Суспензия для изготовления многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям

( 1"Р гг. -КГ ПИСА АВТОРСК пир ини нол НеорганичеслотаАлюминиевыйпорошокВорная кисл 2 кро 9 - 122-30,8-1 .С,Остальноес Хлориотый аммонийГраФит ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(71) Рыбинский авиационный тех огический институт(56) 1, Авторское свидетельство СССРВ 325079, кл. В 22 С 1/00, 1970.2, Авторское свидетельство СССРВ 204504, клВ 22 С 1/00 19663. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2871085/22-02,кл В 22 С 9/04 1980(54)(57) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯМНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЬИ МОДЕЛЯМ, используемых при.производстве отливок из химически активных металлов и сплавов, включаю-,щая графит, термореактивную смолу, гидролизный с т, неорганическую кислоту, алюм евый микропорошок, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьаоения качества литья за счет снижения количества .газовых дефектов отливок, повышения частоты поверхности и очности отливок, а также снижения энергоемкости процесса изготовлений форм, суспензия дополнительно содержит борную кислоту и хлористый аммоний при следующем соотношении ингредиентов, мас,%:Термореактивная смола 20 - 21 Гидролизный спирт 40 - 41,9кая кисИзобретение относится к литейномупроизводству и может найти применение при изготовлении отливок из химически активных тугоплавких сплавовметодом литья по выплавляемым моделям.Известна огнеупорная суспензия 1)для изготовления форм, в которых получают отливки иэ активных сплавов,включающая мас.Ъ,Графитовый порошок Основа 10Металлический титан 0,8 " 2,5Фенольнобаритоваясмола 20 - 22Спирт 30 - 36Контакт Петрова 15керосиновый 7-9Однако суспензия имеет повышеннуюи нестабильную усадку форм, неудовлетворительное качество поверхностиотливок (наличие точечных газовыхдефектов), необходимость проведениявысокотемпературной (1 б 00 С) вакуумОной прокалки для удаления сульфидов.Известна также суспензия 2), которая не требует проведения высокотемпературной вакуумной прокалки Формвключающая следующие ингредиенты,мас.Ъ:Огнеупорный наполнитель (циркон, графит30и др,) 40 - 80Связукщее (фурановые смолы)Растворитель (фурфу"рол или фуриловыйспирт) 14,1 - 30Катализатор (безводный хлористый алюминий) ОстальноеИзвестная суспензия имеет повышенную толщину загрязненного поверхностного слоя величиной 0,2 - 0,3 ммотливки иэ-за повышенной газотворнойспособности формы. Вследствие высокой гигроскопичности хлористый алюминий реагирует с влагой воздуха с выделением. хлористого водорода и дезактивируется, что затрудняет его применение, повышенную нестабильную усадку форм после прокалки. 0,7 - 1,3 Наиболее близкой к предлагаемой50 является суспензия 3) для иэготовле ния оболочковых форм, получаемых по выплавливаемым моделям, которая содержит ингредиенты при следующем их . соотношении, мас.Ъ: 55Термореактивная смола 20 - 25 Гидролизный спирт 25 - 35 Неорганическая кислота 2 - 5 а Алюминиевый микропоро"шок 0,5- 2 60 ГраФит Остальное .Недостатки извеетной суспензии - необходимость проведения высокотем.пературной прокалки в вакууме (при .температуре более 2000 С, для обеспечения разложения бисульфата графита, образующегося в результате взаимодействия катализатора с графитом при обжиге форм), необходимость применения специальных высокотемпературных вакуумных печей, высокая энергоемкость процесса при использовании суспензии инеудовлетворительное качество поверхности отливки (точеч- . ные газовые дефекты), При условии ис пользования в суспензии в качестве катализаторов отверждения концентрированной соляной кислоты или хлористого аммония (с прокалкой в вакууме до 1000 С) известная суспензия харак.отеризуется также значительной и нестабильной усадкой в пределах 3,3 3,8 наличием газовых дефектов в отливках из-за присутствия в форме соединений ИаС 1, которая образуется в процессе формирования оболочки при взаимодействии щелочи БаОН, входящей в состав смолы и катализатора НС 1. Эта соль воэгоняется неполностью и остается в форме и после вакуумной )нрокалки при 1000 С, неудовлетворительным качеством поверхности (загрязнение поверхностного слоя отлив" кн, точечные включения на поверхности отливки, связанные с избирательным смачиванием суспенэией поверхности модельного блока, неспаи).