Защитное покрытие для металлических литейных форм

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 250480 (21) 2915979/22-02 1311 М. КЛ.З с присоединением заявки Нов(23) Приоритет В 22 С 3/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий. Л.Д. Свирский, В.М. Казакевич, Я,И. Гордиенко, Т.С. Бондаренко, В.А, Куценко и В.К. Майсак. Харьковский политехнический институт им. В.Н"ент 4 ыа.(54) ЗАЩИТНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам защитных покрытий для металлических литейных форм (кокилей).Известно покрытие, предназначенное для защиты литейных Форм. В егосостав входит пирофиллит Б 10, глинозем Иа,О, Флюорит ВО, ССБ, силикагель, вода 1.Это покрытие характеризуется недостаточной химической инертностьюпо отношению к жидкому металлу, высокой пористостью, что не позволяетполучать качественные отливки,Известно также защитное покрытиедля кокилей следующего состава, Ъ:сажа 1-20, смола 0,002-1, бентонит0,1-2, полиакрилат аммония 0,05-3,вода 73-98,8 (21Его химическая инертность, значение краевого угла смачивания инизкая механическая прочность. недостаточны для эффективной защитылитейных форм и получения отливокс качественной поверхностью. Помимоэтого, оно содержит органическиекомпоненты, которые после заливки.в форму жидкого металла выгораюти ухудшают санитарно-гигиеническиеусловия труда в цехе,Известно также покрытие, котороесодержит, вес.Ъ: тальк 20,5, жидкоестекло 5,0, вода 74,5 (3).5 Это покрытие характеризуетсямалой химической инертностью и несмачиваемостью металлом, механической прочностью.и высокой пористостью,что не позволяет ему эффективно выполнять защитные функции при одновременном получении качественнойповерхности отливки.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является покрытиедля литейных форм, содержащее нирофиллит, окись цинка, жидкое стеклои воду 4).Укаэанное покрытие обладает невысокой прочностью, химическойинертностью, несмачиваемостью жидкимметаллом и высокой пористостью,что ухудшает качество поверхностиотливок и снижает стЬйкость кокилей.Цель изобретения - снижение пористости и повышение прочности инесмачиваемости покрытия жидким металлом.Указанная цель достигается тем,что покрытие, включающее пирофиллит, З 0 жидкое стекло и воду дополнительносодержит графит и сульфид железа при следующем соотношении ингредиентов, вес.Пирофиллит 21-35Графит 3-10Сульфит железаЖидкое стекло 1-3Вода ОстальноеПирофиллит имеет следующий химический состав, вес,: 810, 48-69, А( О 25-37 Т 1 О0,8 СаО 0,1-0,2, Мс 30 0,08-0,5, Ма О 0,1-0,2, К,О 0,2-3,3, п.п.п. 5-6,3. Вследствие непостоянства состава пирофиллита производят его усреднение. Пирофиллит и графит (ГОСТ 5279- 61) играют в покрытии роль огнеупор ной составляющей.йСоставы и свойства предлагаемого покрытия приведены в табл. 1 и 2.Покрытие приготовляется по сле- Щ дующей технологической схеме - все ингридиенты, входящие в состав покрытия, перемешивают в сухом виде.Полученную смесь затворяют водой и связующим в указанном выше соотно" шении до получения однородной суспенэии. Используется промышленное жидкое стекло, следующего химического состава, вес. Б 3.0 31-35, А 1 О ) 0,25, Ма О 10-12, СаО 0,2-0,4 вода остальное,.с плотностью 1,45- 1,5 г/см Готовят суспенэию форсункой, работающей по принципу инжекции, наносят на рабочую поверхность формы с температурой последней 100-200 С.В дальнейшем, при заливке металла в форму, происходит спекание зерен компонентов покрытия. Оно протекает эа счет образования при температуре заливки чугуна жидкой фазы, которая, смачивая поверхность зерен огнеупор ного наполнителя, образует тончайшую прослойку на контакте зерен, вызывая возникновение сжимающих капиллярных сил и обеспечивая тем самым их стягивание и скрепление. Жидкая Фаза 45 возникает эа счет разложения и расплавления золя кремнезема - продукта реакции при твердении жидкого стекла. Этот фактор приводит к уплотнению покрытия, которое происходит под действием сил поверхностного натяжения возникающего расплава, вызывающего перераспределение ивзаимное сближение частиц огнеупорной составляющей, Кроме того, спе цифика кристаллохимического строения 55 огнеупорной составляющей (пирофиллит и граФит) позволяет реализовать.