Смесь для изготовления водорастворимых стержней

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 04 В 22 С 1/18 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТ РЫТИЯ м мфй 3:Фуъ ЬДРл 3. Дч.5 ЩудБД П 1,; Дуг:.4ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ 5,0-20,0 Остально Хлористыйнатрий требу дейст примен торых из отливок ния механическихИзвестна сухая к литеиноо к составамии.воримаяили КС 1ть мене дорас (ИаС 1 лажно водораствоот 0,05 доменее 2 мм,еская сол неорган имеющая 1 Х. Из прессов ные ст 300 С. остаточную той смеси. нием 1,5-4 юминие случают стержнитс/м, Прессованивают при 100 кал я дегиди его и прокаливаюпрочности нажней более ованные стерж 300 С. Предел яется низкаядля удаления о применери 1жати000 полученных стергс/см. Стержниния отливок из алых сплавов, Полней происходит заке водой охлажде применяют недопусостенног ра или вибрации, чт и изготовлении тон юминиевых и е удаление олучецинков мо пр тья из Извест миниевых сплаво акже смеси насно и терж иной отливки ей, удалени оодорастворимых А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССРН 839648, кл. В 22 С 1/18, 1979.Патент Японии Ф 48-17570,кл. 11 А 21, опублик. 1973.Авторское свидетельство СССРУ 742031, кл . В 22 С 1/20, 1977.Авторское свидетельство СССРУ 624694, кл. В 22 С 1/08. 1977.Авторское свидетельство СССРУ 937097, кл. В 22 С 1/00, 1980.(54)(57) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВДОРАСТВОРИМЫХ СТЕРЖНЕЙ, включающахлористый натрий и неорганическое Изобретение относитсяму производству, а именнсмесей для изготовленияримых стержней развесом10 кг и толщиной стенокиспользуемых при литье асплавов.Известна смесь, содерратированный сульфат магнасьпценный раствор.Недостатком смеси явлрастворимость, так какее из полости необходим связующее, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения. качества стержней за счет повьппения их сырой прочности и предотвращения деформации, смесь в качестве неорганического связующего содержит насьпценный водный раствор хлористого кальция и дополнительно сульфат магния при следующем соотношении ингредиен тов, мас. 7,:Сульфатмагния 2,0-20,0НасыщенныйводныйрастворхлористогоНедостатком этой смеси является низкое качество поверхности стержней из-за их гигроскопичности и невозможность получения стержней слож 5 ной конфигурации, что во многих случаях является Определяющим.Известна смесь для изготовления водорастворимых стержней, содержащая водорастворимую минеральную соль (МаС 1,БаСО, ИаИО), быстротвердеющее лакокрасочное покрытие (глифталевую или пеитафталевую грунтовку ГФ) и огнеупорный наполнитель (огнеупорная глина, окись магния, кварцевый песок и др.).Стержни, изготовленные из этой смеси, обладают низкой гигроскопичностью (гигроскопичность может достигнуть нуля), свободно вымываются из полостей отливок струей воды и могут отверждаться самопроизвольно или при тепловой обработкеОднако скорость отверждения указанной смеси очень мала,. что обуславливает высокую степень деформаФ ции стержней в сыром состоянии, При транспортировке частично искажается геометрия стержней, что не обеспечивает получение отливок с высокой размерно-весовой точностью, Особенно высокая деформация наблюдается у стержней, имеющих большую массу и высоту. Кроме того, смесь токсична за счет содержания в ней лакокрасоч;35 ного грунта. Известна смесь для изготовления водорастворимых стержней, содержащая окись алюминия, стеаРин, паРа фин и хлористый натрий. Для получения стержневой смеси указанного состава применяют хлористый натрий с размером частиц до 100 мк и безводную Окись алюминия. Эти порошкООбразные материалы в указанных количествах смешивают с органическими составляющими при 70-80 С. Полученную суспензию запрессовывают в пресс-формы при давлении 1,5 - 3,0 кгс/см Затем стержни-сырцы обжигают в слое адсорбента при 700" 750 С.Полученные стержни характеризуются снижением огневой усадки в процессе их сушки. Предел прочности при сжатии составляет 180-210 кгс/смй Удаление стержней из отливки производится холодной водой за 4-5 мин.