SU1163959A1 - Смесь дл изготовлени литейных керамических форм и стержней - Google Patents

Abstract

CMEtb ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, используема  преимущественно дл  получени  отливок со специальными свойствами в поверхностном слое, .. включающа  этилсиликатное св зующее, огнеупорный наполнитель, гелеобразователь и микролегирующую технологическую добавку, отличающа с   тем, что, с целью повьшени  . стойкости отливок и точности их изготовлени , смесь содержит в качестве микролегирующей технологической добавки молибдат кальци  при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Этилсиликатное св зующее9-25 Молибдат кальци  10-30 Гелеобразователь 0,25-2,00 (Л Огнеупорный наполнитель Остальное

Description

Од 00 09

сл

С0 Изобретение относитс  к литейному производству, а именно к составам смесей дл  изготовлени  керамических форм и стержней по разовым и посто нным модел м в производстве точных отливок. Одним из важных направлений в пр изводстве точных отливок  вл етс  придание им специальных свойств в поверхностном слое непосредственно через контакт и взаимодействие жидкого металла отливки с формой или стержнем. Это особенно важно при из готовлении точных отливок типа штам пов, пресс-форм, инструмента и т.д. и придании р.абочим литым поверхност м данных отливок повышенной прочности , износостойкости при различных температурах. Цель изобретени  - повышение сто точноСти их изгокости отливок и товлени . Поставленна  цель достигаетс  тейных керамических форм и стержней используема  преимущественно дл  по лучени  отливок со специальными свойствами в поверхностном слое, включающа  этилсиликатное св зующее огнеупорный наполнитель, гелербразователь и микролегирующую технологическую добавку, содержит в качест ве микролегирующей технологической добавки молибдат кальци  при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Этилсиликатное св зующее 9-25 Молибдат кальци  10-30 Гелеобразователь 0,25-2,0 Огнеупорный наполнитель Остально Сущность изобретени  заключаетс  в том, что молибдат кальци  (ОСТ 48 16-72, маркиМДК-1 Ш1иМДК-2,в составе керамической одновременн  вл етс  и огнеупорным наполнителем (Тг,д 1 700 с) и минирелизатором, пов шающим термостойкость керамики и точность отливки,и поверхностным микролегирующим компонентом, повышающим стойкость отливок. В литейной керамической форме процесс поверхностного микролегировани  молибденом отливки протекает одновременно с процессом кристаллизадаи жидкой стали. Процесс микролегировани  не требует специального оборудовани , дополнительной обработки при высоких температурах и увеличени  технологического цикла изготовлени  отливок. В смеситель с вращением винта П 2000 об/мин заливают расчетное количество св зующего - гидролизованного раствора этилсиликата. Огнеупорный наполнитель, состо щий из кварцевого песка 1 КОЗ 15 и пылевидного наполнител  (пылевидного кварца ПК, циркона, корунда и др.) в соотношени х 1:3, а также расчетное количество молибдата кальци  (пьшевидного 1 совместно засыпают в емкость мешалки со св зующим.Суммарное количество огнеупорного наполнител  засыпают порци ми в смеситель и перемешивают 5-10-мин. В качестве гелеобразовател  (отвердител  смеси) примен ют 50%-ный водный триэтаноламйн , 40%-ный прлиэтилсилазан МСН-7 в толуоле и др. Количество примен емого гелеобразовател  (0,25-2,0%) определ ет врем  твердени  смеси в пределах 5-15 мин. Расчетное количество гелеобразовател  ввод т в однородную , перемешиваемую в смесителе смесь и после ее кратковременного (1-2 мин ) смешени  расходуют. Смесь заливают в стержневые  щики или на модели Сс опоками). После твердени  смеси из полученных стержней или форм извлекают оснастку (ст.  щики, модели) и подвергают их последующему прокаливанию при 900 С. Керамические стержни (в комбинированных формах) и отдельные керамические формы заливают металлом при 1570-1600С. Пример I. Гидролизованный этилсиликат заливают в смеситель. Огнеупорный наполнитель, включающий, мас.%: кварцевый песок 31, цирконовый порошок 50, молибдат кальци  .10, загружают порци ми в смеситель и перемешивают 5-10, минi. Добавл ют 0,25 мас.% гелеобразовател  t40%-Horo раствора метилсилазана в толуолеj и после 2-3 мин перемешивани  смесь готова к применению. Врем  твердени  смеси 12-15 мин. Пример 2. 17 мас.