UA56175C2 - Композиція, придатна для виготовлення гільз та інших елементів додатків і ливників для ливарних форм (варіанти), спосіб виготовлення гільз та інших елементів додатків та ливників для ливарних форм (варіанти), гільза для ливарних форм - Google Patents

Abstract

Гільзи та елементи додатків і ливників, ізоляційні або екзотермічні, одержують шляхом ручного або машинного формування з композиції, яка містить алюмосилікатні порожнисті мікрокульки із вмістом оксиду алюмінію менше ніж 38 % (мас.), зв'язувальну речовину і факультативні присадки у неволокнистій формі. Залежно від густини мікрокульок можуть бути одержані придатні композиції для виготовлення гільз ізоляційних або екзотермічних елементів додатків і ливників. Одержані гільзи мають високу точність зовнішніх і внутрішніх розмірів і можуть бути прикріплені до ливарної форми після їх виготовлення без додаткових маніпуляцій з ними вручну або автоматично. Зазначені гільзи можуть бути застосовані при виготовленні деталей з чорних і кольорових металів.

Description

Опис винаходу

Цей винахід відноситься до гільз та інших елементів додатків і ливників для ливарних форм, придатних для 2 виготовлення металевих деталей, до способу їх одержання, а також до композицій, придатних для їх виготовлення.

Як відомо, одержання металевих виробів шляхом лиття включає заливання розплавленого металу в форму, тверднення металу завдяки охолодженню і вилучення вилитого виробу з форми шляхом видалення або руйнування форми. 70 Згадані форми можуть бути металевими або виготовленими з сумішей різних матеріалів (кераміки, графітів і, особливо, піску), звичайно піддані отвердінню під впливом зв'язувальних речовин. Як правило, піщані ливарні форми одержують шляхом заповнення прес-форми піском.

Згадані форми повинні мати ливники або канали для сполучення зовнішнього простору з внутрішньою порожниною, через які заливають розплавлений метал у ливарну форму. Крім того, з огляду на усадку металу 19 при охолодженні, форма повинна мати вертикальні порожнини або додатки, які заповнюються резервним розплавленим металом для утворення додатка, призначеного для компенсування усадки, або стягування, металу.

Призначення додатка полягає в тому, щоб подавати метал для деталі, коли її середина "просідає", тому метал у додатку треба тримати в рідкому стані довший час, ніж метал деталі. З огляду на це канали додатка звичайно "захищають" гільзами, виготовленими з ізотермічних або навіть екзотермічних вогнетривких матеріалів (ізоляційних матеріалів), здатними сповільнювати охолодження металу, який знаходиться у додатках, щоб забезпечити його текучість на той час, коли розпочнеться усадка металу виливка.

Ливники, через які заливають розплавлений метал, також виконані з вогнетривких, ізоляційних або навіть екзотермічних матеріалів зі складом, подібним до складу матеріалу гільз. с 29 Відомі придатні для виготовлення гільз та інших елементів додатків і ливників для ливарних форм Ге) ізоляційні вогнетривкі суміші, які мають ізолювальні властивості і виготовлені з вогнетривкого матеріалу у формі частинок, органічних і/або неорганічних волокон і зв'язувальних речовин.

Відомі також придатні для виготовлення гільз та інших елементів додатків і ливників для ливарних форм екзотермічні вогнетривкі суміші, які мають екзотермічні властивості і містять вогнетривкий о матеріал-наповнювач у формі волокон або частинок, зв'язувальні речовини і, факультативно, присадки, вибрані - серед легко окиснюваних металів і окиснювачів, здатних окиснювати зазначені метали. Додатково, щоб поліпшити чутливість екзотермічної вогнетривкої суміші, до її складу звичайно включають неорганічні фтористі -- флюси. Патенти Великобританії Мо 627678, Мо 774491, Мо 889484 і Мо 939541 розкривають екзотермічні «о вогнетривкі суміші, які містять неорганічні фториди. 3о Крім того, міжнародна заявка МУО 94/23865 розкриває композицію для ливарної форми, яка містить о порожнисті мікрокульки, що містять оксид алюмінію, причому вміст оксиду алюмінію становить щонайменше 4090 (мас.).

Переважну більшість гільз, які застосовують у світі, виготовляють шляхом вакуумного і мокрого формування, « з подальшим висушуванням і полімеризацією відповідних смол при високій температурі, як то описано у патенті З |спанії Мо 8403346. Стандартний процес такого типу включає такі операції: с - суспендування у воді суміші, виготовленої з речовин, що використовуються при виготовленні гільз,

Із» наприклад, алюмосилікатних волокон, алюмінію, оксиду заліза та фенольних смол або, альтернативно, суміші, приготованої з крем'янистих пісків, алюмінієвого шлаку, целюлози, алюмінію та фенольних смол; - всмоктування зазначеної водної суспензії за допомогою вакууму через зовнішню і внутрішню форми; і - вилучення з форми свіжовиготовленої вологої гільзи і розміщення її на піддоні, який потім уміщують у і-й сушильну піч, де він залишається впродовж 2-4 год при температурі приблизно 200"С; після чого гільзі дають

Ге»! охолонути.

