Смесь для изготовления литейных форм по постоянным моделям

СОЮЗ СОВЕТСНИХКЦЧЛНРЩЕаиРЕСПУБЛИК ОЮ 119 8 В 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ й наполни с я тем, ества ных дефор ния проч- содержит снове оки ия, а в олнителя дующем с се%3 30-45 15 25 15-25 20-253 эЯ 2. Смесь по п.ю щ а я с я тем, алюминат кальцияхимический состав Окись алюминия Окись кальция Окись кремния Окись металла где металл - хромжелезо, или магии 1, отчто техмеет слмас.%л иничеедующи 0 75 35 Я 1 О аводск с. 37. ТОВЛЕНИ 0 ,8стальн, ил М, св(54)(57) ЛИТЕЙНЫХ включающ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОФОРМ ПО ПОСТОЯННЫМ связующее на ос и ве ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИЩЕТ(71) Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудовогоКрасного Знамени технологическийинститут им. Ленсовета(56) 1. Иванов В.Н., Зарецкая Г.М.Литье в керамические формы по постоянным моделям. М., "Машиностроением, 1975, с. 37-43.2. Прозорин С,И., Чемеринская МСостояние и перспективы примененияцементных смесей в литейном производстве. М., НИИМИ 6, сер. Х, 1972с. 253. Попилов Л.Я. Советы зтехнологу. Лениздат, 1975,алюминия, воду, огнеупорнытель, о.т л и ч а ю щ а я,:что, с целью улучшения качформ путем снижения усадочмайий при обжиге и повышености после обжига, смесьв качестве связующего на бси алюминия алюминат кальцкачестве огнеупорного надкорунд и глинозем при слеотношении ингредиентов, иТехнический. алюминаткальцияКорунд1 ЪиноэемВодаИзобретение относится к технологии литейного производства, в частности к получению литейных форм по постоянным моделям, и может быть использовано на литейных участках илн цехах машиностроительных эавощ дов для отливок иэ черных металлов.Известны смеси для литейных форм по постоянным моделям, включающие этилсиликатное связующее. и огнеупорный наполнитель. для отверждения смесей в них вводят гелеобразователь Ц .Недостатками таких смесей являются низкая прочность после обжига, наличие в составе вредных и легколетучих веществ и необходимость проведения предварительных операций по приготовлению связующего гидролизованного раствора этилсиликата,Известны цементные формовочные. смеси, в состав которых входят портландцемент, кварцевый песок, вода и технологические добавки 123.Недостатки данных цементных смесей - длительное время отверждения даже при условии применения технологических добавок-ускорителей, невысокая прочность после обжига и нестабильность усадки.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является. Формовочная смесь включающая в качестве связующего глиноэемистый цемент, воду и огнеупорный наполнителькварцевый песок 33 .Недостатками известной цементной смеси являются неудовлетворительное качество форм за счет их повышенной усадочной деформации при обжиге и недостаточная их прочность после обжига.Цель изобретения - улучшение качества форм путем снижения усадочных деформаций при обжиге и повышение прочности после обжига. Поставленная цель достигается тем, что смесь для изготовления литейных форм по постоянным моделям, включающая связующее на основе окиси алюминия, воду, огнеупорный наполнитель, содержит в качестве связующего на основе окиси алюминия алюминат кальция, а в качестве огнеупорного наполнителя - корунд н глинозем при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:Технический алюминаткальция 30-45Корунд 15-25Глинозем 15-25Вода 20-25Кроме того, технический алюминат кальция имеет следующий химический состав, мас.%: Окись алюминия 60-75Окись кальция 18-35Окись кремния 0,8-1,0Окись металла Остальноегде металл - хром, или титан, или 5 железо, или магний.Самоотвердеющее связующее на основе окиси алюминия,в известной смеси - глиноземистый цемент (ГОСТ969-66) имеет следующий химический 10 состав, В: А 1 Оз 41-48, СаО 38-41,810 8-10, ИеО - остальное. Такимобразом система окислов, представляющих этот цемент, является трехкомпонентной А 1 Оз- СаО - ЯОк, 15.