предел прочностина сжатие,кгс/см 215"290скорость удаления стержней,г/мин 3-5водорастворимость, 7прочность стержней, ИПа 15-20Водорастворимые стержни, изготовленные из известной смеси обладаютвысокой механической прочйостью,полной водорастворимостью и имеютвысокую скорость вымывания из отлив"ки е 100 Применение известной смеси для изготовления водорастворимых стержней позволяет получать сложные полости отливок с чистотой поверхности по 6-7 классу.Недостатками данных водорастворимых стержней являются их невысокая механическая прочность, невысокая скорость вымывания из отливки, а также наличие в составе стержня нерастворимого остатка, который может оставаться в полости отливки послерастворения стержняНаиболее близкой к изобретению является смесь для изготовления водорастворимых стержней, включающая мас. Х:Хлористыйнатрий 60-90Частичнодегидратированныйсульфаталюминия 10-40 Частично дегидратированный сульфат алюминия по составу и по свойствам отличается от сульфата алюминия, что позволяет использовать его в качестве связующего в составе водо- растворимого стержня,Из предлагаемой смеси стержни изготовляют следующим образом. Порошкообразные материалы в указанных количествах смешивают и заливают водой из расчета получения массы полусухой, пластичной или жидкоподвижной консистенции и заформовывают путем прессования или заливки в форму. Затем стержни-сырцы обжигают при 550-650 С в течение 2-4 ч.Полученные из известной смеси стержни имеют следующие характеристики;2,0-20,0 5,0-20,0 5 14686Недостатком данных водорастворимых стержней является их высокая;степень деформации в сыром состоянии, так как скорость отвержденияуказанной смеси мала, что приводит кискажению геометрии стержней и получению отливок с низкой размерно-весовой точностью.Получение стержней из известной 10смеси требует повьппенных энергозатрат в связи с необходимостью обжигастержней-сырцов при многочасовомнагреве до 650 ЧС.Кроме того, известная смесь в качестве связующего содержит частичнодегидратированный сульфат алюминия,который обладает повьппенной токсичнастью, что ухудшает условия трударабочих и требует создания мощной 20вентиляционной системы, а также принятия специальных мер по очисткесточных вод производства, так какрастворимые соли алюминия токсичныи для растений. Таким образом, применение сульфата алюминия в литейном производстве влечет за собойдополнительные материальные затратыпредприятий,Цель изобретения - повышение сы- . 30рой прочности стержней и предотвращение за счет этого их деформации -достигается тем, что смесь для изготовления водорастворимых стержней,включающая хлористый натрий и неорганическое связующее, содержит вкачестве неорганического связующегонасьпценной водный раствор хлористого кальция и дополнительно сульфатмагния при следующем соотношении 40ингредиентов, мас.Х:СульфатмагнияНасьпценный.водный раствор хлористого кальцияХлористыйнатрий ОстальноеДля получения стержневои смеси 50указанного состава применяют хлористый натрий, который представляетсобой кристаллический порошок белоОго цвета, т. пл. около 800 С, растворимость в воде при 20 С 36 г/100 гН 20, сульфат магния - порошок бело.го цвета, т. пл, 1130 С, растворимость в воде при 20 С 107 г/100 гНпО; насьпценный водный раствор хлористого кальция - концентрация при 20 С составляет 44 мас.7, т.пл. хлористого кальция 772 С,В данном составе стержневой смеси хлористый натрий является основным огнеупорным веществом, обеспечивающим растворимость стержней после изготовления отливки, сульфат магния не токсичен и в указанных количествах является добавкой, обеспечивающей термостойкость стержей и стабилизирующей степень деформации их в сыром состоянии, насьпценный водный раствор хлористого кальция является связующим, обеспечивающим прочность стержней.Упрочнение стержней происходит благодаря дополнительному,химическому взаимодействию между твердой и жидкой фазой смеси, по уравнениюМАМБО + СаС 1 - МС 1 д + Са 504.В результате этой обменной реакции выделяется гипс, который упрочняет стержень.