У деяких випадках не весь алюмосилікатний вихідний матеріал перебуває у формі волокон, оскільки частина - його може бути замінена порожнистими мікрокульками із зазначеного алюмосилікатного матеріалу з метою -і 20 зменшення необхідної кількості матеріалу і зниження вартості готового виробу. У таких випадках ці мікрокульки використовують як присадкову складову. сл Цей процес дозволяє одержати ізоляційні або екзотермічні гільзи, але має численні недоліки, серед яких можна назвати такі: - неможливість одержати гільзи з достатньою точністю зовнішніх розмірів, оскільки всмоктування суміші 29 через форму дає високу точність щодо внутрішньої поверхні гільзи (тієї, що перебуває у контакті з зазначеною

ГФ) формою), але не щодо іншої поверхні. Через цю неточність зовнішній обрис гільзи не збігається розмірами із внутрішньою порожниною каналу додатка, через що часто виникають серйозні проблеми при розміщенні і о закріпленні гільзи. Розміри важко дотримати навіть у разі застосування подвійної форми, оскільки потім працюють із гільзою, яка знаходиться у вологому стані. З урахуванням цього були створені методики для 60 уміщення гільз у місця, де вони мають бути встановлені, такі, наприклад, як розкрита у патенті Німеччини Мо 29233930; - процес потребує тривалого виробничого часу; - є проблеми з гомогенізацією композицій; - процес не дозволяє швидко вносити зміни у композиції; бо - процес створює певні загрози під час виробництва і забруднює стічні води; і

- матеріали, що їх застосовують у формі волокон, можуть викликати у операторів алергічні патології, такі як зуд і подразнення шкіри та слизових оболонок.

Інший технологічний процес виготовлення гільз включає змішування піску, екзотермічних матеріалів і спеціальних смол, наприклад, суміші силікату натрію і лужного або новолачного феноло-альдегідного полімеру і подальше формування отриманої суміші ручним способом або за допомогою стиснутого повітря. При застосуванні цього технологічного процесу можуть бути одержані деталі з високою розмірною точністю як щодо зовнішніх, так і щодо внутрішніх розмірів, з екзотермічними властивостями, але - ні в якому разі не з ізоляційними властивостями. Хоч цей технологічний процес простіший, ніж згаданий мокрий спосіб, його /о застосування досить обмежене, оскільки, з одного боку, неможливо одержати гільзи з ізоляційними властивостями, а з другого боку - одержані гільзи є надзвичайно гігроскопічними.

Нарешті, заявка МУО 94/23865 розкриває придатну для формування за допомогою стиснутого повітря композицію на основі алюмосилікатних порожнистих мікрокульок. Проте вимагається, щоб вміст оксиду алюмінію в них перевищував 4095, що робить непридатною значну частину відповідного побічного продукту, тому що дуже /5 Велика частка алюмосилікатних порожнистих мікрокульок, що виникають як побічний продукт технологічних процесів, має вміст оксиду алюмінію менше ніж 4095 (мас.).

Отже, слід визнати, що існує процес виготовлення гільз мокрим способом і вакуумним формуванням, який дозволяє одержати гільзи, що мають ізоляційні або екзотермічні властивості, хоч і з розмірною неточністю, застосування яких пов'язане з численними проблемами, і, з другого боку, існує простіший технологічний процес

Виготовлення гільз сухим способом із формуванням ручним методом або за допомогою стиснутого повітря, хоч він дозволяє одержувати гільзи, що мають лише екзотермічні властивості, але не ізоляційні, зате з високою розмірною точністю.

Було б дуже бажано мати гільзи та інші елементи додатків і ливників з ізоляційними або екзотермічними властивостями, які відрізнялися б високою розмірною точністю і які, при цьому, можна було б виготовляти сч ов простим способом, що був би вільним від вищезазначених недоліків відомих способів. Цей винахід пропонує вирішення зазначених проблем, яке передбачає застосування вогнетривкого матеріалу, такого як алюмосилікат, і)

У формі порожнистих мікрокульок із вмістом оксиду алюмінію менше ніж 3895 (мас.), у складі композиції, придатної для виготовлення зазначених гільз та інших елементів додатків і ливників для ливарних форм.

Відповідно, предметом цього винаходу є застосування алюмосилікатних порожнистих мікрокульок із вмістом ю зо оксиду алюмінію менше ніж 3890 (мас.) як складової частини композиції, вільної від вогнетривкого, ізоляційного або екзотермічного матеріалу у формі волокон і придатної для виготовлення гільз та інших елементів додатків і - ливників для ливарних форм, ізоляційних або екзотермічних. «-

Іншим предметом цього винаходу є композиція, придатна для виготовлення гільз та інших елементів додатків і ливників для ливарних форм, яка містить алюмосилікатні порожнисті мікрокульки із вмістом оксиду алюмінію ісе)

Зв менше ніж 3895 (мас.), зв'язувальну речовину і факультативні присадки. Гільзи та інші елементи додатків і ю ливників для ливарних форм, виготовлені зі згаданої вище композиції, яка може бути ізоляційною або екзотермічною, а також способи їх виготовлення, також є предметами цього винаходу.