причем наличке двуокиси кремнияснижает,ее огнеупорность.Технические,низкоосновные алюминаты кальция являются побочнымпродуктом при производстве некоторых цветных металлов, Наличие окислов металлов в алюминатах - следствие получения соответствующего осиовного продукта. В алюминатах окислы металлов - Сг или Т или Реявляются примесями и в указанныхпределах (не более 5) практическине влияют на рассматриваемые свойства формовочных смесей. Несмотряна несущественность этого влиянияэти окислы включены в состав предЗ 0 лагаемого связующего, . потому чтовходят в состав промьвщенногопродукта (низкоосновного алюминатакальция) как примесь при производстве соответствующего основного про дукта.Эксперименты проводят с испольэованием алюмината кальция с примесью.Сг ОЗ Выборочные исследования формовочных смесей с примесями ТО 40 или Ре Оз показывают практическоесовпадение результатов по свойствамсмесей.Преимущество алюмината кальцияв предлагаемой смеси по сравнению 45 с глиноземистым цементом состоитв его более высокой огнеупорностиТемпература плавления техническихнизкоосновных алюминатов кальцияболее 1700 С, в то время как темпе-,атура плавления глиноземистогоцемента около 1450 С, Вследствиеболее высокой огнеупорности связующего снижается деформация смесипри спекании, обеспечивается болеевысокой точности размеров отливок,уменьшается химический пригар.Предлагаемое связующее - алюминат кальция имеет следующий химический состав, Ъ: А 10 З 60-75, СаО18-35, 80 0,8-1,0, Сг Оз 3-5. По вышенную огнеупорйость этому свя"зующему придает высокое содержаниеА 1 Оз, а также практическое отсутствие других окислов в составе, кроме АЛОЭ и СаО (присутствующие окис лы 80 и Сг О являются. примесямиКроме того, соотношение окислов в алюминате кальция приводит к формированию диалюмината кальция СаО 2 А 10 З, в то время, как в гоп 65 и на огнеупорные свойства смеси вли яют в незначительной степени). Таким образом, система по существу является двухкомпонентной. Увеличение количества компонентов системы ведет к более раннему появлению в ней расплава, т.е. к ухудшению огнеупорности При этом существенное влияние на огнеупорность смеси ока-зывает природа огнеупорного материала. В качестве огнеупорного мате риала в предлагаемой смеси использован корунди глинозем, представляющие собой окись алюминия различ- ной гранулометрии, т.е. сходные по природе со связующим. Таким об разом, система связующее -. наполни- тель в этом случае остается двухкомпонентной, что позволяет сохранить ее огнеупорные качества.Применение ЯО в качестве огне- р упорного наполнителя к связующему из низкоосновного алюмината кальция ведет к образованию тройной системы А 10 З - СаО - Б 10 и, следовательно, к снижению огнеупорности системы 25 по сравнению со смесью без кварцевого песка. Так, проверка составов формовочной смеси, включающих алюминат кальция и плавленный кварц, и заливка полученных из них форм леги- З 0 рованным сплавом 4 х 5 МФС, подтверждает более низкую огнеупорность этой смеси При этом ухудшается выбиваемость отливок, появляется химический пригар.Использование корунда и глинозема в качестве наполнителя в сочетании с известным связующим - глиноземистым цементом - приводит к некоторому повышению огнеупорности системы связующее - наполнитель по 40 сравнению с чистым глиноземистым цементом за счет увеличения содер-. жания А 3,аО .в системе А 10 - СаО БОЗ . Однако в этом случае огнеупорность остается ниже, чем у системы 45 алюминат кальция - корунд - глинозем, что также проявляется в наличии химического пригара при заливке готовых форм металлом.Кроме того, применение глиноземиср того цемента требует повышенного количества жидкости эатворения,что обусловливает более высокую усадку таких составов (до 2,5),.