на практике еще одно положительное качество предлагаемого покрытия.Вышеуказанные компоненты обладают ц) пластинчатой морфологией частиц,хорошейфспайностью и псевдогексагональной симметрией, обусловленной тем, что воснове их структур лежат слои из связанных в гексагональный 65 мотив кремнекислоролиых и углеродных тетраэдров. Подобное строение поэволяет частицам огнеупорной составляющей перемещаться друг относительно друга по плоскостям спайности при очень малой величине трения (коэффициент трения стремится к нулю). Вышеуказанный фактор, высокое значение прочности, химической инертности,по отношению к жидкому металлу, а также малая смачиваемость поверхности покрытия и низкая пористость позволяет заливаемому металлу в минимально короткий срок без существенного снижения своей температуры и увеличения вязкости заполнить все пространство литейной формы.Помимо того, введение сульфида железа, являющегося поверхностно активным веществом, способствует снижению поверхностного натяжения раэливаемого металла, что, в свою оче.редь, увеличивает скорость растекания его по поверхности покрытия и вызывает изменение краевого угла смачивания при контакте металла с покрытием. Эти положительные характеристики покрытия особенно важны при литье изделий сложной конфигурации, так как существенно влияют на повышение защитных функций покрытия и улучшение качества отливки.Из табл2 видно,что введение в состав покрытия сульфида железа в количестве 0,01-0,1 графита в количестве 3-10 способствует повышению защитного действия покрытия, вследствие повышения его прочности и несмачиваемости жидким металлом, снижения пористости, связанных с увеличением степени спекания покрытия, снижением поверхностного натяжения и увеличением скорости растекания его по поверхности пок 11 ытия,Иэ табл . 2 видно, что отклонение от указанных выше пределов ингредиентов покрытия приведет к ухудшению показателей механических и физико-химических свойств, а именно; снижению прочности, повышению пористости, улучшению смачиваемости металлом, что ухудшает защитное действие покрытия, не обеспечивает защиту рабочей поверхности формы от воздействия расплавленного металла, способствуя проникновению металла в покрытие, и, в свою очередь, ухудшению качества отливок.фРеализация предлагаемого иэобре" тения позволит повысить стойкость металлических литейных форм (кокилей) на 20 и снизить брак чугунных отливок сложной конфигурации на 3.,оо 7 О,О 5 Оо льфит железа О,5 1,5 2,5 идкое стекл кись цинка 6499 Э 61,9 58,99 9,5 70,43 66,95 59,98 Таблица абл. 1Т7 Показатели свойств для составов1 Г Т Свойства естВЮ Ш В Ее в 5 б ныйв е Хим н нию гун вре,2 25 3 1 80 02 310 61015 0 14 2 истос Температура размягчения фС 1660 167 169 1710 1610 Седиментационнаяустойчивость,Ъ з 4,1,45 1,55 зкость тность, г/с 1,45 1,45 1,5 афити сульфид соотношении формула изобретенияЗащитное покрытие для металличес ких литейных Форм, включающее пирофиллит, жидкое стекло и воду, о т" л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения пористости и повышения прочности и несмачиваемости покрытия жидким металлом, оно дополнительно сжелеза приингридиентПирофиллГраФитСульфидЖидкоеВода ческая инерть по отношек жидкому чу(С = 1350 С,я выдержкич),Ъ Краевой угол смачивания поверхности покрытия жидким чугуном (=1350 С),град Механическая прочность в высушенномсостоянии, кг/см Механическая прочность в обожженном состоянии, кг/см 1 5 держит гр следующеь ов, вес.В ит железа текло 21-35 ф 3-10 0,01-0,1 1-3 ОстальноеЗаказ 12256/6 Тираж 852 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретенийи открытий 113035, Москва, Ж"35, Рауюская .наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 499026, кл. В 22 С 3/00, 1974,2. Патент ПНР Р 71058, кл. 31 Ь,3/00, 1974.3. Сварика А.А. Покрытия литейныхформ. М., фМашиностроение, 1977,с. 116,Ф 4. Авторское свидетельство СССР 9 595052, кл, В 22 С 3/00, 1976.