Смесь для изготовления литейных керамических форм и стержней

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 9) С 1/00, 1/16 СУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ Т СССР ТНРЫТИ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМ ледоватут техноого аппарао СССР22 С 9/04 СССРВ 22 С 9/04,ое СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-истельский и проектный инстлогии химического и нефтятостроения(56) Авторское свидетельсУ 697240, кл. В 22 С 1/001977.Авторское свидетельствВ 774767, кл.В 22 С 1/001978. 54)(57) СМЕ 6 Ь ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИЕЙНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙф используемая преимущественно для получения отливок со специальными свойствами в поверхностном слое, включающая этилсиликатное связующее, огнеупорный наполнитель, гелеобразователь и микролегирующую технологическую добавку, о т л и ч а ю щ а я . с я тем, что, с целью повьппения . стойкости отливок и точности их изготовления, смесь содержит в качестве микролегирующей технологической добавки молибдат кальция при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:Этилсиликатное связуюшее 9-25Молибдат кальция 10-30Гелеобразователь 0,25-2,00Огнеупорный наполнитель ОстальнИзобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей для изготовления керамических форм и стержней по разовым и постоянным моделям в производстве точных отливок.Одним из важных направлений в производстве точных отливок является придание им специальных свойств в поверхностном слое непосредственно 10 через контакт и взаимодействие жидкого металла отливки с формой или стержнем, Зто особенно важно при изготовлении точных отливок типа штампов, пресс-форм, инструмента и т.д, 15 и придании рабочим литымоповерхностям данных отливок повышенной прочности, износостойкости при различных температурах.Цель изобретения - повышение стойкости отливок и точности их изготовления.Поставленная цель достигается тем, что смесь для изготовления ли-, тейных керамических форм и стержней, р 5 используемая преимущественно для получения отливок со специальными свойствами в поверхностном слое, включающая этилсиликатное связующее, огнеупорный наполнитель, гелеобразователь и микролегирующую технологическую добавку, содержит в качестве микролегирующей технологической добавки молибдат кальция при следующем соотношении ингредиентов, мас.Е;35Зтилсиликатное связующееМолибдат кальцияГелеобразовательОгнеупорный наполнитель Остальное Сущность изобретения заключается в том, что молибдат кальция (ОСТ 48- 16-72, марки МДКилиМДК),в составе керамической сме.и одновременно является и огнеупорным наполнителем (Т ) 1700 С) и минирелизатором, повышающим термостойкость керамики и точность отливки,и поверхностным микролегирующим компонентом, повышающим стойкость отливок. В литейной керамической форме процесс поверхностного микролегирования молибденом отливки протекает 55 одновременно с процессом кристаллизации жидкой стали. Процесс микролегирования не требует специального оборудования, дополнительной обработки при высоких температурах и увеличения технологического циклаизготовления отливок.В смеситель с вращением винта 11 =2000 об/мин заливают расчетное количество связующего - гидролизованного раствора этилсиликата. Огнеупорный наполнитель, состоящий из кварцевого песка 1 КО 315 и пылевидного наполнителя (пылевидного кварца ПК, циркона, корунда и др.) в соотношениях 1:3, а также расчетное количество молибдата кальция (пыпевйдного) совместно засыпают в емкость мешалки со связующим.