Иэ сопоставления, химических со ставов алюмината кальция и глиноэе мистого цемента следует, что алюминаты кальция имеют новьиаенное еодержание А 10 эа счет исключения из состава 810 и сиижЕния содержания СаО, что повышает его огнеупорность. ноземистом цементе образуется моноалюминат кальция СаОА 1 ОЗ, обЛадающий более низкими огнеупорными,свойствами.Для получения смеси можно испольэовать любую марку глинозема, а корунд - с размером зерна не более40 мк. 11 елесообразно использоватьтехнический ниэкоосновной алюминаткальция следующего состава,А 10 б 0-75, СаО 18-35; 810 0,8-1,0;МеО - остальное.П р и м е р 1. Готовят смесьсостава, мас.:Технический низкоосновной алюминаткальция (А 10 75,СаО 18;Я 02 1;СгОу 5; МБО 1) . 45Корунд 15Глинозем 15Вода 25Для приготовления смеси в мешалкузаливают воду в количестве 25 масЗатем прн перемешивании вводят последовательно технический низкоосновный алюминат кальция, глинозем и корунд, после чего перемешивают 10 мин.Приготовленную смесь разливают впредварительно смазанные машинныммаслом специальные формы: для опре-,деления усадки и кубическую 2 х 2 х 2 смдля определения прочности после обжига. Формы оставляют твердеть навоздухе при комнатной температурев течение 24 ч. По истечении времени, необходимого для твердения(24 ч), формы разбирают, Производятобмер формы, после чего образцы помещаются в печь для обжига при 900 Св течение 2 ч, Скорость набора тем",пературы в печи 200 С/ч. После обжига определяют прочность кубическихобразцов 2 х 2 х 2 см на сжатие и про.изводят повторный обмер фгеометриифдля определения усадки.Аналогично готовят смеси иэ предлагаемой смеси, составы которых указаны в тарл. 1.Содержание алюмината кальция ниже 30 приводит к резкому снижениюпрочности формовочной смеси, следствием чего является увеличение брака готовых форм при разборке оснастки и появление эрозии форм при заливке металлом, т.е, брака отливок.Снижение количества воды ниже 20ведет к ухудшению текучести смеси,что значительно затрудняет операциюзаполнения оснастки формовочнойсмесью. Физико-механические свойства и качество отливок представлены в табл. 2. Как видно из таблицы, предлагаемые составы обладают пониженной усадкой после обжига, а также повышенной прочностью после обжига,) ,кроме того, повысить прочность после обжига и живучесть смеси, а также исключить необходимость проведения дополнительной операции по приготовлению связующего - гидролизованного раствора зтилсиликата.реализация изобретения позволяетполучить технико-экономический зффект эа счет улучшения технологических свойств смесей - повышение прочности после обжига, смешения усадочных деформаций при обжиге, повышения огнеупорности. и термостойкости и повышение качества отливок за счет снижения химического пригара и повышения точности отливок. Т а б л и ц а 1 Кварцевый . 0 а 0 8 о МеО песок Состав Формовочной смеси, мас.Ъ Корунд Глинозе"мистыйцемент Вода Глинозем Смесь Технический низ- коосновный алюминат кальция Д 1 О 3 18 1 6 15 15 15 15 15 15 25 25 45 35 1 60 25 45 27 0,8 5,218 1 635 1 427 0,8 5,2 25 20 30 60 25 25 20 30 25 25 20 20 20 20 67 20 30 18 1 35 1 75 23 23 37 60 . 27 0,8 5,2 20 20 23 10(допуск на размер400 мм) Смесь 14 1,6 1700 38 3,5 1550 38 1,7 3,8 1580 1,6 36 3,7 что позволяет отливать заготовки с более высокой размерной точностью и снизить материалоемкость литья путем уменьшения толщины стенок литейных формеПри испытании предлагаемой формовочной смеси химического пригара на поверхности отливок не обнаружено. Шероховатость отливок находилась в пределах Вэ 10 - вв 40. По сравнению с наиболее распространенными формовочными смесями на этилсиликатном связующем для Форм по постоянным моделям использование предлагаемой смеси позволяет улучшить 15 условия труда рабочих за счет исклюВХимический состав вяжущих,мас. ЪЗаказ 11366/8 Тираж 779 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5