% гидролизованного этилсиликата заливают в смеситель. Огнеупорный наполнитель,. состо пщй из, мас.%: кварцевый песок 23,пьшевидньш кварц 40 jмолибдат кальци  20,загружают порци ми в смеси-. тель и перемешивают 5-6 мин. Добавл ют 1,0 мас.% гелеобразовател  40%-ного раствора метилсилазана в толуоле и после 1-2 мин перемёошвани  смесь готова к применению. Врем твердени  смеси 8-10 мин. Пример 3. Гидролизованный этилсиликат (25 мас.%) заливают в смеситель. Огнеупорный наполнитель, включающий, мас.%: кварцевый песок пылевидный кварц 25, молибдат кальци  30, загружают порци ми в смеситель и перемешивают 4-5 мин. Добавл ют 2,0 мас.% гелеобразовател  40% ного раствора метилсилазана в тодуо ле и после перемешивани  1-2 мин смесь готова к применению, врем  тв дени  3-5 мин. В табл. 1 приведены предлагаемые (2-4) и известньй (1) составы. В табл. 2 приведены физико-механ ческие и технологические свойства смеси и отливки. Выбор рекомендованных граничных значений состава см€си определ етс  следующими соображени ми, вытекающи ми из результатов исследовани  физико-механических и технологических свойств смеси составов 1-4(табл. 2 Обогащение поверхности молибдено на глубину 56 мкм обеспечиваетс  со держанием молибдата кальци  в соста ве керамики 10%. При меньщих его содержани х в смеси глубина микроле гировани  уменьшаетс , следовательн возникает опасность его исчезновени в процессе последующей доводки рабо чей поверхности отливки полировкой или шлифовкой.Верхний предел содержани  молибдата кальци  в смеси, равный 30%, . ограничен экономическими соображени ми , так как приводит к удорожани смеси. Следует считать содержание молиб дата кальци  с содержанием 20% оптимальным . Молибдат кальци  удобен в применении в виде керамической смеси (тонкоизмельченного порошка). Его плотность (о 3,8-4,2) соизмерима с плотност ми других огнеупорных компонентов (кремнезем, глинозем, корунд и т.д.), что очень важно при получении однородной массы при приготовлении без ее расслоени . : При температурах прокаливани  900 С молибдат кальци  в составе керамики находитс  в вцде соединени , состо щего из окислов СаО МоОз. Будучи очень активным (tioOt разлагаетс  при ), молибден в контактном слое металл-форма легко восстанавливаетс  железом из его окислов и обогащает поверхность стали. Как карбидообразующий злемент с высокой диффузионной подвижностью атомов и высокой растворимостью в железе , молибден вьщел ет в поверхностном слое отливки карбиды МсуС, обладающие крайне тонкой дисперсностью. Последние оказывают существенное вли ние на поведение отливки при длительной работе в услови х высоких температур (штампы, пресс-формы, инструмент и т.д.). Легирование стали молибденом делает ее малочувствительной к перегреву. Известно, что по вли нию на жаростойкость стали молибден превосходит все известные легирующие элементы. Как показали практические данные, при изготовлении отливок штампов из стали 5ХНВ с применением керамики, включающим молибдат кальци , Увеличиваетс  стойкость штампов в среднем на 30% (табл. 2). Кроме того, благодар  обогащению молибденом поверхностных слоев отливки затрудн етс  образование ЯеО,, вследствие образовани  MoGj., т.е. молибден повьш1ает окалиностойкость. Окисленность поверхности отливки в контактном слое металл-форма снижаетс . Последнее исключительно важ но дл  получени  точных рабочих поверхностей отливок со сложным рельефом без механической обработки. Чистота поверхности отливок.повыша-. етс  при применении предлагаемого состава с R 30-40 до 20-10 (табл.2). Снижение окислени  жидкого металла в пограничном слое металл-форма уменьшает краевой угол смачивани  металла с формой и способствует получению менее шероховатой поверхности отливок. Наличие в молибдате кальци  окислов СаО, обладающих значительной химической прочностью при высокой температуре, создает благопри тные услови  дл  формировани  чистой поверхности отливки. Прокаливание керамики при высоких температурах (900с и вьш1е не исключает взаимодействи  Мо и МоОз с тонкодиспергированным (активным) кремнеземом св зующего этилсиликата в присутствии минерализатора СаО и образовани  тугоплавких соединений Мо SiOj . Последние в сочетании с образующимис  при температурах прокаливани  900с термостойких соединений СаО SVOj. (волостанит) повышают температуру деформации керамики выше 1200°С (табл. 2) и следовательно, размерную точность отливок.

