RU2641938C1 - Mixture for manufacturing moulds and cores in heated tooling - Google Patents
Mixture for manufacturing moulds and cores in heated tooling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2641938C1 RU2641938C1 RU2017111530A RU2017111530A RU2641938C1 RU 2641938 C1 RU2641938 C1 RU 2641938C1 RU 2017111530 A RU2017111530 A RU 2017111530A RU 2017111530 A RU2017111530 A RU 2017111530A RU 2641938 C1 RU2641938 C1 RU 2641938C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- activator
- cores
- composition
- urea
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
- B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
- B22C1/20—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
- B22C1/22—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области литейного производства, а именно к составам смесей для изготовления литейных форм и стержней в нагреваемой оснастке.The invention relates to the field of foundry, and in particular to compositions of mixtures for the manufacture of foundry molds and cores in heated equipment.
Известна смесь для изготовления литейных форм и стержней в нагреваемой оснастке на основе карбамидо-фуранового связующего и кислого катализаторов (А.С. №1405939, В22С 1/22, 1988 г.), в которую рекомендуется в качестве добавки, улучшающей технологические свойства смеси, вводить оксиды железа. Однако для такого состава характерны невысокие прочностные показатели смесей как в горячем (0.568 МПа), так и в холодном (2.258 МПа) состояниях. Более высокие прочностные показатели можно получить только при повышении времени выдержки образцов в горячей оснастке (от 50 до 70 секунд), что в массовом производстве увеличивает технологический цикл изготовления стержней. Известна также смесь для изготовления литейных форм и стержней в нагреваемой оснастке на основе карбамидо-фуранового связующего и кислого катализатора (А.С. №624695, В22С 1/22, 1978 г.), содержащая в своем составе окись железа в сочетании с низковязким минеральным маслом. Такое сочетание компонентов в составе смеси позволяет повысить ее пластичность и снизить гигроскопичность, но живучесть такого состава не превышает трех часов (смесь сохраняет свои технологические свойства только в пределах этого промежутка времени), кроме того максимальная горячая прочность составляет не более 0.498 МПа.A known mixture for the manufacture of foundry molds and cores in a heated tooling based on urea-furan binder and acid catalysts (AS No. 1405939, B22C 1/22, 1988), which is recommended as an additive that improves the technological properties of the mixture, introduce iron oxides. However, such a composition is characterized by low strength indices of mixtures both in hot (0.568 MPa) and in cold (2.258 MPa) states. Higher strength indices can be obtained only by increasing the exposure time of samples in hot equipment (from 50 to 70 seconds), which in mass production increases the technological cycle of production of rods. Also known is a mixture for the manufacture of foundry molds and cores in a heated tooling based on a urea-furan binder and an acid catalyst (AS No. 624695, B22C 1/22, 1978), containing iron oxide in combination with a low viscosity mineral oil. This combination of components in the mixture allows to increase its ductility and reduce hygroscopicity, but the survivability of this composition does not exceed three hours (the mixture retains its technological properties only within this time period), in addition, the maximum hot strength is not more than 0.498 MPa.
Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных форм и стержней в нагреваемой оснастке (А.С. №1477505, В22С 1/02, 1/22, 1989 г.), содержащая в своем составе (мас. %):Closest to the claimed technical essence and the achieved result is a mixture for the manufacture of foundry molds and cores in a heated snap (A.S. No. 1477505, B22C 1/02, 1/22, 1989), containing in its composition (wt. %):
Гранулированный шлак от производства ковкого чугуна имеет следующий химический состав, мас. %: окись кальция 25-40; окись алюминия 6-10; закись марганца 1.5-3.0; закись железа 5-10; окись железа 2-3; окись магния 2-3; двуокись кремний - остальное.Granulated slag from the production of ductile iron has the following chemical composition, wt. %: calcium oxide 25-40; alumina 6-10; manganese oxide 1.5-3.0; iron oxide 5-10; iron oxide 2-3; magnesium oxide 2-3; silicon dioxide - the rest.
