяют его в воде. Далее вводят сухую смесь из мелкодисперсного песка и керамзита в подготовленный водный раствор АБФК плотностью 1300 кг/м3 с последующим перемешиванием в течение 15 минут.Example 1. Prepare a dry mixture of expanded clay (GOST 9757-90) and fine quartz sand. Then we weigh ABFC (TU 113-08-606-87), dissolve it in water. Next, a dry mixture of fine sand and expanded clay is introduced into the prepared aqueous solution of ABFC with a density of 1300 kg / m 3 , followed by stirring for 15 minutes.

Параллельно для получения сравнительных данных осуществляют приготовление смеси согласно прототипу. Составы смесей приведены в табл.1.In parallel to obtain comparative data, the mixture is prepared according to the prototype. The compositions of the mixtures are given in table 1.

Таблица 1Table 1 Составы смесейMixtures Наименование ингредиентовName of ingredients Количество ингредиентов, мас.%, в смесяхThe number of ingredients, wt.%, In mixtures прототипprototype 1one 22 33 4four 55 ПортландцементPortland cement 14,2314.23 -- -- -- -- -- Мелкодисперсный кварцевый песокFine quartz sand 56,1456.14 6060 5757 5454 5757 5757 Нитрат алюминия девятиводныйAluminum Nitrate 2,492.49 -- -- -- -- -- АБФКABFC -- 15fifteen 18eighteen 20twenty 18eighteen 18eighteen ПериклазPericlase -- 1,51,5 1,51,5 1,51,5 1one 22 КерамзитExpanded clay -- 1313 1313 1010 1313 15fifteen ВодаWater ОстальноеRest ОстальноеRest

Подготовленные смеси используют для изготовления форм и стержней с фиксацией их технологических (служебных) свойств. Для этого вводится расчетное количество отвердителя и полученная самотвердеющая суспензия заливается в опоку с установленным в ней модельным блоком. После изготовления форма выдерживается на воздухе не менее одного часа, затем производится вытопка (удаление) модельного состава горячим воздухом при температуре 120…160°С и прокалка форм при 550…700°С. Температура форм перед заливкой металла снижается до 400…500°С. Показателями для сравнения являются продолжительность затвердевания смеси, газопроницаемость, газотворность, прочность форм при сжатии через различные промежутки времени с момента их изготовления, в т.ч. при прокалке, осыпаемость и остаточная прочность керамических форм и стержней, их склонность к образованию трещин (СОТ).Prepared mixtures are used for the manufacture of molds and cores with fixation of their technological (service) properties. For this, the calculated amount of hardener is introduced and the obtained self-hardening suspension is poured into the flask with a model unit installed in it. After manufacturing, the mold is kept in air for at least one hour, then the model composition is extruded (removed) with hot air at a temperature of 120 ... 160 ° С and the molds are calcined at 550 ... 700 ° С. The temperature of the molds before pouring the metal is reduced to 400 ... 500 ° C. Indicators for comparison are the duration of the solidification of the mixture, gas permeability, gas production, compressive strength of molds at various time intervals from the time of their manufacture, including during calcination, the shedding and residual strength of ceramic molds and cores, their tendency to crack (COT).

Продолжительность затвердевания смеси определяли при помощи иглы Вика. Прочность (холодная, горячая, остаточная), газопроницаемость и осыпаемость форм оценивали, используя стандартные образцы диаметром и высотой 50 мм. Склонность к образованию трещин керамических форм после прокалки (700°С, 3 ч) количественно определяли по площади образующихся трещин, отнесенной к единице массы образца, который имеет форму параллелепипеда размером 100×50×30 мм с вставленными внутрь концентраторами напряжений (2 шт. размером 10×10×40 мм). Газотворность образцов оценивали по ГОСТ 23409.12-78.The solidification time of the mixture was determined using a Vic needle. Strength (cold, hot, residual), gas permeability, and crumbling of forms were evaluated using standard samples with a diameter and height of 50 mm. The tendency to crack ceramic forms after calcination (700 ° C, 3 h) was quantified by the area of the cracks formed, referred to the unit mass of the sample, which has the shape of a parallelepiped 100 × 50 × 30 mm in size with stress concentrators inserted inside (2 pc. 10 × 10 × 40 mm). The gas content of the samples was evaluated according to GOST 23409.12-78.

