Обсыпочный материал для изготовления керамических форм по выплавляемым моделям

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 554060 Союз СовеюеаСоциа листмцееаеРесвублеа 61) Дополнительное к авт. свид-ву -22) Заявлено 27.06.75 (21) 2156779/02(51) М.КлВ 22 С 9/ присоединением заявки-Гащдарствева ааюв6 вета Намюра ИЮв доем азебаатаюй аткайй. С, Годунов, 3, К, Анчеева, Р, С, Голубева и Б, Е, МаксимоЬИнститут проблем литья АН Украинской ССР,(72) Авторы изобретения А(54) ОБСЪПОЧНЪй МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯ1Изобретение относиться к литейному производству, в частности к обсыпочному материалу для изготовления керамических форм по выплавляемым моделям.При изготовлении многослойных;керамических форм для литья по выплавляемым моделям применяют специалыные обсыпочные материалы, в качестве которых используют огнеупорные порошки: кварцевый песок, электрокорунд, шамот и др. После заливки в такие формы металла и затвердевания отливки необходимо очищать от керамики. Эта операция очень трудоемка и длительна, а в случае отделения,керамики от отливок из сплавов алюминия применяют ручной труд 111.Известно применение в качестве обсыпоч ного материала 100% мела, либо мраморной крошки, либо известняка и др., которые,до обжига в воде не растворяются, но становятся растворимыми поле обжига 121.Однакр такие обсыпочные материалы приводят к нарушению геометрических размерси керамических форм и их растрескиванию вследствие объемных изменений, происходящих в обсылочном материале при его переходе из одного состояния в другое. Кроме того, чтобы произошло разложение материала обсыпки,(карбонатов), необходимо соблюдать очень жесткий режим обж 1 ига, чего практически очень трудно добиться. Вследствие же интенсивного выделения,при разложении карбонатов углекислого газа ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда.Известно использование в качестве обсы почного материала одного хлористого натрия13. Ввиду взаииодействия связующего жидкого стекла и хлористого натрия при,изготовлении жидкостеколыных форм обсыпочная соль МаС 1 интенсивно растворяется как в суспен- И зии предыдущего слоя, так и в суспензии последующего слоя вследствие, наличия значительного количества свободной воды в связующем (жидком стекле). Иными словамивводимая соль взаимодействует с составляющи ми огнеупорной суспензии (водой, применяе- .мой для разбавления жидкого стекла), вся находится в керамической форме в связанном состоянии в.виде монолитного слоя силикатов натрия и не может вымываться водой при 20 очистке отливок с разупрочнением керамики.Кроме того, обжиг такой формы со слоистым расположением силиката натрия приводит к остекловыванию и растрескиванию слоев силиката натрия, а следовательно, и всей фор 25 мы с образованием брака литья.Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является обсыпочный материал, состоящий из огнеупорного наполнителя зо и растворимой соли 41. В качестве раствори3мой соли используют хлористый аммоний илиазотнокислый аммоний. Однако такое сочетание обсыпочного материала не позваляетулучшать очистку отливок от керамики,и неспособствует компенсации объемных изменений, происходящих в обсыпоеном материалепри фаэных превращениях при,прокаливанииформ, что приводит к значительному бракупо трещинообразованию.Для улучшения технологии очистки отливок от керамики,и снижения брака по трещинам предлагаемый материал в качестве растворимой соли содержит соль щелочного илищелочноземельного металла при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:Соль щелочного или щелочноземельного металла 25 - 80Огнеупорный,наполнитель 20 - 75.В качестве солей щелочных и щелочноземельных металлов мокнут быть использованы ИаС 1, СаС 1 ВаС 1 КС 1, ЬгС 12 с Т. пл.выше Т, пл. заливаемого металла. Эти 1 соливедут себя в составе оболочки совершенноодинаково: равномерно раопредляются приперемешивании между частицахги огнеупорного материала (иварцевого песка, шамота,электрокорунда, плавленного кварца, циркония и др.), не взаимодействуя с ними, и растворяются при очистке отливок в,воде, разрушая структурный каркас и облегчая очистку отливок.На графике (см. чертеж),приведены значения прочности оболочек форм в зависимости от добавки в обсыпощный материал любойиз названных солей.При добавке в обсыпочный материал до257 о растворимой, соли эффекта разупрочнения после заливки (кривая 2) практическине наблюдается, что объясняется значительным разобщением кристаллов соли зернамикварца, т. е. очень малым количеством точекконтакта кристаллов соли в единице объема.