З іншого боку, промисловий досвід щодо лиття з чавуну з кулястим графітом показує, що у виробах із вмістом кремнію, що дорівнює або перевищує 2,895, товщиною понад 2Омм і вмістом фтору у сирій « 770 Фформувальній суміші понад 300 млн"! (часток на мільйон) відбувається реакція, яка зумовлює утворення у - с деталях білястих пор, що робить їх непридатними до використання. й Фтор, що зумовлює відбраковування деталей, може походити з бентоніту, з води або піску, але здебільшого "» його джерелом є фторвмісні сполуки, що використовуються у композиції для виготовлення екзотермічних гільз, через що, коли такі гільзи застосовуються тривалий час, багаторазове використання сирої формовочної суміші

Може призвести до накопичення у ній фтору у кількостях, що досягатимуть неприйнятного рівня. ос Отже, було б дуже бажано, щоб гільзи та інші екзотермічні елементи для лиття з чавуну з кулястим графітом не вносили фтору, або щоб це внесення фтору було значно меншим. Цей винахід пропонує вирішення б зазначеної проблеми, передбачаючи використання при виготовленні гільз та екзотермічних елементів додатків і - ливників для лиття з чавуну з кулястим графітом вставки, у складі якої є неорганічний фтористий флюс і яку закріпляють у певному місці зазначених гільз і елементів.

Ше Відповідно, ще одним предметом цього винаходу є спосіб виготовлення гільз та екзотермічних елементів сл додатків і ливників, придатних для лиття з чавуну з кулястим графітом, який включає формування і закріплення вставки, виготовленої з неорганічного фтористого флюсу, на заготовці зазначеної гільзи або зазначеного елемента, сформованій з композиції, приготованої з алюмосилікатних порожнистих мікрокульок із вмістом оксиду алюмінію менше ніж 3895 (мас.), зв'язувальної речовини і факультативних присадок.

Стислий опис креслень о На Фіг. 1 показано варіант виготовлення металевого виробу шляхом лиття, а також головні елементи, що ко використовуються в цьому процесі. Як можна побачити, на цій фігурі зображений типовий приклад традиційного процесу виливання деталі (1), в процесі виливання якої використані верхня гільза (2) і бічна гільза (3), бо ливник (4) і його фільтр (5). Деталь (1) при охолодженні дає усадку, поглинаючи метал із гільз (2) і (3), які, щоб забезпечити протікання металу до виливка, мають містити у собі зазначений метал у рідкому стані, оскільки інакше вони не будуть здатні надавати метал, потрібний для деталі під час її охолодження.

Як відомо, коли гільзу не застосовують, охолодження металу відбувається надзвичайно швидко, у порівнянні з випадком, коли гільзу застосовують. При цьому чим більша товщина гільзи, тим повільніше йде охолодження. 65 На Фіг. 2 показано варіант виконання екзотермічної гільзи, придатної для лиття з чавуну з кулястим графітом; в нижній частині закріплено вставку, що містить неорганічний фтористий флюс.

Докладний опис винаходу

Цей винахід пропонує композицію, придатну для виготовлення гільз та інших елементів додатків і ливників для ливарних форм як ізоляційних, так і екзотермічних, яка містить алюмосилікатні порожнисті мікрокульки із вмістом оксиду алюмінію менше ніж 38905 (мас.), у варіанті, якому віддається перевага, - від 2095 (мас.) до 3890 (мас.), зв'язувальну речовину і факультативні присадки у неволокнистій формі, вибрані із групи, яка складається з окиснюваних металів, окиснювачів і неорганічних фтористих флюсів. Зазначена композиція не містить аніякого вогнетривкого матеріалу у формі волокон.

Алюмосилікатні порожнисті мікрокульки (АІ203-5102), які можуть бути використані у цьому винаході, мають 7/0 Вміст оксиду алюмінію менше ніж 3895 (мас.), у варіанті, якому віддається перевага, - від 2095 (мас.) до 3890 (мас.), діаметр - до Змм і, у загальному випадку, довільну товщину стінки. Проте у варіанті втілення винаходу, якому віддається перевага, використовуються алюмосилікатні порожнисті мікрокульки з середнім діаметром менше 1мм і товщиною стінки приблизно 1095 від діаметра кульки.

Алюмосилікатні порожнисті мікрокульки, що їх можна використати для застосування у цьому винаході, із 7/5 Вмістом оксиду алюмінію менше ніж 3895 (мас.), є наявними на ринку.

Залежно, головним чином, від густини порожнистих мікрокульок, можуть бути одержані придатні композиції для виготовлення гільз та інших елементів додатків і ливників для ізоляційних або екзотермічних ливарних форм. Так, чим нижча густина порожнистих мікрокульок, тим вища ізолювальна здатність одержаної гільзи, тоді як мікрокульки з більшою густиною відповідають меншій ізолювальній здатності. ІНШИЙ важливий фактор для вибору порожнистих мікрокульок -- це їх питома поверхня, оскільки чим вона менша, тим меншою буде витрата зв'язувальної речовини (смоли) і, відповідно, тим меншою буде загальна собівартість гільз та інших елементів додатків і ливників, і тим меншим буде виділення газів.