Введение в состав смеси гранулированного шлака от производства ковкого чугуна позволяет улучшить качество форм и стержней за счет уменьшения их хрупкости при сохранении технологически требуемых показателей прочности. Однако для таких составов характерны высокие прочностные показатели в холодном состоянии (2.9 МПа) только при содержании в составе смеси карбамидо-фуранового связующего в количестве 3.0 мас. %. Прочность в горячем состоянии не превышает 0.54 МПа, что явно недостаточно для получения тонкостенных стержней сложной конфигурации. Кроме того, в составе гранулированного шлака содержится оксидов кальция 25-40 мас. % и оксидов магния 2-3 мас.%. Оксиды магния и кальция относятся к активным щелочным оксидам, которые вступают в реакцию кислотно-основного взаимодействия с кислым катализатором с экзотермическим эффектом, что приводит к сокращению живучести смеси (живучесть смеси составляет 4.0-6.0 часов), т.е. не соответствует одной рабочей смене, что затрудняет эффективное использование смеси в условиях современного массового производства.The introduction of granular slag from the production of malleable iron into the mixture allows to improve the quality of the molds and cores by reducing their fragility while maintaining the technologically required strength indicators. However, such compositions are characterized by high strength properties in the cold state (2.9 MPa) only when the urea-furan binder is contained in the mixture in the amount of 3.0 wt. % The strength in the hot state does not exceed 0.54 MPa, which is clearly not enough to obtain thin-walled rods of complex configuration. In addition, the composition of granular slag contains calcium oxides 25-40 wt. % and magnesium oxides 2-3 wt.%. Magnesium and calcium oxides are active alkaline oxides that enter into an acid-base reaction with an acidic catalyst with an exothermic effect, which leads to a decrease in the survivability of the mixture (the survivability of the mixture is 4.0-6.0 hours), i.e. does not correspond to one work shift, which makes it difficult to efficiently use the mixture in modern mass production.
Предлагаемое изобретение направлено на улучшение технологических свойств смеси за счет повышения ее прочности в горячем состоянии и увеличение ее живучести.The present invention is aimed at improving the technological properties of the mixture by increasing its strength in the hot state and increasing its survivability.
Для достижения указанного технического результата смесь для изготовления литейных форм и стержней в нагреваемой оснастке, включающая огнеупорный наполнитель, карбамидо-фурановое связующее, кислый катализатор отверждения и борную кислоту, содержит активатор твердения порошкообразный (АТП) при следующем соотношении ингредиентов, мас. %:To achieve the specified technical result, the mixture for the manufacture of foundry molds and cores in a heated snap-in, including a refractory filler, a urea-furan binder, an acid curing catalyst and boric acid, contains a powdered curing activator (ATP) in the following ratio of ingredients, wt. %:
Активатор твердения порошкообразный (АТП) имеет следующий химический состав, мас. %:The powder hardening activator (ATP) has the following chemical composition, wt. %:
Активатор твердения порошкообразный (АТП) представляет собой мелкодисперсный порошок темно-коричневого цвета с массовой долей влаги не более 3.0%.Powder hardening activator (ATP) is a fine powder of dark brown color with a mass fraction of moisture of not more than 3.0%.
В качестве карбамидо-фурановых связующих могут быть использованы смолы КФ-90, КФ-40, КФ-35. В качестве кислого катализатора отверждения рекомендуется использовать отвердители КЧ-41, КЦ-32, КЦ-51, ФС-26/6.As urea-furan binders can be used resins KF-90, KF-40, KF-35. It is recommended to use hardeners КЧ-41, КЦ-32, КЦ-51, ФС-26/6 as an acidic curing catalyst.
Огнеупорный наполнитель - кварцевый песок.Refractory filler - quartz sand.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. В состав активатора твердения порошкообразного входит сополимер МСН, который представляет собой сополимер стирола, метилметакрилата и акрилонитрила. В составе активатора твердения порошкообразного при обычных температурах сополимер МСН находится в порошкообразном состоянии. В процессе приготовления смеси (при тщательном перемешивании огнеупорного наполнителя и активатора твердения порошкообразного) пылевидная фракция равномерно распределяется на поверхности зерен кварцевого песка. В процессе приготовления смеси сополимер, находящийся в составе активатора твердения порошкообразного, остается химически устойчивым по отношению к остальным составляющим смеси. При контакте с горячей оснасткой (в процессе изготовления стержней) сополимер МСН расплавляется (его температура размягчения по Вика составляет 92°С) и выступает в качестве активатора отверждения между карбамидо-фурановым связующим и кислым катализатором. Активирование процесса отверждения обеспечивает повышение прочностных показателей смеси в горячем состоянии.The essence of the invention is as follows. The composition of the powder hardening activator includes a MCH copolymer, which is a copolymer of styrene, methyl methacrylate and acrylonitrile. In the composition of the powder hardening activator at ordinary temperatures, the MCH copolymer is in a powder state. During the preparation of the mixture (with thorough mixing of the refractory filler and the curing activator of the powder), the dust-like fraction is evenly distributed on the surface of the quartz sand grains. In the process of preparing the mixture, the copolymer, which is part of the powder hardening activator, remains chemically stable with respect to the remaining components of the mixture. Upon contact with hot equipment (during the manufacture of the rods), the MCH copolymer melts (its Vicat softening temperature is 92 ° C) and acts as a curing activator between the urea-furan binder and the acidic catalyst. Activation of the curing process provides an increase in the strength characteristics of the mixture in the hot state.
