Способ изготовления литейных форм и стержней

/04 2 С 9/00 9/12 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ тем, что, с целью повышения прочности форм и стержней и уменьшения их осыпаемости, при засыпке смеси в оснастку в ее поток подают жидкий или порошкообразный отвердитель жидко- стекольного связующего в количестве 0,2-6,5 мас.7 от массы смеси.2. Способ по т л и ч а ющ и й с я тем, честве отвердителя использ алюминия в п.1, о что в кауют фосфат 1,5 мас.Х количессмеси.3. С т ма соб по п и ч а щиися дителя ис пользуюностью0 масЛ лоту плве 0,2 особ я т по п.1 м, что зуют ф 2,0-5,ичаю -тве отверй в ка теля испол ррохромовыи шлак мас,7. и порошкооличестве 0,2 коли бразн ,5 ма тве ый алю ний в ассы смеси. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) А.П.Никифоров, Ю,А.Дрягин, Н.С.Берсенева, В.П.Семенов и С.А.Никифоров(56) Авторское свидетельство СССР У 566672, кл. В 22 С 9/12, 197,Авторское свидетельство СССР В 1144581,кл. В 22 С 5/04, 1957,Авторское свидетельство СССР У 514657, кл. В 22 С 3/00, 1976. (54)(57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ из пластичных и жидких самотвердеющих смесей, включающий приготовление смеси на жидко- стекольном связующем, заполнение ею стержневой или формовочной оснастки, уплотнение смеси, извлечение модели из формовочной или стержневой оснастки, о т л и ч а ю щ и й с я ем, что в качестве ответ ортофосфорную кис 1,6 г/см в количесот массы смеси, 12Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении форм и стержней из жидких, пластичных и сыпучих само- твердеющих смесей на основе жидкостекольного связующего.Целью изобретения является повышение прочности форм и стержней иснижение их осыпаемости.Сущность изобретения заключается в том, что при заполнении смесью опок или стержневых ящиков на ее поток подают пропорциональное количество жидкого или порошкообразного отвердителя. В качестве отверцителя используют феррохромовый шлак, фосфат алюминия и ортофосфорнчю кислоту плотностью 1,6 г/см.Введение отвердителя в смесь в момент заполнения ею опоки или стержневого ящика обеспечивает с одной стороны пропорциональное распределение отвердителя по объему смеси и формы, с другой - протекание начальных стаДий физико-химического взаимодейст вия связующего материала с отвердителем непосредственно в форме. В отличие от известных способов в предлагаемом обеспечивается полное протекание в форме первой адсорбционной и второй, коагуляционной стадий упрочнения, являющихся наиболее эффективными в упрочнении форм и стержней, Поэтому в процессе упрочнения количество структурных связей в смеси увеличивается, что приводит к повышению служебной (т.е. после упрочнения) прочности форм и стержней обеспечивает возможность снижения относительного содержания связующего материала, сокращение продолжительности процесса упрочнения, При этом обеспечивается возможность применения для упрочнения форм высокоактивВ ф г ных отвердителей таких, как фосфат алюминия или ортофосфорной кислоты, которые дополнительно сокращают продолжительность процесса упрочнения форм, увеличивают их прочность при относительно низком содержании связующего и тем самым улучшают выбиваемость смесей из отливок.Это связано с тем, что активное Физико-химическое взаимодействие высокоактивного отвердителя с халдким стеклом происходит непосредст.венно в форме при стационарном состоянии компонентов, когда образующиеся ,структурные связи сохраняются беэ1095 А 2разрушения и предопределяют формирование высокой прочности форм и стержней.Способ осуществляют при примене 15 20 25 30 35 40 нии как жидконаливньтх, так и пластичных самотвердеющих смесей в таком порядке.По первому варианту способа сначала готовят смесь из всех необходимых компонентов, например из огнеупорного наполнителя, связующего материала противопригарных и технологических добавок, но без отвердителя.