Як зв'язувальна речовина може бути використана смола будь-якого типу як тверда, так і рідка, така, що полімеризується із відповідним каталізатором після формування композиції у гарячій матриці, у холодній сч матриці, або ж шляхом самотверднення. Наприклад, для випадку тверднення у холодній матриці можуть бути використані фенолуретанові смоли, що активуються амінами (газоподібними), епоксіакрилові смоли, що і) активуються 5О 25 (газоподібним), лужні фенольні смоли, що активуються СО 5 або метилформіатом (газоподібним) і натрієві силікатні смоли, що активуються СО». Для випадку тверднення у гарячій матриці можуть бути використані фурилові, фенольні і новолачні смоли, що активуються відповідними каталізаторами. ю зо При самотвердненні (з ручним заповненням форми для одержання порожнистої деталі) можуть бути використані силікатні смоли (наприклад, силікат натрію), що активуються складним ефіром, який діє як каталізатор, алкідні - смоли, що активуються уретаном, фурилові або фенольні смоли, що активуються кислотним каталізатором, «- фенольно-лужні смоли, що активуються складним ефіром, фенольні смоли, що активуються уретаном, і фосфатні смоли, що активуються оксидами металів. Хоча всі зазначені зв'язувальні речовини придатні для ісе)

З5 Виготовлення, згідно з цим винаходом, гільз та інших елементів додатків і ливників, екзотермічних або ю ізоляційних, проведені випробування дозволили рекомендувати, з точки зору вартості, міцності, механічних характеристик і розмірної точності, фенолуретанові смоли, що активуються аміном (газоподібним), і епоксіакрилові смоли, що активуються 505 (газоподібним).

Композиція згідно з цим винаходом може містити факультативні присадки у неволокнистій формі, вибрані із «

Групи, яка складається з окиснюваних металів, окиснювачів і неорганічних фтористих флюсів. з с Як окиснювані метали можуть бути використані алюміній, магній і кремній, у варіанті, якому віддається перевага, - алюміній. Як окиснювачі можуть бути використані солі лужних і лужноземельних металів, наприклад, ;» нітрати, хлорати, а також перманганати лужних і лужноземельних металів і оксиди металів, наприклад, оксиди заліза і марганцю, у варіанті, якому віддається перевага, - оксиди заліза. Як неорганічні фтористі флюси

Можуть бути використані кріоліт (МазАїІЕв), тетрафториди алюмінію і калію і гексафториди алюмінію і калію, у с варіанті, якому віддається перевага, - кріоліт.

Типова композиція згідно з цим винаходом містить алюмосилікатні порожнисті мікрокульки із вмістом оксиду

Ме. алюмінію від 2095 (мас.) до 3895 (мас.), алюміній, оксид заліза і кріоліт. У цьому випадку, коли у ливарну - форму заливають розплавлений метал, наприклад, сталь, розпочинається екзотермічна реакція і, як результат, починається окиснення алюмінію з утворенням додаткового оксиду алюмінію, який, додаючись до оксиду ш- алюмінію, вже наявного в алюмосилікатних порожнистих мікрокульках, поліпшує вогнетривкі характеристики сп гільзи і будь-якого іншого елемента додатка або ливника. Завдяки цьому можуть бути використані алюмосилікатні порожнисті мікрокульки з низьким вмістом оксиду алюмінію (менше ніж 3895 (мас.)), замість тих, що їх рекомендує відомий аналог (із вмістом оксиду алюмінію понад 40905 (мас.), заявка М/О 94/23865); такі ов Мікрокульки раніше не використовувалися як вогнетривкі речовини у виробництві гільз та інших елементів додатків або ливників через низький вміст оксиду алюмінію. Крім того, зазначені мікрокульки з низьким вмістом (Ф) оксиду алюмінію дешевші, ніж мікрокульки з більшим вмістом оксиду алюмінію, завдяки чому їх використання дає ка подвійну користь: забезпечується застосування побічного продукту, що надходить здебільшого із теплових електростанцій, і зменшується собівартість гільз та інших елементів додатків або ливників. во Композиції згідно з цим винаходом придатні для виготовлення гільз та інших елементів додатків і ливників для ливарних форм, ізоляційних або екзотермічних. Типова композиція, придатна для виготовлення гільз і екзотермічних елементів, позначена тут як "Композиція ||". "Композиція ||" (екзотермічна)

Складові 95 (мас.) бо пИще не ! п

Алюмосилікатні порожнисті мікрокульки (вміст оксиду алюмінію від 2095 (мас.) до 3895 (мас.)) 10-9095

Алюміній (порошок або гранули) 7-А090

Зв'язувальна речовина 1-1095

Додатково, але не обов'язково, композиція || може містити до 595 (мас.) неорганічного фтористого флюсу, 9 такого як кріоліт, і до 1095 (мас.) окиснювача, такого як оксид заліза або перманганат калію.

Типова композиція, прийнятна для виготовлення гільз і ізоляційних елементів додатків і ливників, позначена тут як "Композиція (ІЦ". "Композиція (Ц|" (ізоляційна)

Складові Уо(мас.)

Алюмосилікатні порожнисті мікрокульки (вміст оксиду алюмінію від 2095 (мас.) до 3895 (мас.)) 85-9995

Алюміній (гранули) 0-10965

Зв'язувальна речовина 1-1095

Композиції, запропоновані цим винаходом, можуть бути легко приготовлені шляхом змішування їх складових частин до повної гомогенізації.

Гільзи та елементи додатків і ливників згідно з цим винаходом можуть бути виготовлені або автоматично (шляхом вдування запропонованої цим винаходом композиції за допомогою стиснутого повітря), або ж методом формування з самотвердненням (ручне формування) у тих випадках, коли невеликі обсяги виробництва не виправдовують інвестицій в обладнання.