Существенным отличием заявляемого состава является то, что в составе активатора твердения порошкообразного содержатся в значительном количестве оксиды железа (Fe2O3 - 38-40 мас. % и FeO - 16-18 мас. %) и незначительное количество СаО и MgO (в общей сложности 2.9-3.1 мас. %). В ряду активности металлов Са и Mg находятся впереди Fe, их оксиды более активны по отношению к кислым средам. В составе гранулированного шлака от производства ковкого чугана, оксидов Са и Mg в общей сложности содержится 31-50 мас. %, а оксида Fe 2-3 мас. % В процессе приготовления смеси, при контакте с кислым катализатором отверждения, оксиды металлов, содержащиеся в гранулированном шлаке, будут вступать в реакцию кислотно-основного взаимодействия более активно, чем оксиды металлов, содержащиеся в активаторе твердения порошкообразно. Поэтому смеси, в состав которых входит активатор твердения порошкообразный, будут иметь более высокую живучесть. Кроме того, наличие оксидов железа в составе смесей положительно влияет на их технологические свойства, такие как текучесть и термостойкость.A significant difference of the claimed composition is that the composition of the powder hardening activator contains a significant amount of iron oxides (Fe 2 O 3 - 38-40 wt.% And FeO - 16-18 wt.%) And a small amount of CaO and MgO (in total complexity 2.9-3.1 wt.%). In the series of activity of metals, Ca and Mg are ahead of Fe; their oxides are more active in relation to acidic media. Granulated slag from the production of malleable iron, Ca and Mg oxides contains a total of 31-50 wt. %, and Fe oxide 2-3 wt. % During the preparation of the mixture, in contact with the acidic curing catalyst, the metal oxides contained in the granulated slag will react more actively than the metal oxides contained in the hardening activator in powder form. Therefore, mixtures containing a hardening powder activator will have a higher survivability. In addition, the presence of iron oxides in the composition of the mixtures positively affects their technological properties, such as fluidity and heat resistance.
Предлагаемую смесь приготавливали следующим образом. В катковый смеситель (масса замеса ~ 500 кг) вводят поочередно огнеупорный наполнитель, активатор твердения порошкообразный (АТП) и борную кислоту, проводят перемешивание в течение 2.0 минут, затем дозируют кислый катализатор отверждения и перемешивают в течение 1.5 минут. После чего вводят в смесь карбамидо-фурановое связующее и после дополнительного перемешивания в течение 1.5 минут смесь готова к использованию. В зависимости от типа смесителя и объема замеса время перемешивание смеси может изменяться.The proposed mixture was prepared as follows. A refractory filler, a powdered curing activator (ATP) and boric acid are introduced alternately into a roller mixer (kneading mass ~ 500 kg), stirring is carried out for 2.0 minutes, then an acidic curing catalyst is dosed and mixed for 1.5 minutes. Then the urea-furan binder is introduced into the mixture and after additional mixing for 1.5 minutes the mixture is ready for use. Depending on the type of mixer and kneading volume, the mixing time of the mixture may vary.
Для определения технологических свойств предлагаемого состава были приготовлены пять составов смесей (различные по количественному составу). Из приготовленных смесей изготавливали стандартные образцы «восьмерки», методом надува испытуемой смеси в стержневой ящик, нагретый до температуры 220±5°С. Время выдержки образцов в стержневом ящике составляет 30 секунд. Составы смесей и их технологические свойства приведены в таблице.To determine the technological properties of the proposed composition, five mixtures were prepared (different in quantitative composition). Standard samples of the G8 were made from the prepared mixtures by inflating the test mixture into a core box heated to a temperature of 220 ± 5 ° С. The exposure time of the samples in the core box is 30 seconds. The compositions of the mixtures and their technological properties are shown in the table.