Такая смесь обладает высокой живучестью и длительное время не изменяет своих исходных свойств. При заполнении смесью опоки или стержневого ящика на ее поток подают любым известным способом, например транспортером, звездочным питателем или пульверизатором, поток порошкообразного или жидкого атвердителя. При этом равномерность распределения отвердителя по объему смеси обеспечивают его пропорциональным расходом па отношению к расходу смеси при заполнении опоки или стержневого ящика.Подбор соотношения расходов осуществляют опытным путем, исходя из типа. применяемых расходных устройств, Так при использовании порошкообразного отвердителя можно применять два дозирующих транспортера, один из которых, предназначенный для отвердителя, располагают выше транспортера для смес 1 л, При этом поток отвердителя с него попадает и опоку с. потоком смеси. Он движется с меньшей скоростью, чем транспортер для смеси и обеспечивает пропорциональную подачу отвердителя на загружаемый в опоку поток смеси. При этом весовое соотношение смеси и отвердителя поддерживается в заданных данным изобретением соотношениях. Жидкий отвердитель подают, например, из пульверизатора на. подающий в опоку поток смеси, расходноесоотношение которых подцер;кивают взаданных пределах. По второму варианту способа сначала смесь готовят из всех необходимых компонентов, например песка, жидкого стекла глины феррохромового шлака для ПСС и ДС-РАС для ЖСС. При заполнении опоки одной из таких смесей в нее дополнительно вводят высокоактивный порошкообразный илижидкий отвердитель, например фосфат алюминия или ортофосфорную кислоту.По третьему варианту сначала готовят.смесь без отвердителя,при заполнении опоки смесью в нее пропорционально подают феррохромовый шлак с добавкой 0,2-1,5 мас.7 порошкообразного фосфата алюминия.По четвертому варианту сначала готовят смесь из всех компонентов, например из песка, жидкого стекла ДС-РАС, феррохромового шлака. При заполнении опоки смесью в нее пропорционально подают 0,2-2,0 мас,7 раствора ортофосфорной кислоты (в пересчете на плотность 1,6 г/см).Испытания способов проводили при изготовлении форм из жидких и пластичных самотвердеющих смесей с содовым жидким стеклом, имеющим модуль 2,8 ед, и плотность 1,48- 1,52 г/см .Смеси готовигцт в смесителе каткового типа марки 1 Л 11. Из смесителя смесь подавали ца транспортер для подачи ее в опоку, У оконечности транспортера располагали звездчатый дозатор, который применяли для подачи в опоку отвердителя совместно с потоком смеси. В другом иариац 1 е жидкий отвердитель подавали на сбра сываемый с транспортера поток смеси из пульверизатора. Пластичные смеси после заполнения опок уплотняли на Встряхивающеи формоночнои машине и опоки, залитые жидкой смесью, для упрочнения выдерживают 1-1,5 ч ца воздухе. Из упрочценных Форм удаляли модели и после выдержки 0,5 ч проводили сборку и заливку металлом по серийной технологии. В таком же по" рядке готовим стержни из пластичных и жидких самотвердеющих смесей. По ходу изготовления форм и стержцей брали порции смесей для определения прочности и осыпаемости.Прочность определяли стандартным методом. Причем прочность до упрочняющей выдержки определяли при сжатии образцов-цилиндров, а после упрочнения - при растяжении образцов- восьмерок. В качестве высокоактивного порошкообразного отвердителя испытали фосфат алюминия, в качестве высокоактивного жидкого отвердителя - термическую ортофосфорную кислоту в виде водного раствора с плотностью 1,6 г/см. При испытании сначала проверяли влияние предлагаемого способа 5 О 5 20 25 30 35 40 45 55 ца прочность Форм с применением широко распространенного порошкообразногоотвердителя - Феррохромового шлака в количестве 2,0-5,0 мас.7, а эатем - высокоактивного порошкообразного фосфора алюминия в количестве 0,2- 1,5 мас.Е от массы смеси.