SU1113961A1 - Смесь дл изготовлени легкоудал емых стержней - Google Patents

Abstract

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОУДАЖЕМЫХ СТЕРЖНЕЙ, используемых преимущественно при литье цветных металлов и сплавов, включающа  огнеупорный наполнитель на основе окиси магни , сульфат магни , св зующее, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  качества стержней за счет повьшени  газопроницаемости смеси, она дополнительно содержит коллоидальный графит и азотнокислый I Изобретение относитс  к отрасли лит.ейного производства, а именно к составам смесей, используемых дл  из готовлени  легкоудал емых стержней развесом от 0,005-10 кг, которые при4 мен ютс  при литье цветных металлов и их сплавово Известна смесь дл  изготовлени  водорастворимых стержней, содержаща  .дегидратированный сульфат магни  Стержни получают заливкой суспензии в формы дл  стержней типа пластины , где они самопроизвольно тверда ют в течение 10 мин Полученные ни-сырцы подвергают тепловой обработ- ке в интервале температур 100-200 С до полного удалени  влаги в течение 5 ч. Смесь позвол ет получать термо:стойкие легкоудэл емые стержни с хокальций , в качестве св зующего - насыщенный водный раствор хлористого кальци  и в качестве огнеупорного наполнител  на основе окиси магни  смесь содержит магнезит плавленный при следумцем соотношении ингредиентов , масо%: 5,0-23,0 Сульфат магни  Насыщенньй водный раствор хло5 ,0-12,0 ристого кальци  Коллоидальный 1,0-6,0 графит Азотнокислый 6,0-45,0 кальций Магнезит плавс $ ленный Остальное (/ С рошим качеством поверхности и ста- ; бильной размерной точностью Применение таких стержней обеспечивает чистоту поверхности полости отливоК соответствующую 5-6 классу шероховаСАЭ :тости (ГОСТ 2783-73)о Од Недостатком водорастворимых стержней , изготовленных из известной смеси  вл етс  их невысока  механическа  прочность после сушки, что затрудн ет постановку стержней в оснастку , особенно со сложной геометрией полостей. Известна смесь дл  изготовлени  легкоудал емых стержней, содержаща  дегидратированный сульфат магни .и насьщенный водный раствор хлористого кальци  в качестве св зующего Стержни получают заливкой суспензии в формы дл  стержней, где они

Description

самопроизвольно затвердевают в течение 10 мин, после чего стержни-сырцы подвергают тепловой обработке в течение 5 ч при 100-300 С до полного удалени  влагис Стержни, изготовленные из этой смеси, обладают высокой прочностью Шероховатость поверхности внутрен них каналов отливок, полученных при использовании стержней из известной смеси соответствовали 5-6 классу (ГОСТ 2989-73)о Недостатком легкоудал емых стержней , изготовленных из известной смеси  вл етс  то, что после сушки стер ней диаметром свьпае 20 мм их поверхность покрываетс  сеткой микро- и ма ро-трещин, что ухудшает качество рабочей поверхности стержн  о Известна смесь дл  изготовлени  водорастворимых стержней, используемых преимущественно дл  лить  чугуиа И сплавов на медной основео Эта смес содержит окись алюмихш , окись титана , стеарин, парафин, алюминаг натри  Эта смесь, хот  и имеет прочность на сжатие 70 кг/см, но не обеспечивает стабильность геометрических размеров стержней, так окончател ное отверждение стержней производитс после операций выжигани  пластификатора и высокотемпературного спекани , следствием чего  вл етс  огнева  усадка (2,55%)о Кроме того, дл  отверждени  смеси требуетс  ее спекание при 1100-1200 и стержни из этой смеси не могут быть применены дл  сплавов на основе алюмини  и других легких сплавов, так как при растворении алюмината на ри  в воде получаетс  раствор с силь нощелочной реакцией, что обусловлива ет щелочную коррозию алюмини  и других легких сплавово Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  смесь дл  изготовлени  растворимых стержней, основой которой  вл етс  сульфат магни , а огнеупорным наполнителем  вл етс  вещество на основе окиси магни  „ Смесь содержит св зующее (органическое ). Стержни из этой смеси изготавливают путем прессовани  о Минимальна  ве личина давлени  прессовани  145 кг/см Прессованные стержни спекают в 1 . печи при 500-600 С о Причем, температуру печи повьппают постепенно до тех пор, пока органическое св зукнцее не испаритс , а затем быстро повышают до температуры- спекани . Газопроницаемость стержней обеспечиваетс  за счет выгорани  органического св зующего, а их механические свойства завис т от давлени  прессовани  и температуры спекани  Основным недостатком растворимых стержней, изготовленных из известной смеси,  вл етс  то, что дл  достижени  необходимых механических свойств стержней необходимо в процессе их изготовлени  строго соблюдать технологический режим, особенно температурный режим процесса спекани  Нарушение его приводит к высокой степени усадки стержней, а следовательно, искажению размерной точности стержней и получаемых отливок, уменьшению газопроницаемости стержней, снижению их механической прочности и скорости вымывани  из отливки, а также к образованию в составе стержн  нерастворимого остатка, который может оставатьс  в полости отливки после удалени  стержн . Таким образом, известна  смесь не позвол ет изготовл ть стержни с высокой газопроницаемостью при сохранении их технологических свойство Кроме того, получение стержней из известной смеси требует повьш1ешшх энергозатрат в св зи с необходимостью длительного постепенного повышени  температуры спекани  дл  выжигани  органического св зующего, вход щего в состав смесио Целью изобретени   вл етс  улучшение качества стержней за счет повьш1ени  газопроницаемости смеси. Цель достигаетс  тем, что смесь дл  изготовлени  легкоудал емык стержней , используемых преимущественно при литье цветных металлов и сппавоВу включакица  огнеупорный наполнитель на основе окиси магни , сульфат магни , св зукщее, согласно изобретению, дополнительно содержит коллоидальный графит и азотнокислый кальций, в качестве св зующего - насыщенный водный раствор хлористого кальци  и в качестве огнеупорного наполнител  на Основе окиси магни  смесь содержит магнезит плавленный при следующем созтношении ингредиентов, масо%:

1

.Сульфат магни  5,,0 Насыщенный водный раствор хлористого кальци .5jО-12,О Коллоидальный графит1, Азотнокислый

кальций6,0-45,0

Магнезит плавленныйОстальное Используемый в смеси плавленный магнезит ТУ 14-8-149-75 имеет температуру плавлени  2800°С; сульфат магни  (порошок белого цвета) имеет температуру плавлени  1130 С; насыщенный раствор хлористого кальци  (при 20°С концентраци  составл ет 44 мас„%) температура плавлени  коллоидальный графит - порошок темносеребристого цвета с размером частиц 2j2-,2,7 мкм, температуру сублимации (ОСТ 6-08-429-74); азотнокислый кальций - порошок белого цвета, температуру плавлени  561 С

В данном составе стержневой смеси огнеупорный наполнитель  вл етс  основным компонентом обеспечиваюпщм термостойкость стержней, сульфат магни  в указанных количествах  вл етс  добавкой, стабилизирующей степень деформации стержней в сыром состо нии; насыщенный водный раствор хлористого кальци  обеспечивает прочность стержней; ..коллоидальный графит  вл етс  добавкой, обеспечивающей повьппение газопроницаемости изготавливаемых i стержней; азотнокислый кальций  вл етс  окислителемо

Благодар  дополнительному химическому взаимодействию между твердой и жидкой фазой смеси, происходит: упрочнение стержней

MgS04 + CaCl2 - MgCl2+ CaSQ.

В результате этой обменной реакции ввдел етс  гипс, который упрочн ет стержень

Кроме того, при 500-600 С npoHCXOf

дит диссоциаци  азотнокислого-каль-:

ци  и окисление углерода по уравне-;

нию:

2Ca(NO) + iCOj, + 2СаО

В результате этой реакции окисленный углерод выдел етс  в виде уг-; лекислого газа, порциальное давле- ; кие которого больше атмосферного, за

счет чего происходит самопроизвольное удаление его из объема стержн  с образованием открытых микропор на поверхности стержн  о

Соотношение компонентов в смеси  вл етс  оптимальным. При содержании сульфата магни  менее 5 маСо% не обеспечиваетс  прочность стержней- при Q изготовлении, а при содержании его более 23 мас.% затрудн етс  удаление стержней. При содержании насыщенного водного раствора хлористого кальци  менее 5 масо% смесь малоподвижна,что 5 затрудн ет формообразование стержней, при содержании его более 12 масо% снижаетс  прочность стержней При содержании коллоидального графита менее 1 масо% не обеспечиваетс  высока  20 газопроницаемость стержней, при содержаний его более 6 масв% снижаетс  прочность стержней При содержании азотнокислого кальци  менее 6 маСо% не обеспечиваетс  высока  газопрони25 цаемость стержней, при содержании его более 45 мас.% газопроницаемость стержней резко снижаетс ,,в св зи с образованием избытка расплавленного азотнокислого кальци , заполн ющего 30 образование ранее микропоры