Результаты испытаний смесей приведены в табл.2. Номера составов смесей соответствуют приведенным в табл.1.The test results of the mixtures are given in table.2. The numbers of the mixtures correspond to those given in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Пример 2. Готовят аналогично примеру 1 смесь состава 2 (см. табл.1), показавшего наиболее рациональное сочетание служебных свойств (см. табл.2). При этом перед введением отвердителя (периклаза) одновременно с перемешиванием ингредиентов смеси осуществляют их обработку НЭМИ в течение 15 мин. Для этого в суспензию вводится излучатель, подсоединенный к генератору НЭМИ (RU № 2030097, МКИ H03K 3/33, К3/45. Формирователь наносекундных электромагнитных импульсов. Белкин B.C., Шульженко Г.И. Заявл. 17.01.92).Example 2. Prepare analogously to example 1, a mixture of composition 2 (see table 1), which showed the most rational combination of service properties (see table 2). In this case, before the introduction of a hardener (periclase), simultaneously with mixing the ingredients of the mixture, they are treated with NEMI for 15 minutes. To do this, an emitter connected to the NEMI generator (RU No. 2030097, MKI H03K 3/33, K3 / 45. Shaper of nanosecond electromagnetic pulses. Belkin B.C., Shulzhenko GI, application. January 17, 1992) is introduced into the suspension.

Влияние НЭМИ на свойства смеси представлено в табл.3.The influence of NEMI on the properties of the mixture are presented in table 3.

Figure 00000002
Figure 00000002

Воздействие НЭМИ открывает возможность дополнительно улучшить физико-механические свойства смеси, в частности существенно уменьшить продолжительность затвердевания смеси, упрочнить ее при затвердевании с сохранением приемлемого диапазона значений улучшенных по сравнению с прототипом газотворности, газопроницаемости, выбиваемости керамических стержней и форм и их практически нулевой СОТ.The impact of NEMI opens up the possibility of further improving the physicomechanical properties of the mixture, in particular, significantly reducing the solidification time of the mixture, hardening it during solidification, while maintaining an acceptable range of values improved compared to the prototype gas production, gas permeability, knockability of ceramic rods and molds and their practically zero SOT.

В целом, результаты испытаний показывают, что по сравнению с прототипом заявленный состав смеси и способ ее приготовления позволяют более чем в 3 раза ускорить цикл формообразования, исключить сушку форм и стержней, повысить их прочность более чем в 10 раз до уровня, который обеспечивает получение качественных крупногабаритных отливок и препятствует разрушению формы во время заливки металла, практически исключить осыпаемость и трещинообразование форм после прокалки, облегчить выбиваемость отливок из керамических форм, более чем в 2 раза снизить газотворность и увеличить в 6…10 раз газопроницаемость форм и стержней. Это позволило значительно улучшить качество поверхности сложнопрофильных, тонкорельефных отливок в литье по выплавляемым моделям.In general, the test results show that, compared with the prototype, the claimed composition of the mixture and the method of its preparation allow more than 3 times to accelerate the shaping cycle, prevent drying of molds and cores, increase their strength by more than 10 times to a level that provides high-quality bulky castings and prevents the destruction of the mold during pouring of metal, to practically eliminate crumbling and cracking of molds after calcination, to facilitate knockout of castings from ceramic molds by more than 2 times reduce gas production and increase 6 ... 10 times the gas permeability of molds and cores. This made it possible to significantly improve the surface quality of complex, thin-relief castings in investment casting.

Смесь и способ ее приготовления успешно прошли промышленные испытания на ЗАО "Уральская бронза" (г.Челябинск) на широкой номенклатуре художественных отливок массой от 50 г до 150 кг, изготовленных литьем по выплавляемым моделям. Учитывая улучшенный комплекс технологических свойств смеси, ее универсальный характер, заявленный состав смеси и способ ее приготовления могут быть использованы в точном литье практически на любом предприятии страны.The mixture and the method of its preparation successfully passed industrial tests at CJSC Ural Bronze (Chelyabinsk) on a wide range of artistic castings weighing from 50 g to 150 kg, produced by investment casting. Given the improved set of technological properties of the mixture, its universal nature, the claimed composition of the mixture and the method of its preparation can be used in precision casting at virtually any enterprise in the country.

Claims (2)

1. Смесь для изготовления форм и стержней в точном литье, содержащая связующее, воду и мелкодисперсный кварцевый песок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит керамзит и порошкообразный отвердитель связующего - периклаз, а в качестве связующего содержит алюмоборфосфатный концентрат при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
алюмоборфосфатный концентрат 15-20 мелкодисперсный кварцевый песок 54-60 керамзит 10-15 порошкообразный отвердитель - периклаз 1-2 вода остальное
1. A mixture for the manufacture of molds and cores in precision casting containing a binder, water and fine quartz sand, characterized in that it additionally contains expanded clay and a powder hardener of the binder - periclase, and as a binder it contains alumina-phosphate concentrate in the following ratio of ingredients, wt. %:
aluminum phosphate concentrate 15-20 fine quartz sand 54-60 expanded clay 10-15 powder hardener - periclase 1-2 water rest
2. Способ приготовления смеси для изготовления форм и стержней в точном литье, включающий перемешивание ингредиентов смеси и обработку наносекундными электромагнитными импульсами, отличающийся тем, что готовят смесь следующего состава, мас.%:
алюмоборфосфатный концентрат 15-20 мелкодисперсный кварцевый песок 54-60 керамзит 10-15 порошкообразный отвердитель - периклаз 1-2 вода остальное