В связи с этим повышение, прочности прокаленных форм (кривая 1),в результате оплавления соли и заполйения ее расплавом пор имикротрещин керамики и последующей кристаллизации соли незначителыное, т, е. прочность структуры керамики с малым (до 25%)количеством соли в обсыпочном материалеопределяется, в основном, структурным каркасом кварцввых зерен и геля ЯО, Разупрочнение керамики при растворении такогомалого количества соли практически отсутствует (кривая 2),При увеличении содержания растворимойсоли в керамике (овьгше 25% в обсыпочномматериале) наблюдается резкий скачок прочности формы после обжига (кривая 1) и еепадение после заливки и раамокания формы(кривая 2). После наступления максимумапри 50% соли прочность прокаленной формыпадает (начинает преобладать структурныйкаркас, образущийся в результате оплавления, и последующая кристаллизация соли),оставаясь, однако, выше прочности керамики 4без соли (кривая 1). В то же время прочность разупрочненной керамики (кривая 2) является наименьшей при 60% соли, а после добавки в обсыпочный материал соли свыше5 80 о она возрастает, что приводит к ухудшению очистки отливок от керамики.Кроме того, при содержании в обсыпочномматериале более 80%,растворимой соли в результате обжига, происходит спекание кера мики в монолит, т, е. кварцевых зврен малои они уже,не могут оказывать разобщающего действия на кристаллы соли. Монолитная солекерамическая форма становится, пластичной при температурах обжига (изменяет геомет рическую форму и размеры), растрескиваетсяпри заливке вследствие значительных вйутренних напряжений, практически негазойроницаема. Все это не позволяет использовать такую форму на практике.20 Проводимые дилатометрические исследования показывают, что при введении в обсыпочный материал более 20% соли последняя сглаживает (выравнивает) наблюдающийся в керамике без соли резкий скачок расширения 25 формы в интервале температур 500 - 600 С;коэффициент термического расширения изменяется с (1,21 - 21,6) Х,10 - 5 (керамика безсоли) до (2,17 - 6,13) Х 10 -(с солью). В связи с таким резким сужением коэффициен та расширения керамики с солью отпадаетопасность растрескивания форм при резких изменениях температуры в интервале температур модификационных превращений иварца (я ф), Брак форм по трещинам резко со кращается.Следовательно, нижний предел содержания солей в обсьгпочном материале 25% (остальное - огнеупорный наполнитель)верхний 80% (остальное - огнеу 1 порный напол нитель) .Применение предлагаемой обсыпки позволяет производить заливку керамических форм без упрочнительного материала, а также в холодном состоянии, осуществлять высококаче ственную и быструю, очистку отливок из сплавов алюминия от керамики. Возврат керамики может быть полезностью. использован.П р и м ер . При изготовлении по общепринятой технологии четырехслойного покры тия,в обсыпочный материал (кварцевый песок) вводят 25; 50 и 80 вес. Ъ растворимой- соли. Вьгплавление моделей производят в модельной композиции при 120 - 140 С. Формы прокаливают,при 800+10 С в течение 20 - 30 55 мин, После заливки и затвердевания металлаотливки с формой помещают в воду для разупрочнения формы вследствие растворения соли.Физико-механические свойства керамики и 50 технологические свойства в зависимости отколичества вводимой соли в состав обсыпочного материала приведены в таблице.Применение предложенного состава об-сыпки выгодно,с экономической точки зрения, 55 так как стоимость солей значительно ниже554060 Свойства керамики Прочность при изгибе разупроч.пенной формы,кг,см Прочность при изгибе прокаленной формы,кг/смКоличество растворимой соли в обсыпочном материале, вес. % Вид очистки отливок от керамикиБез солей (заводская тех.нология) 20,0 20,0 16,0 25 0 25,0 50,0 0,8 80,0 500 1,5 80,0Низкая прочность обусловлена вь 1 сокой хрупкостью закристаллизовавшейся соли -монолита. Соль щелочного,или щелоч,ноземельного металла 25 - 80 Огнеупорный,нааолнитель 20 - 75. Формула изобретения стоимости таких обсыпочных материалов, какэлектрокорунд, двуокись циркония, циркон и,др а также в связи с возможностью иопользования возврата соли. Обсыпочный материал для изготовления керамических форм по выплавляемым моде.лям, включающий огнеупорный наполнитель и растворимую соль, отличающийся тем, что, с целью улучшения технологии очистки отливок от керамики и снижения брака по трещинам, в качестве растворимой соли он содержит соль щелочного или щелочноземельного металла при следующем соотношении ннгредиентов, вес. %; Длительная ручная очистка; применение пескоструйной о истинРучная очистка сокращена вдвое; пескоструйная очистка; вибрация 6 вминРеечная очистка отсутствует; быстрое растворение соли; вибрация 5 - 20 сРеечная очистка отсутствует; длительное вымывание соли; вибрация 1 - 2 мин Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Шкленник Я. И. и Озеров В. А. Инженерная монография Литье по выплавляемыммоделям, М 1971, с. 189 - 194.30 2. Патент Англии1 171 196, кл. В 5 А,опубл. 28.05.1968.3. Авторское овидетельство СССР160281, М.Кл. В 22 С 9/04, 25.12.1962. 35 4. Авторское свидетельство СССР103569, М.Кл з В 22 С 9/04, 15.10.1955 (прототип) .