Цей винахід також пропонує спосіб виготовлення гільз та елементів додатків і ливників для ливарних форм, ізоляційних або екзотермічних, який використовує одну з раніше описаних композицій згідно з цим винаходом як вихідний матеріал і включає або ручне формування зазначеної композиції, або формування за допомогою звичайної машини, що використовує стиснуте повітря, здійснення полімеризації використаної смоли шляхом с додавання відповідного каталізатора, і одержання гільзи за короткий проміжок часу, як правило - приблизно за ге) кілька секунд. Розмірна точність, що забезпечується цим способом, набагато вища, ніж точність, яку дають традиційні способи формування, що дозволяє вважати зазначені гільзи і елементи точними і, отже, такими, що можуть бути після виготовлення легко прикріплені до ливарної форми без здійснення з ними додаткових маніпуляцій як вручну, так і автоматично. о

Спосіб згідно з цим винаходом включає формування композиції, у якій вогнетривкий матеріал (алюмосилікат) че міститься у формі порожнистих мікрокульок (замість волокон) і до якої можна додати смоли будь-якого типу.

Використання неволокнистих твердих матеріалів дозволяє одержати гомогенну композицію в сухому стані, що - уможливлює одержання формуванням за допомогою стиснутого повітря за короткий проміжок часу виробів з Ге) бездоганною точністю внутрішніх і зовнішніх розмірів.

Зо Цей спосіб дозволяє виготовляти гільзи та елементи додатків і ливників для ливарних форм, ізоляційні або о екзотермічні, з використанням у кожному випадку конкретної придатної композиції, варіюючи лише густину мікрокульок, так що чим нижчою є їх густина, тим більшою буде ізолювальна здатність одержаного виробу.

Спосіб також дозволяє використання мікрокульок з малою питомою поверхнею, завдяки чому витрата « зв'язувальної речовини буде меншою і, відповідно, зменшується собівартість гільз.

Коли необхідно виготовляти гільзи великого діаметра або гільзи для лиття металу з низькою температурою не) с плавлення (алюмінію), пріоритетне значення має ізолювальна здатність гільзи. З іншого боку, коли необхідно з» виготовляти гільзи малого діаметра або гільзи для лиття металу з високою температурою плавлення, вигідно віддавати перевагу екзотермічній здатності гільзи.

Одна з переваг запропонованого способу полягає в тому, що він дозволяє використовувати будь-які смоли, а не лише смоли певних конкретних типів. Інша важлива перевага цього способу -- завдяки високій точності форми о одержаної гільзи, як зовнішньої, так і внутрішньої, її встановлення у каналі додатка є надзвичайно простим.

Ге») Ще одна додаткова перевага цього способу полягає в тому, що він дозволяє одержувати гільзи, ізоляційні або екзотермічні, швидше і економніше, ніж ті, що їх виготовляють традиційними способами з використанням - волокон і мокрих способів. -І 20 Гільзи та елементи додатків і ливників, що пропонуються цим винаходом, виготовлені шляхом формування за допомогою стиснутого повітря, містять алюмосилікатні порожнисті мікрокульки із вмістом оксиду алюмінію сл менше ніж 38905 (мас.), у варіанті, якому віддається перевага, - від 2095 (мас.) до 3895 (мас.), зв'язувальну речовину, а також факультативні присадки у неволокнистій формі. У загальному випадку зазначені гільзи мають високу розмірну точність, завдяки чому вони після виготовлення можуть бути легко встановлені у ливарну форму 22 без додаткових маніпуляцій з ними, вручну або автоматично.

Ф! Згідно з іншим аспектом цього винаходу пропонуються гільзи та екзотермічні елементи додатків і ливників, придатні для лиття з чавуну з кулястим графітом, які можна назвати "складеними", які вносять мінімальні о кількості фтору, що вивільнюється з запропонованої цим винаходом композиції, придатної для виготовлення зазначених гільз або елементів, і при цьому вільної від неорганічних фтористих флюсів. Для цього готують 60 суміш, яка містить алюмосилікатні порожнисті мікрокульки із вмістом оксиду алюмінію менше ніж 3895 (мас.), У варіанті, якому віддається перевага, - від 2095 (мас.) до 3895 (мас.), і факультативні присадки, вибрані серед окиснюваних металів і окиснювачів, такі, як зазначалося вище, і цю суміш, разом із вибраною зв'язувальною смолою, за допомогою стиснутого повітря вдувають у матрицю, де має бути сформована відповідна гільза або відповідний елемент. Операцію вдування цієї композиції за допомогою стиснутого повітря здійснюють для того, бо щоб закріпити у нижній частині відповідної гільзи або відповідного елемента, у певному місці, вставку, до складу якої входить неорганічний фтористий флюс, яку було вставлено у матрицю перед вдуванням композиції, вільної від неорганічного фтористого флюсу. Зазначена вставка діє як ініціатор екзотермічної реакції. Ця вставка, яку було виготовлено з використанням зв'язувальної речовини, або шляхом формування під тиском чи пресування, виготовляється з суміші окиснюваних металів, окиснювачів і неорганічних фтористих флюсів, які звичайно використовують для виготовленні згаданих вище гільз та інших елементів додатків і ливників, а також, факультативно, з алюмосилікатних порожнистих мікрокульок або інших придатних складових для послаблення або регулювання екзотермічної здатності.

В одному конкретному варіанті втілення, якому віддається перевага, зазначена вставка виконана з суміші на 7/0 основі алюмінію з домішками оксиду заліза і кріоліту, а також, факультативно, з речовиною, що послаблює екзотермічну здатність.