Соотношение компонентов в смеси является оптимальным. При содержании насьпценного водного раствора хлористого кальция менее 5 мас.7 смесь малоподвижна,что затрудняет формообразование стержней, при содержании его более 20 мас.7 снижается прочность стержней, а степень деформации увеличивается,При содержании сульфата магния менее 2 мас.Е не обеспечивается прочность стержней при изготовлении и при извлечении их из пресс-формы они разрушаются, а при содержании его более 202 .снижается растворимость стержней (скорость растворения уменьшается в два раза).В табл. 1 приведены составы смесей согласно изобретению (1,2,3) и по прототипу (4).Из предлагаемой смеси стержни изготовляют следующим образом.Порошкообраэные материалы в указанных количествах смешивают и добавляют предварительно приготовленный насыщенный водный раствор хлористого кальция из расчета получения полусухой или пластичной массы. Полученную суспензию запрессовывают в подогретые до 70-80 С пресс-формы и выдерживают при этой температу1468638 Таблица 1 Ингредиенты, Х Составсмеси,У Насыщенныйрастворхлористогокальция СульФат магния Хлористыйнатрий Частично де"гидратированныи сульфат алюминия 96 50 60 90 5 10 201 2 3 10 ре в течение 3-5 мин, после чего стержни-сырцы извлекают и сушат в слое силикагеля при 70-150 С в течение 3-6 ч.Были проведены сравнительные ис 5 пытания сухих стержней и стержней во влажном состоянии, изготовленных из предлагаемой и известной смесей.Результаты испытаний приведены в 10 табл. 2 (для сухих стержней) и 3 (для стержней во влажном состоянии). Из приведенных в табл. 2 данных следует, что показатели сопоставляе мых смесей в сухом состоянии существенно не отличаются,Иэ приведенных в табл. 3 данных следует, что прочность стержней в сыром состоянии, изготовленных из 20 сопоставляемых смесей, существенно .отличается. При выдержке в нагретой пресс-форме в течение 5 мин прочность смеси по .предлагаемому изобретению в 200 раэ выше, чем прочность из вестной смеси (стержни практически не вынимались иэ пресс-формы). Последнее обстоятельство обусловливает4 существенное повышение скорости отверждения .смеси и соответственно 30 уменьшение степени деформации стержней в сыром состоянии, а следовательно, получение улучшенного качества поверхности стержней и повышение их точности.35 Стержни иэ смеси по изобретению затвердевают с образованием гипса в результате взаимодействия сульфата магния с насыщенным водным раствором хлористого кальция. После запрессовки смеси в оснастку она самозатвер" девает без явления первичной усадки и не требует дополнительного многочасового нагрева, что обеспечивает снижение энергозатрат на получение стержней. Стержни выдерживают нагрев до 750 С в течение 10 ч без разрушения и изменения размеров.Замена частичного дегидратированного сульфата алюминия сульфатом магния позволяет снизить токсичность при сохранении технологическихсвойств стержней. Реализация смеси согласно изобретению для изготовления водорастворимых стержней по сравнению с известной смесью (5) позволяет: резко сократить время изготовления литейных стержней без искажения их геометрии при сохранении высокой механической прочности, полной водорастворимости и высокой скорости удаления из отливкиф получать полости отливок стабильных геометрических размеров с чистотой поверхности но 6-7 кл., улучшить условия труда за счет снижения токсичности при сохранении технологических свойств стержней.1468638 Таблица 2 Свойства сухих стержней Показатели свойств составов смесей 1 1 2 3 4 100-100 100-110 100-110 3-4 3-5 2-3 100 2-3 100 2-3 100 100 Т а б л и ц а 3 Состав Предел прочности на сжатие сырых образцов за время выдержки в пресс-формах, кгс/см смеси,У 6-10 ч 1 ч Зч 5 иин 20-30 20-30 130-180 130-180 220-260 220-260 Образцы разрушались 20-30 130-180 220-26020-30130-.180220-260 40-80 Составитель И.КуницкаяТехред М.Ходанич Корректор М,1 Цароши Редактор А.Долинич Заказ 1286/11 Тираж 710 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина, 101 Предел прочности на сжатие,кгс/смфПрочность на изгиб,кгс/смфСкорость удаления стержня, г/минГигроскопичность при20 С и влажности 703 втечение сутоктечение 24 сутокВодорастворимость, Е 215-230 235-275 250-300 215-290