Прочность керамики по предлагаемому составу составл ет 8,8-11 ,8 МПа (90-120 кг/см на изгиб. Данные значени  прочности вполне удовлетвор ют требовани м технологии, так как по установившимс  на практике данным прочности 5,85 МПа (60 кг/см ) вполне достаточно дл  получени  сложных керамических форм и стержней с минимальными их дефектами (брак стержней и форм по слому не более 5%)),

Таким образом, при использовании предлагаемого керамического состава содержащего молибдат кальци , на 30% увеличиваетс  стойкость литого издели  при высоких температурах,

улучшаетс  чистота поверхности литых изделий и их. точность, сокращаетс  врем  на технологический процесс. Предлагаемый состав позвол ет сократить себестоимость точного лить  на

20%. Условно-годова  экономи  от применени  смеси при изготовлении штамповой оснастки составл ет 50,0 тыс. руб.

Таблица 1

Этилсиликатное св зующее Карбид бора Огнеупорный наполнитель

Прочность керамики на изгиб при температурах прокаливани , Мпа (кгс/см)

1050С 900С

25

17

Остальное Остальное Остальное

Таблица 2

26,4(270) 14,7(250)

8,8(90) 10,3(105) 11,8

С120

Физико-механические и технологические свойства смесей и отливок

Температура разм гчени  (деформации ) керамики, вли юща  на точность отливок, С

Шероховатость отливки, R ,

мкм

Врем  борировани  отливок в керамической форме при 800 С

Глубина боридного сло  в отливке , мкм

Глубина поверхностного сло  отливке микролегированного молибденом, мкм

Ст ойкость литого штампа из сли 5ХНВ

при гор чей штамповке

при , шт.

Седиментационйа  устойчивост ( врем , в течение которого смесь расслаиваетс  по составл ющим И требует дополнительного перемещени )

8

Продолжение табл. 2

Показатели дл  составов 2

1300

1300

1200.

10

12-15

14-20

170

90

56

6000-6800 30-35

45-55

40-45

Claims (1)

1. СМЕ& ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, используемая преимущественно для по лучения отливок со специальными свойствами в поверхностном слое, . включающая этилсиликатное связующее, огнеупорный наполнитель, гелеобразователь и микролегирующую технологическую добавку, отличающая с я тем, что, с целью повышения . стойкости отливок и точности их из готовления, смесь содержит в качестве микролегирующей технологической добавки молибдат кальция при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Этилсиликатное связующее

   Молибдат кальция Гелеобразователь Огнеупорный наполнитель

   9-25

   10-30 0,25-2,00

   Остальное