Маса цієї вставки становить від 595 до 2095 від маси зазначеної гільзи або зазначеного елемента.

У зазначених складених гільзах і екзотермічних елементах екзотермічна реакція ініціюється при контактуванні розплавленого металу зі вставкою і швидко та/або у регульований спосіб поширюється на всю 7/5 Гільзу або елемент. Однак вивільнення фтору під час зазначеної реакції є мінімальним, оскільки він вивільнюється виключно з ініціатора екзотермічної реакції. Кількість фтору, що вноситься, при використанні зазначеної вставки зменшується приблизно у 5 разів див. Приклад 21.

На фіг. 2 показана екзотермічна гільза (6), придатна для лиття з чавуну з кулястим графітом, виготовлена з суміші алюмосилікатних порожнистих мікрокульок із вмістом оксиду алюмінію від 2095 (мас.) до 3890 (мас.), окиснюваного металу і окиснювача, яка включає в себе вставку (7), ініціатор екзотермічної реакції, виконану з окиснюваного металу, окиснювача і неорганічного фтористого флюсу.

Відповідно, згідно з одним конкретним варіантом втілення цього винаходу, пропонується спосіб виготовлення гільзи або елемента додатка або ливника для екзотермічних ливарних форм, придатних для лиття з чавуну з кулястим графітом, який включає такі операції: сч - встановлення у матрицю вставки, що діє як ініціатор екзотермічної реакції, виконаної з суміші, яка містить окиснювані метали, окиснювачі і неорганічні фтористі флюси, а також, факультативно, алюмосилікатні і) порожнисті мікрокульки або інші складові для послаблення або регулювання екзотермічної здатності, маса якої становить від 595 до 2095 від загальної маси зазначеної гільзи або зазначеного елемента; і - вдування у зазначену матрицю за допомогою стиснутого повітря суміші алюмосилікатних порожнистих ю зо Мікрокульок, із вмістом оксиду алюмінію менше ніж 3895 (мас.), у варіанті, якому віддається перевага, - від 20905 (мас.) до 3895 (мас.), окиснюваних металів і окиснювачів, разом із зв'язувальною речовиною. Як результат - цієї операції вдування вставка, яка є ініціатором екзотермічної реакції, виявляється частково вмурованою у «- гільзу.

Потім зв'язувальна смола твердне, і сформований виріб звичайними методами вилучають із форми. ісе)

Приклад 1 ю

Одержання гільз

Екзотермічні гільзи і ізоляційні гільзи виготовляють із таких композицій.

Тверді складові екзотермічної суміші

Складові Уо(мас.) « - с Алюмосилікатні порожнисті мікрокулькиг2) (вміст оксиду алюмінію: 20-3895 (мас.)) 5575 й Алюміній?) (металевий порошок) 1696 "» Алюмінійс) (металевий порошок) 1796

Оксид заліза49) 7 о

Кріоліте) БО 1 б а); БО ехіепаозрпегез (Те Р.О). Согрогайоп), абсорбція у маслі (на 100г): 57,5; густина: 0,4г/мл (400кг/м У);

Б); Показник розміру зерна «200; чистота: 9996 АЇ; - с); Гранулометричний склад: «мм; чистота: 96-9995 АЇ; -і 20 94); ЄезОу4; гранулометричний склад: «150мкм; с е); Гранулометричний склад: «бЗмкм; чистота: 9995 2. Тверді складові ізоляційної суміші

Складові 95 (мас.)

Алюмосилікатні порожнисті мікрокульки2) (вміст оксиду алюмінію: 20-3895 (мас.)) 9595 (Ф) Алюміній?) (металевий порошок) 5 іме) 8); БО ехіепдозрпегез (Те Р.О). Согрогайоп), абсорбція у маслі (на 100Гг): 57,5; во густина: 0,4г/мл (400кг/м3); с). Гранулометричний склад: «мм; чистота: 96-9995 АЇ;

Зв'язувальна речовина

В обох випадках використовується суміш фенолуретанових смол Ізосиге 323 (компанія АвзПіапа) і Ізосиге 623 (компанія АзПпіІапа), яка активується каталізатором на основі диметилетиламіну (Ізосиге 702, компанія АзПпІапа), 65 в такому співвідношенні: - 100кг твердих компонентів екзотермічної композиції;

- Зкг Івосиге 323; - Зкг Ігосиге 623; і - 0,Мкг Івосиге 702.

Суміш цих компонентів виготовляють у лопатевому змішувачі, після чого сумішшю "вистрілюють" у металеву форму для одержання порожнистої деталі за допомогою піскострільної машини "Роперворк" ("КорегмогКк") із робочим тиском бкгс/см? (0,6МПа). Коли форма заповнена, через неї пропускають каталізатор (газоподібний), сформована композиція твердіє і стає гільзою за 45с. Потім її виймають із форми, і тепер гільза готова до використання. 70 Механічні характеристики одержаної у такий спосіб гільзи -- твердість, визначена дряпанням, і границя міцності при розтягу - подано у наведеній нижче таблиці: тв'в8н

Після вилучення з форми 85 73(716)

Через 1 год 94 78(765)

Через 48 год 104 73(716)

Через 1 год на повітрі і 48 год при 10095 вологості 41 68(667) де: - ЗН (від англ, зсга(сп Нагапезз) - це твердість, визначена дряпанням; прилад: ОІЄТЕК ОЕТКОЇТ Мо 674 - 5 (від англ, (епзіе вігепд(й) - границя міцності при розтягуванні; значення наведені у кгс (в дужках - у ньютонах) для зразка із площиною 3,5см7.