Количественный состав заявляемого состава является оптимальным. Уменьшение содержания составляющих ниже указанного предела вызывает снижение прочностных показателей как в горячем, так и в холодном состояниях, кроме того, понижаются показатели текучести и живучести смеси. Увеличение количества составляющих выше указанного предела приводит к повышению газотворности смеси, что создает опасность образования газовых раковин на поверхности отливок.The quantitative composition of the claimed composition is optimal. A decrease in the content of components below the specified limit causes a decrease in strength indicators in both hot and cold conditions, in addition, the flow and survivability of the mixture are reduced. The increase in the number of components above the specified limit leads to an increase in the gas content of the mixture, which creates the danger of the formation of gas shells on the surface of the castings.
Как видно из таблицы, для предложенного состава смеси характерно повышение прочности в горячем состоянии в 2.28 раза (при эквивалентных содержаниях карбамидо-фуранового связующего), что обеспечивает процесс изготовления тонкостенных стержней сложной конфигурации, так как высокая горячая прочность позволяет исключить слом сложных стержней (например, «водяная рубашка») при извлечении их из горячего стержневого ящика при помощи толкателей. Введение в состав смеси активатора твердения порошкообразного придает смеси более высокие прочностные показатели в холодном состоянии, причем повышение прочности свойственно смесям с более низким содержанием связующего. Уменьшение содержания связующего в составах смесей положительно влияет на их газотворность (как видно из таблицы, предлагаемые составы смесей имеют минимальные значения газотворности), что способствует сокращению брака литья по газовым раковинам. Кроме того, уменьшение содержания связующего в составах смесей улучшает санитарно-гигиенические условия труда на стержневых участках в литейных цехах. У предлагаемого состава высокие значения прочностных показателей на изгиб, следовательно, для смеси не характерна хрупкость. Технологические показатели смеси сохраняются в течение всей рабочей смены (8 ч), что очень важно при изготовлении мелких стержней и стержней сложной конфигурации. Кроме того, увеличение живучести до 8-10 часов делает смесь более доступной для массового производства, так как исключается ее затвердевание в бункерах в период пересменки рабочих. Высокое содержание оксидов железа в составе активатора твердения порошкообразного придает смесям необходимые значения текучести и термостойкости. Текучесть смеси соответствует 65-72%, что обеспечивает равномерное заполнение смеси по всему объему стержневого ящика без образования рыхлот и пустот в готовых стержнях. Термостойкость смеси определяли на дилатометре при температуре 1000°С и нагрузке 0.245 МПа. Как видно из таблицы, термостойкость смесей, содержащих активатор твердения порошкообразный, составляет 79-87 с. Такие значения термостойкости в сочетании с высокими показателями прочности придают поверхностному слою стержней способность выдержать давление расплавленного металла, без деформации их сплошности, что положительно влияет на чистоту поверхности получаемых отливок.As can be seen from the table, the proposed mixture composition is characterized by an increase in hot strength by 2.28 times (with equivalent contents of a urea-furan binder), which ensures the manufacturing process of thin-walled rods of complex configuration, since high hot strength eliminates the need to break complex rods (for example, “Water shirt”) when removing them from a hot core box using pushers. The introduction of a powdered hardening activator into the mixture gives the mixture higher strength properties in the cold state, and an increase in strength is characteristic of mixtures with a lower binder content. A decrease in the binder content in the compositions of the mixtures positively affects their gas content (as can be seen from the table, the proposed composition of the mixtures have the minimum gas content), which contributes to the reduction of marriage casting in gas sinks. In addition, a decrease in the content of the binder in the compositions of the mixtures improves the sanitary and hygienic working conditions at the core sites in foundries. The proposed composition has high values of strength indicators for bending, therefore, the mixture is not characterized by fragility. The technological parameters of the mixture are maintained throughout the entire shift (8 hours), which is very important in the manufacture of small rods and rods of complex configuration. In addition, an increase in survivability of up to 8-10 hours makes the mixture more accessible for mass production, since it hardens in bunkers during the shift of workers. The high content of iron oxides in the composition of the powdered hardening activator gives the mixtures the necessary values of fluidity and heat resistance. The fluidity of the mixture corresponds to 65-72%, which ensures uniform filling of the mixture throughout the volume of the core box without the formation of looseness and voids in the finished rods. The heat resistance of the mixture was determined on a dilatometer at a temperature of 1000 ° C and a load of 0.245 MPa. As can be seen from the table, the heat resistance of mixtures containing a powdered hardening activator is 79-87 s. Such heat resistance values in combination with high strength indices give the surface layer of the rods the ability to withstand the pressure of the molten metal without deforming their continuity, which positively affects the surface cleanliness of the resulting castings.