Цель изобретения - улучшение качества литья за счет сиижения количества газовых дефектов отливок, повышение чистоты поверхности и точности отливок и снижение энергоемкости процесса.Поставленная цель достигается тем что суспензия для изготовления многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающая графит, термореактивную смолу, гидролизный спирт, неорганическую кислоту и алюминиевый микропорошок, дополнительно содержит борную кислоту и хлористый аммоний при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:Термореактивная смола 20 - 21Гидролизный спирт 40 - 41,9Неорганическая кислота 2-2,3Алюминиевый мцкропорошок 9-12Борная кислота ,2 - 3Хлорисный аммоний 0,8 - 1ГраФит ОстальноеВ табл. 1 представлена последовательность операций приготовления предлагаемой суспензии, сопутствующие каждой технологической операции химические реакции взаимодействия составляющих суспенэии и указаны условия протеканиясоответствующих реакций.Борная кислота и алюминиевый микропорошок улучшают смачиваемость сус1039635 Последовательность Химические,реакции операций приготов- взаимодействия сосления суспенэии тавляющих суспенэии Условия протеканияреакций Перемешивание в течение 5-7 мин прикомнатной температуре,Растворвийе борнойкислоты 1. 2/3 части растворителя смешивают с необходимым количеством борной кислоты. РастворЕние смолыи раствора борной.кислоты в ней,2. В смоляное связующее вводят приготовленный раствор борной кислоты по и. 1 и перемешивают; То же,пензии модельного блока, способствуют уменьшению избирательной смачиваемости, снижению количества точечных дефектов на.поверхности формы.При содержании в суспензии микро- порошка алюминия менее 3 снижается прочность формы, увеличивается усадка оболочки. При содержании порошка алюминия более 12 снижается прочность форм после прокалки вследствие. повышения пористости оболочек принезначительном повышении стабильнос- .ти и уменьшении величины.их усадки.При содержании в суспензии графи-. тового наполнителя менее 22 повышается уаадка форм после прокалки, ,15 снижается ее стабильность, уменьшается прочность форм вследствие повышения относительного количества свя- зующего, Если в суспензии наполните-. ля больше 26,5, прочность форм сни- ,Я жается, повышается нестабильность усадки, так как толщина пленки связующего на зернах наполнителя становится меньще оптимальной. При содержании в суспензии менее 20 связукце- Я го прочность форм падает, усадка нестабильная, так как толщина пленки . связукщего меньше оптимальной. При. повышении связующего в суспензии бо- лее 21 усадка повышается, возрастает ее нестабильность. При содержании в суспензии растворителя менее 40 суспензия теряет текучесть, свойства ее ухудшаются. Если растворителя бо-, . лее 41,9 оболочка утончается и проч- ность ее снижается, повышается неста-.З бильность усадки. При соцержании в суспенэии катализатора соляной кислО- ты менее 2 увеличивается время суш- ки каждого слоя оболочки. При содер-, жании в суспензии соляной кислоты40 более 2,3 резко снижается живучесть суспензии, прочность оболочки, повы- шается нестабильность усадки. При со. держании в суспензни борной кислоты - менее 2 снижается прочностьформы, 5 повышается нестабильность усадки. Если, содержание борной кислоты более 3, прочность снижается вследствие снижения пластичности оболочки. При содержании в суспензии хлористого аммония менее 0,8 процесс взаимодействия микропорошка алюминия проходит не до конца, в суспензии остается. значительное количество свободной кислоты и, следовательно, образуется хлористый натрий, которые являются источниками газовых дефектов в отливках. При содержании в суспенэии хлористого аммония более 1 вследствие образования избыточного .количества А 1 С 1 снижается прочность оболочки.