при этом предварительно готовят водный раствор алюмоборфосфатного концентрата плотностью 1250-1350 кг/м3, вводят в него мелкодисперсный кварцевый песок и керамзит, осуществляют обработку наносекундными электромагнитными импульсами с удельной мощностью 600-1000 МВт/м3 при дальнейшем перемешивании указанных ингредиентов с последующим введением порошкообразного отвердителя связующего и окончательным перемешиванием.
2. A method of preparing a mixture for the manufacture of molds and cores in precision casting, including mixing the ingredients of the mixture and processing with nanosecond electromagnetic pulses, characterized in that a mixture of the following composition is prepared, wt.%:
aluminum phosphate concentrate 15-20 fine quartz sand 54-60 expanded clay 10-15 powder hardener - periclase 1-2 water rest

in this case, an aqueous solution of alumina-borophosphate concentrate with a density of 1250-1350 kg / m 3 is preliminarily prepared, finely dispersed quartz sand and expanded clay are introduced into it, nanosecond electromagnetic pulses are processed with a specific power of 600-1000 MW / m 3 with further mixing of these ingredients with the subsequent introduction of powdered hardener binder and final mixing.
RU2008141588/02A 2008-10-20 2008-10-20 Mix for manufacturing of shapes and rods in precision casting and method of its manufacturing RU2385782C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141588/02A RU2385782C1 (en) 2008-10-20 2008-10-20 Mix for manufacturing of shapes and rods in precision casting and method of its manufacturing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141588/02A RU2385782C1 (en) 2008-10-20 2008-10-20 Mix for manufacturing of shapes and rods in precision casting and method of its manufacturing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2385782C1 true RU2385782C1 (en) 2010-04-10

Family

ID=42671092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141588/02A RU2385782C1 (en) 2008-10-20 2008-10-20 Mix for manufacturing of shapes and rods in precision casting and method of its manufacturing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2385782C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469813C1 (en) * 2011-06-06 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (ГОУ ВПО "ЮУрГУ") Mix for making casting moulds and cores and method of its production (versions)
CN110508747A (en) * 2019-09-17 2019-11-29 江苏泽恩汽机车部品制造有限公司 A kind of sand mould casting method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2469813C1 (en) * 2011-06-06 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (ГОУ ВПО "ЮУрГУ") Mix for making casting moulds and cores and method of its production (versions)
CN110508747A (en) * 2019-09-17 2019-11-29 江苏泽恩汽机车部品制造有限公司 A kind of sand mould casting method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100887410B1 (en) Moulding material for foundry and process of producing the same
CN105964891B (en) A kind of phosphate inorganic adhesive sand with high fluidity and preparation method thereof
JPH0734970B2 (en) Water-dispersible mold, method for producing the mold, and casting method using the mold
CN106927798B (en) Water-soluble ceramic core and preparation method thereof
EP3568245A1 (en) Compositions and methods for foundry cores in high pressure die casting
CN110078477B (en) Magnesium oxide ceramic core and preparation method thereof
RU2385782C1 (en) Mix for manufacturing of shapes and rods in precision casting and method of its manufacturing
US2842444A (en) Method of forming moulds for precision casting
JPH0824996B2 (en) Water-soluble core and method for producing the same
US9764377B2 (en) Method for the production of core sand and/or molding sand for casting purposes
RU2252103C1 (en) Pouring self-setting molding sand for making molds and cores at producing castings with use of investment patterns
JP2021169124A (en) Inorganic mold and method for molding core
RU2427441C1 (en) Fluid mix with increased thermochemical stability for pattern casting 3d moulds
RU2760029C1 (en) Method for making ceramic molds and rods according to permanent patterns
RU2748251C1 (en) Method for making ceramic molds and rods according to permanent patterns
US2949375A (en) Siliceous casting cores
RU2469813C1 (en) Mix for making casting moulds and cores and method of its production (versions)
JPH0636954B2 (en) Composition for easily disintegrating mold
RU2383410C1 (en) Moulding filling sand with increased gas permeability for production of casts out of non-ferrous alloys
JPH0663684A (en) Production of ceramic core for casting
SU550216A1 (en) Mixture for making water-soluble mandrels
RU2412778C1 (en) Method of fixing layers of liquid-glass coating in investment casting
RU2326750C1 (en) Poured self hardening blend on cement binding for fabrication of precision castings
RU2207932C1 (en) Sand for making of moulds
RU2179492C1 (en) Suspension for manufacturing ceramic casting molds and mold cores after investment patterns and a method for preparation thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101021