Сравнить предлагаемый способ с известным по авт,св. В 514657 невозможно, так как известным способом нельзя ввести порошкообразный материал в смесь после засыпки ее в опоки через инъркторы в модели. Ортофосфорную кислоту испытали в количестве 0,2-2,5 мас.Е от массы смеси.В табл.1 и 2 представлены сравнительные результаты испытания на пластичных смесях,Как видно из табл,1 и 2, прочность смесей при изготовлецйи Форм предлагаемым пособом через 1 и 3 ч во всех случаях больше, чем при примецеции известцых способов, а осыпа - емость соответственно в 5-6 раз меньше, Особенно существенна разница при ьс-:ользовании добаьки высокоактивного отиердителя - фосфата алюминия. Если при применении известного способа с увеличением содержания фосфата алюминия прочность после выдержкии 3 ч уменьшается, то в случаях применения предлагаемого способа пр-чцость увеличивается, а осыпаемость уменьшается. При этом установлеца зависимость, чем выше прочность смеси после уплотнения до некоторого предела (до 1 мас.7), тем ниже она после выдержки на воздухе (т.е. после осуществления процесса упрочнения) и, наоборот, чем ниже сразу после уплотнения, тем выше после выдержки. Это объясняется тем, что чем больше жидкого стекла расходуется на коагуляционное взаимодействие с отвердителем до уплотнения (например, в процессе перемешивания в известном способе), тем меньше его остается ца образование структурно-упрочняющих связей при упрочняющей выдержке и тем меньше становится служебная (т,е. для сопротивления воздействию металла) прочность форм и стержней. Как видно из табл. 1 и 2, предлагаемьй способ обеспечивает получение более низкой исходной прочности (что полезно для процесса заполнения опоки и уплотнения смеси) и более высокой служебной прочности. При этом заметное влияние на проч 121093ность форм предлагаемого способапроявляется при содержании фосфатаалюминия, равного 0,2 мас,7, Поэтому за нижний предел принято содержание высокоактивного порошкообраэного отвердителя, равного 02 мас.7,5При содержаниях фосфата алюминия всмесях более 1,5 мас.7. (например2 мас.7.) отмечено снижение прочности и увеличение осыпаемости. Поэтому за верхний предел содержания фосфата алюминия в смесях принят1,5 мас.%.Результаты испытания предлагаемого способа при применении жидкогоотвердителя представлены в табл.Зи 4.Как видно иэ табл.З и 4, изготовление образцов предложенным способомс феррохромовым шлаком по сравнениюс известным позволяет увеличитьпрочность почти в 2 раза и более чемв 2 раза снизить осыпаемость. Приприменении высокоактивного жидкогоотвердителя (ортофосфорной кислоты)получить достаточную прочность известным способам не удалось, тогдакак предлагаемый позволяет достичьдостаточно высокие прочности и тембольшую, чем содержание жидкого отвердителя. При этом установленочто заметное влияние на прочностьоказывают добавки отвердителя ужеоколо 0,2 мас.%. Поэтому за нижнийпредел добавок жидкого отвердителя35принят 0,2 мас.7. С увеличением содержания ортофосфорной кислоты прочность непрерывно возрастает. Однакочрезмерное увеличение кислоты увеличивает стоимость смеси. Поэтому заверхний предел добавок кислоты принят 2,0 мас.%. Установлено также,чтопри снижении содержания жидкого стекла в смесях предлагаемый способ обеспечивает получение форм с прочностьюна уровне и выше прочности форм, по 45.пучаемых известными способами на смесях с повышенным содержанием жидкогостекла.Таким образом, предлагаемый способпозволяет либо повысить прочностныесвойства форм, либо сохранить их назаданном техническими условиями уровне при уменьшенном содержании жидкогостекла. Снижение содержания жидкого5стекла обеспечивает экономию связующего, а низкое содержание его в смесях обеспечивает улучшение выбиваемости форм и стержней из отливок. 54Предлагаемый способ в сравнении с известными позволяет применять при изготовлении форм порошкообразные и жидкие отвердители, отличающиеся высокой активностью, которые позволяют сократить продолжительность упрочнения форм и стержней и повысить их прочностные. свойства.