Щоб дослідити одержані гільзи в роботі, було вилито сталевий куб із довжиною ребра 97мм, із застосуванням звичайних методів лиття. с

Усадка рідкого металу і усадка при твердненні для цього випадку компенсувалася за допомогою циліндричної гільзи діаметром 5Омм і висотою 7Омм, одержаної як описано вище. Ця гільза була обладнана верхньою і) кришкою з того ж матеріалу, що й сама гільза, що зробило непотрібним використання екзотермічного матеріалу.

Зазначений куб має модуль тверднення (М) 1,бсм, і для його живлення необхідно мати додаток із модулем, більшим за 1,бсм. ю зо Геометричний модуль застосованої гільзи (Мт) становить 0,95см, тобто в 1,7 рази менший. Оскільки втягування не досягає куба, можна сказати, що при даних робочих умовах коефіцієнт модульного розширення - (РЕМ) гільзи становить: -

ЕЕМ - М/Мпт : 1,7, інакше кажучи, подібний до РЕМ гільзи, виготовленої мокрим способом із використанням волокон. со

Приклад 2 ю

Виготовлення екзотермічної гільзи із вставкою

Була виготовлена вставка масою 8г у формі зрізаного конуса з розмірами 20мм (2) х ЗОмм (Пп) х 10 мм(2) з використанням зв'язувальної речовини шляхом або формування під тиском чи пресування, з такої композиції:

Складові 95 (мас.) « - с Алюміній (порошок) 7395

Оксид заліза 1695 :з» Кріоліт 1195

Цю вставку розміщено у вибраному місці форми для одержання порожнистої деталі, яка служить для сл що виготовлення екзотермічної гільзи (основної гільзи) шляхом вдування за допомогою стиснутого повітря суміші твердих частинок, що має такий склад: (22) Складові 95 (мас.) - Цю суміш зв'язують сумішшю з З9о (мас.) Івосиге 323 (АвзПіапа) і З9о (мас.) Ізвосиге 623 (АвпІапа). Після вдування через форму пропускають газоподібний Ізосиге 702 (АвПіапа), і, як наслідок, композиція твердіє. -і Як кінцевий результат отримано гільзу загальною масою 113г, зі вставкою масою 8г, яка діятиме як сп "Ініціатор" і запобігатиме або мінімізуватиме застосування кріоліту (із вмістом фтору 5595 (мас.)) у основній гільзі, для мінімізування кількості фтору, що вноситься у формовочну суміш (при її багаторазовому використанні), в якій будуть виливатися деталі із застосуванням зазначеної гільзи. 5 1. Маса основної гільзи: 105г

Внесок фтору від кріоліту: Ог.

ГФ) 2. Маса вставки: 8г

Ге Маса фтору: 8х 0,11 х 0,55 - 0,48г 3. Загальний вміст фтору у гільзі: 0,48г. во Водночас у екзотермічній гільзі, виготовленій згідно із процесом, описаним у прикладі 1, вміст фтору становить 2,585г, тобто приблизно у 5,4 рази більше, через що внесення фтору у сиру формовочну масу при її багаторазовому використанні буде істотно суттєвішим.

Claims (25)

Формула винаходу б5

1. Композиція, придатна для виготовлення екзотермічних гільз та інших елементів додатків і ливників для ливарних форм, яка містить алюмосилікатні порожнисті мікрокульки із вмістом оксиду алюмінію менше ніж 3890 (мас.), зв'язувальну речовину і присадки у неволокнистій формі, для забезпечення екзотермічної здатності.

2. Композиція за п. 1, де вміст оксиду алюмінію у зазначених алюмосилікатних порожнистих мікрокульках становить від 2090 (мас.) до 3895 (мас.).

З. Композиція за п. 1, де зазначені алюмосилікатні порожнисті мікрокульки мають діаметр, що не перевищує З мм.

4. Композиція за п. 1, де зазначена зв'язувальна речовина являє собою смолу, вибрану із групи, до якої 7/0 Входять смоли холодного тверднення, смоли гарячого тверднення і самотвердіючі смоли.

5. Композиція за п. 4, де зазначена зв'язувальна речовина вибрана із групи, до якої входять: - смоли холодного тверднення: фенолуретанові смоли, що активуються амінами, епоксиакрилові смоли, що активуються 50», лужні фенольні смоли, що активуються СО» або метилформіатом, і натрієві силікатні смоли, що активуються СО»; - смоли гарячого тверднення: фурилові, фенольні і новолачні смоли; і - самотвердіючі смоли: силікатні смоли, що активуються складним ефіром, алкідні смоли, що активуються уретаном, фурилові або фенольні смоли, що активуються кислотним каталізатором, фенольно-лужні смоли, що активуються складним ефіром, фенольні смоли, що активуються уретаном, і фосфатні смоли, що активуються оксидами металів.

б. Композиція за п. 1, де зазначені присадки вибрано із групи, до якої входять окиснювані метали, окиснювачі і неорганічні фтористі флюси.

7. Композиція за п. б, де зазначені окиснювані метали вибрано із групи, до якої входять алюміній, магній і кремній.