Предлагаемый состав смеси рекомендуется использовать для получения стальных и чугунных отливок любой сложности и конфигурации.The proposed composition of the mixture is recommended to use for steel and cast iron castings of any complexity and configuration.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111530A RU2641938C1 (en) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | Mixture for manufacturing moulds and cores in heated tooling |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111530A RU2641938C1 (en) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | Mixture for manufacturing moulds and cores in heated tooling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2641938C1 true RU2641938C1 (en) | 2018-01-23 |
Family
ID=61023795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111530A RU2641938C1 (en) | 2017-04-05 | 2017-04-05 | Mixture for manufacturing moulds and cores in heated tooling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2641938C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2705823C1 (en) * | 2019-04-18 | 2019-11-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Cold-hardening mixture for production of casting cores and molds |
| RU2707250C1 (en) * | 2019-03-07 | 2019-11-25 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехЛитПром" (ООО "ТехЛитПром") | Mixture for making molds and rods in heated tooling |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1477505A1 (en) * | 1987-10-21 | 1989-05-07 | Московский автомобильный завод им.И.А.Лихачева | Sand for producing casting moulds and cores in heated tooling |
| PL275310A1 (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-17 | Inst Odlewnictwa | Self-hardenable moulding or core sand mixes |
| RU2087498C1 (en) * | 1995-04-19 | 1997-08-20 | Уфимский государственный нефтяной технический университет | Binder manufacture of molds and rods |
-
2017
- 2017-04-05 RU RU2017111530A patent/RU2641938C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1477505A1 (en) * | 1987-10-21 | 1989-05-07 | Московский автомобильный завод им.И.А.Лихачева | Sand for producing casting moulds and cores in heated tooling |
| PL275310A1 (en) * | 1988-10-14 | 1990-04-17 | Inst Odlewnictwa | Self-hardenable moulding or core sand mixes |
| RU2087498C1 (en) * | 1995-04-19 | 1997-08-20 | Уфимский государственный нефтяной технический университет | Binder manufacture of molds and rods |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2707250C1 (en) * | 2019-03-07 | 2019-11-25 | Общество с ограниченной ответственностью "ТехЛитПром" (ООО "ТехЛитПром") | Mixture for making molds and rods in heated tooling |
| RU2705823C1 (en) * | 2019-04-18 | 2019-11-12 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Cold-hardening mixture for production of casting cores and molds |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105964891B (en) | A kind of phosphate inorganic adhesive sand with high fluidity and preparation method thereof | |
| KR102494632B1 (en) | Cast iron inoculants and methods of producing cast iron inoculants | |
| RU2641938C1 (en) | Mixture for manufacturing moulds and cores in heated tooling | |
| CN103602879A (en) | Preparation method for high strength gray cast iron material | |
| CN104480377B (en) | Vermicular graphite cast iron single cylinder diesel engine body with high vermicular graphite rate and preparation method thereof | |
| CN104745758A (en) | Preparation method of gray iron casting | |
| CN107721437A (en) | A kind of environment-friendly type Martin sand and preparation method thereof | |
| US2798818A (en) | Moldable exothermic compositions | |
| RU2707250C1 (en) | Mixture for making molds and rods in heated tooling | |
| CN110451933A (en) | A kind of tundish prefabricated component and preparation method thereof | |
| US4210619A (en) | Cement bonded agglomerate containing boron | |
| EP3225327A1 (en) | An inorganic binder system for foundries | |
| CN100595304C (en) | Composite alloy for steel-making deoxidization and microalloying | |
| CN103771870A (en) | Preparation method of tundish dry working lining | |
| SU1477505A1 (en) | Sand for producing casting moulds and cores in heated tooling | |
| RU2356688C1 (en) | Heat-insulating mixture for heat insulation of head of casting | |
| SU1276422A1 (en) | Binding agent for making moulds and cores | |
| RU1782695C (en) | Shell mold reinforcement compound | |
| JPH05286771A (en) | Cold curing monolithic refractories | |
| RU2626698C2 (en) | Mixture for manufacturing moulds | |
| US3050797A (en) | Water sensitive molds and cores of fast collapsibility | |
| SU1033255A1 (en) | Sand for manufacturing casting ceramic moulds and cores | |
| RU2187404C1 (en) | Composition for making casting molds | |
| SU1091978A1 (en) | Binder for making mould rods and lining mortars | |
| SU1766578A1 (en) | Self-hardening mixture for preparation on rods and forms |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190406 |