П р и м е р 1, Согласно изобретению изготовили форму для отливки барабана массой 60 кг. В катковом смесителе марки 1 А 12 изготовили смесь из песка К 0315 с 7 мас,7 жидкого стекла и 5 мас.7. огнеупорной глины (опыт 1, табл.1). Данную смесь иэ смесителя подавали транспортером к опоке, установленной на встряхивающем столе формовочной машины. В момент сбрасывания смеси с транспортера на ее поток подавали из звездчатого дозатора феррохромовый шлак. Расход шлака подобрали по расходу смеси иэ расчета 5 мас. . После заполнения опоки смесью провели уплотнение встряхиваниемв течение 10 с. Затем удалили модельиз формы. Форму выдерживали на воздухе в течение 1 ч, собрали и зали -ли углеродистой сталью, Отливка признана годной,П р и м е р 2, Предлагаемым способом изготовили форму отливки барабана, В катковом смесителе приготовили смесь (опыт 2, табл.1), содержащую песок, жидкое стекло, глину иферрохромовый шлак. Готовую смесьподавали по транспортеру к опоке, Вмомент сбрасывания смеси в опоку внее иэ звездчатого дозатора подавали порошкообразный фосфат алюминияиз расчета 0,2 мас.к смеси, Дальнейшая обработка проведена как и впримереП р и м е р 3, Сначала готовилисмесь беэ отвердителя. При заполнениисмесью опоки отливки барабана на еепоток подавали феррохромовый шлак сдобавксй фосфата алюминия иэ расчетасмеси 1 мас.7. Остальные операции выполняли как и в примерах 1,П р и м е р 4. Сначала готовилисмесь ЖСС в смесителе непрерывногодействия марки Спроизводительностью 8 м /ч, Смесь готовили извсех компонентов: песка, жидкогостекла, ПС=РАС, феррохромового шлака,Гри сбрасывании смеси в опоку на еепоток иэ пульверизатора подаваливодный раствор ортофосфорной кислоты7 1210954 ка проводилась по серийной технологии. Реализация изобретения позволит увеличить прочность стержней и форм, уменьшить их осыпаемость. Кроме этого, снижается расход жидкого стекла, сокращается продолжительность твердения форм истержней,снижается трудоемкость на выбивке стержней и очистке литья. Т а б л и ц а 1 Содержание компонентов по опытам, мас,7 Наименование компонентов 1 ффп/п 2 3 4 84,8 84,5 84 83,5 83 Песок К 0315 83 Жидкое стекломодуль 2,8 плотность 1,48 г/см Феррошлак Глина Фосфат алюминия Таблица 2 Показатели по способу Свойствасмесей 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Прочность,кгс/см после уплотнения формы(растяжение) 0,71 1,25 0,62 1,32 0,46 1,44 0,42 1,96 0,38 2,15 0,01 1,01 Осыпаемостьчерез 3 ч, 7 7,6 1,3 7,9 1,1 8,6 1,1 9,3 0,9 1,2 0,7 60 1,2 П р и м е ч а н и е : 1 - способ по авт.св. У 566672, 2 - предлагаемый способ. Предлагаемый способ используется при изготовлении форм и стержней пластичных самотвердеюпнх смесей. 5 5 5 5 0,2 0,5 5 5 5 5 1,5 2,010 1210954 Таблица 3 Наименованиекомпонентов Песок К 0315 87,8 90,7 90,3 89,8 89,3 88,3 88,8 7 7 Феррохромовыйшлак 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 ДС-РАС Ортофосфорнаякислота 2,0 0,2 0,5 1 1,5 Таблица 4 Свойства смесей Прочность кгс/см через 1 ч (растнкеняе)0,7 1 2 О, 12 028 024 О, 36 035 О, 92 0,28 1, Эб 0,20 1,61 0,2 1 1, 7 1 через Э ч(растакение) 1,3 2, 1 0,22 0,55 0,3 1 О, 94 0,45 1,36 О, 22 1, 73 О, 2 1 2,9 О, 20 1, 25 Осыпаемость через 3 ч Х2, 0,7 12 7 Э,70 8,103,558,70 2,3112,00 2,3028,00 1,25 31,00 1,21 П р и и е ч а н и ег 1 - способ по авт.св,р 566672, 2 - предлагаемый; Э- способ по авт.св. В 54657 ( образцы изготовить ие удалось, так как пропитка формы распространилась кислотой только на 5-6 мм),Составитель В.Шувалов Редактор М.Келемеш Техред Т,Тулик Корректор О.ЛуговаяЗаказ 580/14 Тираж 757 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 Жидкое стекло модуль2,8 плотность1,48 г/см Содержание компонентов по опытам, мас.Б Показателн по способу 2 Э 2 1 2 1 2 1 1 2 12