8. Композиція за п. б, де зазначені окиснювачі вибрані із групи, до якої входять солі лужних і сч об лужноземельних металів і оксиди металів, у варіанті, якому віддається перевага, - оксиди заліза і марганцю.

9. Композиція за п. б, де зазначені неорганічні фтористі флюси вибрано із групи, до якої входять кріоліт і) (МазАїЕв), тетрафториди алюмінію і калію і гексафториди алюмінію і калію.

10. Композиція за п. 1, яка містить складові, 9о (мас.): зо Алюмосилікатні порожнисті мікрокульки (вміст оксиду алюмінію від 2095 (мас.) до 3895 (мас.)) 10-90 Алюміній (порошок або гранули) 7-40 - Зв'язувальна речовина 1-10. «-

11. Композиція за п. 10, яка містить також до 595 (мас.) неорганічного фтористого флюсу і до 1090 (мас.) (Се) окиснювача. | | | | ю

12. Композиція за п. 1, яка містить складові, 9о (мас.): Алюмосилікатні порожнисті мікрокульки (вміст оксиду алюмінію від 2095 (мас.) до 3895 (мас.)) 85-99 Алюміній (гранули) до 10 « й Зв'язувальна речовина 1-10. -о с

13. Композиція, придатна для виготовлення ізоляційних гільз та інших елементів додатків і ливників для "» ливарних форм, яка містить алюмосилікатні порожнисті мікрокульки із вмістом оксиду алюмінію менше ніж 3890 " (мас.) і зв'язувальну речовину.

14. Композиція за п. 13, де зазначені алюмосилікатні порожнисті мікрокульки мають вміст оксиду алюмінію від 2096 (мас.) до 3895 (мас.). 1

15. Композиція за п. 13, де зазначені алюмосилікатні порожнисті мікрокульки мають діаметр, що не б перевищує З мм.

16. Композиція за п. 13, де зазначена зв'язувальна речовина являє собою смолу, вибрану із групи, до якої - входять смоли гарячого тверднення, смоли холодного тверднення і самотвердіючі смоли. -І 20

17. Композиція за п. 16, де зазначена зв'язувальна речовина вибрана із групи, до якої входять: - смоли холодного тверднення: фенолуретанові смоли, що активуються амінами, епоксиакрилові смоли, що сл активуються 50», лужні фенольні смоли, що активуються СО» або метилформіатом, і натрієві силікатні смоли, що активуються СО»; - смоли гарячого тверднення: фурилові, фенольні і новолачні смоли; і 29 - самотвердіючі смоли: силікатні смоли, що активуються складним ефіром, алкідні смоли, що активуються ГФ! уретаном, фурилові або фенольні смоли, що активуються кислотним каталізатором, фенольно-лужні смоли, що активуються складним ефіром, фенольні смоли, що активуються уретаном, і фосфатні смоли, що активуються о оксидами металів.

18. Композиція за п. 13, яка містить складові, 9о (мас.): 60 Алюмосилікатні порожнисті мікрокульки (вміст оксиду алюмінію від 2095 (мас.) до 3895 (мас.)) 85-99 Зв'язувальна речовина 1-10.

19. Спосіб виготовлення гільз та інших елементів додатків і ливників для ливарних форм, який включає 65 ручне формування або формування за допомогою стиснутого повітря композиції за будь-яким із пп. 1-18 і здійснення полімеризації відповідної зв'язувальної речовини.

20. Гільза для ливарних форм, яка включає в себе композицію за будь-яким із пп. 1-18.

21. Спосіб виготовлення екзотермічної гільзи або елемента додатка або ливника для ливарних форм, придатних для лиття з чавуну з кулястим графітом, який включає такі операції: - встановлення у матрицю вставки, що діє як ініціатор екзотермічної реакції, виконаної з суміші, яка містить окиснювані метали, окиснювачі і неорганічні фтористі флюси, а також, факультативно, алюмосилікатні порожнисті мікрокульки або інші складові для послаблення або регулювання екзотермічної здатності, маса якої становить від 595 до 2095 від загальної маси зазначеної гільзи або зазначеного елемента; і - вдування у зазначену матрицю за допомогою стиснутого повітря суміші алюмосилікатних порожнистих 7/0 Мікрокульок, із вмістом оксиду алюмінію від 2095 (мас.) до 3895 (мас.), окиснюваних металів і окиснювачів, разом із зв'язувальною речовиною, так що як результат цієї операції вдування вставка виявляється частково вмурованою в тіло зазначеної гільзи або зазначеного елемента.

22. Спосіб за п. 21, де зазначені окиснювані метали вибрано із групи, до якої входять алюміній, магній і кремній.

23. Спосіб за п. 21, де зазначені окиснювачі вибрані із групи, до якої входять солі лужних і лужноземельних металів і оксиди металів, у варіанті, якому віддається перевага, - оксиди заліза і марганцю.

24. Спосіб за п. 21, де зазначені неорганічні фтористі флюси вибрано із групи, до якої входять кріоліт (МазА!пЕб) і тетрафториди алюмінію і калію.

25. Спосіб за п. 21, у якому зазначена зв'язувальна речовина вибрана із групи, до якої входять смоли Хоподного тверднення, смоли гарячого тверднення і самотвердіючі смоли. с щі 6) ІФ) у «- (Се) І в)

- . и? 1 (о) - -і сл іме) 60 б5