Суммарное количество огнеупорного наполнителя засыпают порциями в смеситель и перемешивают 5-10 мин. В качестве гелеобразователя (отвердителя смеси) применяют 502-ный водный триэтаноламин, 407-ный полиэтилсилазаи МСНв толуоле и др. Количество применяемого гелеобразователя (0,25-2,0%) определяет время твердения смеси в пределах 5-15 мин, Расчетное количество гелеобразователя вводят в однородную, перемешиваемую в смесителе смесь и после ее кратковременного (1-2 мин ) смешения расходуют, Смесь заливают в стержневые ящикиили на модели (с опоками). После твердения смеси из полученных стержней или форм извлекают оснастку (ст, ящики, модели) и подвергают их последующему прокаливанию при 900 С.о Керамические стержни (в комбинированных формах) и отдельные керамические формы заливают металлом при 1570-1600 С.П р и м е р 1. Гидролизованный этилсиликат заливают в смеситель. Огнеупорный наполнитель,включающий, мас.Е: кварцевый песок 31, цирконовый порошок 50, молибдат кальция .10, загружают порциями в смеситель и перемешивают 5-10 минДобавляют 0,25 мас,7 гелеобразователя (407-ного раствора метилсилазана в толуоле) и после 2-3 мин перемешивания смесь готова к применению. Время твердения смеси 12-15 мин. П р и м е р 2. 17 мас.й гидролизованного этилсиликата заливают в смеситель, Огнеупорный наполнитель, состоящий из, мас,Х: кварцевый пеФсок 23,пылевидный кварц 40 молибдат кальция 20,загружают порциями в смеси"959фкерамики находится в виде соединения, состоящего иэ окислов СаО МоО .Будучи очень активным (МоО разлагается при 795 С), молибден в контактном слое металл-форма легко восстанавливается железом иэ его окислов и обогащает поверхность стали,Как карбидообразующий элемент с высокой диффузионной подвижностью ато"мов и высокой растворимостью в железе, молибден выделяет в поверхностном слое отливки карбиды Мо 1 обла;дающие крайне тонкой дисперсностью.11 оследние оказывают существенноевлияние на поведение отливки придлительной работе в условиях высокихтемператур (штампы, пресс-формы, инструмент и т.д.) . Легирование сталимолибденом дьпает ее малочувствительной к перегреву. Известно, чтопо влиянию на жаростойкость сталимолибден превосходит все известныелегирующие элементы.Как показали практические данные,при изготовлении отливок штампов иэстали 5 ХНВ с применением керамики,включающим молибдат кальция, увеличивается стойкость штампов в среднемна 307 (табл, 2),Кроме того, благодаря обогащениюмолибденом поверхностных слоев отливки затрудняется образование еОвследствие образования МоОа, т.е.молибден повьнпает окалиностойкость.Окисленность поверхности отливкив контактном слое металл-форма снижается. Последнее исключительно важно для получения точных рабочих поверхностей отливок со сложным рельефом беэ механической обработки,Чистота поверхности,отлйвок.повыша-.ется при применении предлагаемогосостава с30-40 до 20-10 (табл.2).Снижение окисления жидкого металла в пограничном слое металл-формауменьшает краевой угол смачиванияметалла с формой и способствуетполучению менее шероховатой поверхности отливокНаличие в молибдате кальция окислов СаО, обладающих значительнойхимической прочностью при высокойтемпературе, создает благоприятныеусловия для формирования чистой поверхности отливки. 3 1163 тель и перемешивают 5-6 мин, Добавляют 1,0 мас.7. гелеобраэователя 407-ного раствора метилсилазана в толуоле и после 1-2 мин перемешивания смесь готова к применению. Время твердения смеси 8-10 мин.П р и м е р 3. Гидролизованный этилсиликат 25 мас.7) заливают в смеситель. Огнеупорный наполнитель, включающий, мас.й: кварцевый песок 20;10 пылевидный. кварц 25; молибдат кальция 30, загружают порциями в смеси- тель и перемешивают 4-5 мин. Добавляют 2,0 мас.Х гелеобразователя 4 ОЕ- ного раствора метилсилазана в толуоле и после перемешивания 1-2 мин смесь готова к применению, время твердения 3-5 мин.В табл. 1 приведены предлагаемые (2-4) и известный (1) составы.В табл. 2 приведены физико-механические и технологические свойства смеси и отливки.