В табл. 2 представлены составы испытанных суспензий, где составы 1 и 2 соответствуют известному составу (3).Последовательность приготовления суспенэии указана в табл. 1.В табл. 3 приведены свойства оболочек, изготовленных из указанных суспенэий.Из приведенных экспериментальных данных следует, что составы 3 и 4 имеют технические преимущества перед известными составами суспензий: при использовании в качестве катализатора отверждения соляной кислоты - по прочности, величине усадки, качеству поверхности отливок (наличие гаэовых раковин), при использовании в качестве катализатора сульфокислоты - по качеству поверхности (наличие газовых дефектов), а также по энергоемкости процесса (отсутствие необходимости использования высокотемпературного обжига в вакуумных печах).Реализация изобретения позволяет подучить экономический эффект за счет снижения брака по вине формы, повышения качества поверхности (снижения количества газовых дефектов), повышения точности отливок за счет снижения и стабилизации величины усадки формы и снижения энергоемкости процесса получения оболочковых форм по выплавляемым моделям.Т а б л и ц а 1б 1039635 Продолжение табл. 1 Химические реакции взаимодействия составлякщих суспензии условия протеканияреакций Последовательностьопераций приготовления суспензии 3. Приготавливаютотдельно смесь1/3 части растворителя, хлористо.го аммония и солярной кислоты.1 4, Вливают приготовленную смесьпо п. 3 в мешалкусо смолой и раст-,вором борной кислоты по и. 2. Перемешивают 3-5йин при комнатнойтемпературе.То же 5, Засыпают вьмешалку графит. 6Засыпают в мешалку микропорошок алюминия. Получение суспенэии.РеакцияНС 1+А 1=А 1 С 13+Н проходит медленно в течение всего периода приготовления; хранения и сушки суспенэии.При сушке реакция НН 4 С 1+НдО-ННОН+НС 1 идет вправо, так как ЮН 4 ОНЯН 1+НО, вновь появляющаяся НС 1 спо-. собствует лучшему отверждению смолы. Этому же способствует и образование А 1 С 11 по реакции НС 1+А 1 А 1 С 1 ф.Н А 1 С 1 в процессе тер" мообработки оболочек возгоняется. Наличие раствора борной кислоты и хлористого аююния способствует луч.шему смачиванию модели Сушка 2-3 ч при26-28 фС. 7, Наносят слойсуспеизии на модельСушат слойсуспензии,Температура 185 С,8. Термообработкаформ (выгонка, прокалка) . Н 8 ВОуВу 01+ЯтВ 101+2 А 1 А 1203+2 ВС+О СО4 В+С=В 4 С2 А 1+302 А 110ЗСОФ 2 А 1 А 1 ОЗСр Температура 200900 С, время 1012 ч. Перевод хлористогоаммония (НН 4 С 1) враствор и начало образования дополнительного количествасоляной кислоты НС 1по реакции .ИН 4 С 1+Н 1 О=ИН ОН+НС 1.Начало процесса вза- Перемешивание в теимодействия смолы и чение 3"5 мин прикатализатора соляной комнатной температукислоты. ИН 4 С 1 явля-. ре.ется источником образования дополнительного количества НС 1в суспенэии, не снижая ее живучести,взаимодействует сосмолой и порошкомалюминия, Наличие раствора борной кислотыи хлористого аммонияспособствует лучшему.аммоннй Оу 8 07 0,5 Таблица 3 Технологическиесвойства Прочность при 69изгибе (Ское = 20 С), кгс/смй Прочность при 67 изгибе (йщ900 С), кгс/см 43, 64 Заполнительграфитовоколлоидныйпрепарат марки С=1 илиС=2 ОСТ6=08=431=75 Фенол-формальдегиднаясмола СФМ3016-связукицее ГОСТ20907=75 Раствори- тель-спирт гидролизныймарки А ГОСТ 17299-71 Кислота соляная концентрированная ГОСТ857-69 Микропорошокалюминиевыйфракции3-20 мкм Кислотныйотвердитель (сульфокислот) Содержанием компонентов, мас.В, в составах, 9 Показатели свойств составов, 9ювЧ1 2 3 4 5), мкм 12,5 2 Количествогазовых дефектов 82 25 72 75 50 Количествопор.на 1 смповерхности,Оф 12 0,15 0,25 0,31 0,1 Радиус пор,мм Составитель Г.ЗагорецкаяРедактор С.лисина Техред Т.Иаточка Корректор Ю.Макаренко Заказ 6793/10 Тираж 813 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений. и открытий 113035, Москва, йРаумская иаб., д. 4/5филиал ППП ффПатент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Среднеквадратичное отклонение величи" ,ны усадк и + 36 Имеют место точечные газовыедефек- ты Показатели свойств составов, Р 11 11 Ракови- Отсутны 2- ствуют 3 шт на 100 см поверх- ности