Дл  получени  смеси бьши подготовлены три варианта содержани  компонентов I, 2, 3, в которых в качест ве св зук цего используют насыщенный ,t раствор хлористого кальци , в качестве огнеупорного наполнител  - плав ленньй магнезит

Составы смесей по изобретению (№ 1-3) и известному решению приве- 40 дены в табл.1.

Стержни изготовл ют следующим образом

Порошкообразные материалы (плавленный магнезит, сульфат магни , кол5 лоидальный графит) в указанных количествах смешивают и добавл ют предва ритепьно подготовленный насыщенный водный раствор хлористого кальци , смешанный с порошком азотнокислого 0 кальци  из расчета получени  полусухой нли пластичной массыо Полученную суспензию запрессовывают в подогретые до 70-80.С пресс-форМ) к вцдерживают при этой температуре в течение 5 мин, затем стержни-сырцы извлекают и сушат в слое силикагел  при 70-150с в течение 3-6 ч, после чего готовые стержни подвергают последующему нагреву до 500-600 с в течение

;1 Чо Последнюю операцию нагрева можно исключить при литье по выплавл емым модел м, так как данньй процесс предусматривает высокотемпературный обжиг форм перед заливкой металла

Были проведены испытани  специальных образцов по определению газопроницаемости стержней, изготовленны из смеси согласно изобретению и известной смеси о.

Оценку газопроницаемости производ т прибором 042м, Фиксацию образцов в гильзе осуществл ют с помощью пневматической резиновой диафрагмЫс

Газопроницаемость определ ют по формуле:

К -pf

где К - газопроницаемость;. Р - давление по манометру в момент прохождени  колоколом отметки ГООО (см.воДоСТо)J Т - врем  опускани  колокола от

момента прохождени  отметки 2000, мино

Гигроскопичность определ лась взвешиванием образцов после изготовлени  и после хранени  в течение суток в эксикаторе над насыщенным раст

ВОрОМо

Результаты испытаний составов смесей приведены а табло2а

Из приведенных в табЛс2 данных следует, что прочность стержней на сжатие, изготовленных из сопоставл емых смесей, и их чистота поверхности существенно не отли аютс , в то врем  как газопроницаемость стержней, изготовленных из известной смеси, отсутствуете Последнее обсто тельство обусловливает снижение качества получаемых отливок, а именно: отливки имеют дефекты в виде газовых пузырейо

Реализаци  изобретени  позволит обеспечить высокое качество отливок за счет исключени  газовых дефектов, что обусловлено тем, что смесь имеет хорошую газощ)оницаемость при сохранении на требуемом уровне основных ее технологических свойство

Кроме того, за счет того, что дл . отвер здени  смеси, согласно изобретению , достаточиа температура 70-80 С с последующим обжигом 500-600 С, а при литье, получаемом по выплавл емым модел м, без обжига, то имеет место и снижение энергозатрат на получаемые стержни.

Таблица 1

и 396110

Таблица 2

0,3

20 35 70 70 0,2 0.1

1150

Отсутствует 1170 ОтсутстР 20 вует 1175 Р 2,5

.Отсутствует 5 1155 Р 40

Claims (1)

1. СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛЕГКОУДАЛЯЕМЫХ СТЕРЖНЕЙ, используемых преимущественно при литье цветных металлов и сплавов, включающая огнеупорный наполнитель на основе окиси магния, сульфат магния, связующее, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества стержней за счет повышения газопроницаемости смеси, она дополнительно содержит коллоидальный графит и азотнокислый кальций, в качестве связующего - насыщенный водный раствор хлористого кальция и в качестве огнеупорного наполнителя на основе окиси магния смесь содержит магнезит плавленный при следующем соотношении ингредиентов, мас»%:

   Сульфат магния 5,0-23,0 Насыщенный вод- ный раствор хло- ристого кальция 5,0-12,0 Коллоидальный графит 1,0-6,0 Азотнокислый кальций 6,0-45,0 Магнезит плав- £ ленный Остальное IS