Выбор рекомендованных граничных значений состава смеси определяется следующими соображениями, вытекающи" ми из результатов исследования физико-механических и технологических свойств смеси составов 1-4(табл. 2).Обогащение поверхности молибденом на глубину 56 мкм обеспечивается со- З 0 держанием молибдата кальция в составе керамики 107 При меньших его содержаниях в смеси глубина микролегирования уменьшается, следовательно, возникает опасность его исчезновения 35 в процессе последующей доводки рабочей поверхности отливки полировкой или шлифовкой. Верхний предел содержания молиб- ф дата кальция в смеси, равный ЗОЕ, ограничен экономическими соображениями, так как приводит к удорожанию смеси.Следует считать содержание молиб-дата кальция с содержанием 203 оптимальным.Молибдат кальция удобен в применении в виде керамической смеси 1,тонкоизмельченного порошка), Его З 0 плотность= 3,8-4,2) соизмерима с плотностями других огнеупорных компонентов (кремнезем, глинозем, корунд и т.д.), что очень важнопри получении однородной массы при И приготовлении без ее расслоения.При температурах прокаливания 900 С молибдат кальция в составе Прокаливание керамики при высоких температурах ( 900 С и выше) не исклюочает взаимодействия Мо и МоОз с тонкодиспергированным (активным) кремне1163959 Таблица 1 Ингредиенты 25 17 5-30 Карбид бора 35-55 Остальное ное 30 20 Молибдат кальция Гелеобраэователь 2,0 1,12 0,25 Таблица 2 отливок 1050 С 900 С 26,4 (2701 14, 7 (250) земом связующего этилсиликата в присутствии минералиэатора СаО и образования тугоплавких соединений Мо 50, Последние в сочетании с образующимися при температурах прокаливания 900 С термостойких соединений СаО к фХО (волостанит 1 повышают температуру деформации керамики выше 1200 С (табл. 21 и следовртельно, размерную точность отливок.Прочность керамики по предлагаемому составу составляет 8,8-11,8 МПа (90"120 кг/смна изгиб. Данные значения прочности вполне удовлетворяют требованиям технологии, так как по установившимся на практике данным прочности 5,85 МПа (60 кг/см) вполне достаточно для получения слож Этилсиликатное связующее Огнеупорный наполнитель Физико-механические и технологические свойства смесей .и 1Прочность керамики на изгибпри температурах прокаливания, Мпа (кгс/см ) ных керамических форм и стержней сминимальными их дефектами 1 бракстержней и форм по слому не более 57. 5 Таким образом, при использованиипредлагаемого керамического составасодержащего молибдат кальция,на303 увеличивается стойкость литогоизделия при высоких температурах, 10 улучшается чистота поверхности литыхизделий и их, точность, сокращаетсявремя на технологический процесс.Предлагаемый состав позволяет сократить себестоимость точного литья на 15 20 Х. Условно-годовая зкономия отприменения смеси при изготовленииштамповой оснастки составляет50,0 тыс, руб. Содержание в составах, мас.Х Остальное Остальное Осталь. Показатели для составов 8,8(90) 10, 3 (1051 11,8112011163959 8Продолжение табл. 2 Показатели для составов Физико-механические и технологические свойства смесей иотливок Температура размягчения (деформации) керамики, влияющаяо .на точность отливок, С 1300 1300 1200 1050 Шероховатость отливки, 11,мкм 12-15 14-20 1 О 30-40 Время борирования отливок в о керамической форме при 800 С2 ч Глубина боридного слоя в отливке, мкм 24-165 Глубина поверхностного слоя вотливке микролегированногомолибденом, мкм 170 90 Стойкость литого штампа иэ стали 5 ХНБ 6000"6800,4000 В 4250при горячей штамповке при 900 С, шт. Седиментационйая устойчивость(время, в течение которогосмесь расслаивается по сос"тавляющим й требует дополнительного перемещения ) 30-35 40-45 45-55 30"40 Заказ 4129/8 Тираж 747 ПодйисноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель А,МаркевичРедактор И;Ковальчук Техред М.Гергель Корректор Е,Сирохман