Суспензия для изготовления многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям

 

СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО ВЫ ПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, испольэуемьк производстве отливок из химически активных металлов и сплгшов, включающая графит, термо(еактивную смолу, гидролизный спирт, неорганическую кислоту, алюминиевый микропорошок, отличающаяс я тем, что, с целью повииения качества литья за счёт снижения количества газовых дефектов отливок, повышения частоты поверхности и точности отливок, а также снижения энергоешсости процесса изготовлений форм, суспензия дополнительно содержит борную кислоту и хлористый аммоний при следую

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1% (И) д(я) В 22 С 1/06

Юа» т й. pgтй)и„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЦТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3414632/22-02 (22) 31.03.82 (46) 07.09.83. Вюл. В 33 (72) В.М.Воздвиженский, В.В.Добродеев, С.П.Серебряков, С.В.Лобанов и О.АйКалашникова (7l) Рыбинский авиационный техноло- . гический институт (53) 621.742.4г621.74.045(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 325079, кл..В 22 С 1/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 204504, кл..В 22 С 1/00й 1966 °

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2871085/22-02, кл.. В 22 С 9/04й 1980 ° (54) (57) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕИЬИ ИОДЕЛЯИ, используемых припроизводстве отливок из химически активных металлов H сплавов, включаю-, щая графит, термореактивную смолу и гидролизный спирт, неорганическую кислоту, алюминиевый микропорошокй отличающаяся тем, что, с целью повышения 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 — 41,9

Неорганическая кислота 2- 2,3g

Алюминиевый микропорошок 9 - 12

Ворная кислота 2 — 3 ййориатый юавоний 0,8 — 1

Графит Остальное

Ф

1039635

Изобретение относится к литейному производству и может найти применение при изготовлении отливок из химически активных тугоплавких сплавов методом литья по выплавляемым моделям.

Известна огнеупорная суспензия (1) для изготовления форм, s которых получают отливки иэ активных спланos, включающая мас ° %:, Графитовый порошок Основа 10

Металлический титан 0,8 — 2,5

Фенольнобаритовая смола 20 - 22

Спирт 30 — 36

Контакт Петрова 15 керосиновый 7 — 9

Однако суспензия имеет повышенную и нестабильную усадку форм, неудовлетворительное качество поверхности отливок (наличие точечных газовых дефектов), необходимость проведения высокотемпературной (1600 С) вакуумО ной прокалки для удаления сульфидов.

Известна также суспензия (2), которая не требует проведения высокотемпературной вакуумной прокалки Форм включающая следующие ингредиенты, мас.%:

Огнеупорный наполнитель (циркон, графит

30 и др.) 40 — 80

Связующее (Фурановые смолы)

Растноритель (Фурфу" рол или фуриловый спирт) 14,1 — 30

Катализатор (безводный хлористый алюминий) Остальное

Известная суспензия имеет повышенную толщину загрязненного поверх- 40 ностного слоя величиной 0,2 — 0,3 мм отливки иэ-за повышенной газотворной способности формы. Вследствие высокой гигроскопичности хлористый алюминий р агируе c влагой воздуха с вы- 45 делением. хлористого водорода и дезактивируется, что затрудняет его применение, повышенную нестабильную усадку форм после прокалки.

0,7 — 1,3

Наиболее близкой к предлагаемой

50 является суспензия (3) для иэготовле. ния оболочковых форм, получаемых по ныплавлинаемым моделям, которая содержит ингредиенты при следующем их . соотношении, мас.%: 55

Термореактивная смола 20 — 25

Гидролизный спирт 25 — 35

Неорганическая кислота 2 — 5

Алюминиевый микропорошок 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 и неудовлетворительное качество поверхности отливки (точечные газовые дефекты). При условии использования в суспензии в качестве катализаторов отверждения концентрированной соляной кислоты или хлористого аммония (с прокалкой в вакууме до 1000 С) известная суспензия харако теризуется также значительной и нестабильной усадкой в пределах 3,3

3,8 наличием газовых дефектов в отливках из-за присутствия в форме соединений NaC1, которая образуется в процессе формиронания оболочки при взаимодействии щелочи NaOH, входящей в состав смолы и катализатора НС1.

Эта соль воэгоняется неполностью и остается в форме и после вакуумной

1нрокалки при 1000 С, неуиовлеЖорительным качеством поверхности (загрязнение поверхностного слоя отливки, 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.%:

Термореактивная смола 20 — 21

Гидролизный спирт 40 — 41,9

Неорганическая кислота 2- 2,3

Алюминиеный мцкропорошок 9- 12

Борная кислота, 2 — 3

Хлорисный аммоний 0,8 — 1

Графит Остальное

В табл. 1 представлена последовательность операций приготовления предлагаемой суспензии, сопутствующие каждой технологической операции химические реакции взаимодействия составляющих суспенэии и указаны условия протекания соответствующих реакций.

Борная кислота и алюминиевый мик ропорошок улучшают смачиваемость сус1039635

Последовательность Химические. реакции операций приготов- взаимодействия сосления суспенэии тавляющих.суспенэиы

Условия протекания реакций

Перемешивание в течение 5-7 мин при комнатной температуре.

Растворвийе борной кислоты

1. 2/3 части растворителя смешивают с необходимым количеством борной кислоты.

РастворЕиие смолы и раствора борной .кислоты в -ней.

2. В смоляное связукщее 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 микропорошка алюминия менее 3% снижается прочность формы, увеличивается усадка оболочки. При содержании порошка алюминия более 12% снижается прочность форм после прокалки вследствие повышения пористости оболочек при незначительном повышении стабильнос- . ти и уменьшении величины.их усадки.

При содержании в суспензии графитового наполнителя менее 22% повышается уаадка форм после прокалки,, 15 снижается ее стабильность, уменьшается прочность форм вследствие повышения относительного количества свя- зукщего. Если в суспензии наполните-ля больше 26,5%, прочность форм сни- 2О жается, повышается нестабильность усадки, так как толщина пленки связукщего на зернах наполнителя становится меньще оптимальной. При содержании в суспензии менее 20% связукще- Я

ro прочность форм падает, усадка нестабильная, так как толщина пленки . связукщего меньше оптимальной. При. повышении свяэукщего в суспензии бо- лее 21% усадка повышается, возраста-. ет 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 кислоты менее 2% увеличивается время суш- ки каждого слоя оболочки. При содер-, жании в суспензии соляной кислоты 40 более 2,3% резко снижается живучесть суспензии, прочность оболочки, повы шается нестабильность усадки. При содержании в суспензни борной кислотыменее 2% снижается прочность формы,.,i)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 свобод ной 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 A1Clg 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 получить 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 1 б

1039635

Продолжение табл. 1

Химические реакции взаимодействия составлякщих суспензии условия протекания реакций

Последовательность операций приготовления суспензии

° °

3. Приготавливают отдельно смесь

1/3 части растворителя, хлористо.го аммония и солярной кислоты.

4, Вливают приготовленную смесь по п. 3 в мешалку со смолой и раст-, sopoM борной кислоты по и. 2.

Перемешивают 3-5 йин при комнатной температуре.

То же

5. Засыпают вь мешалку графит.

6 ° Засыпают в мешалку микропорошок алюминия.

Получение суспенэии.

Реакция

HC1+Al=A1C1>+H2 проходит медленно в течение всего периода приготовления, хранения и сушки суспенэии.

При сушке реакция

NH4C1+H2ONH4OH+HC1 идет вправо, так как

NH4OH NH48 Н2О вновь появляющаяся НС1 способствует лучшему отверждению смолы. Этому же способствует и образование А1С1 по реакции HCl+AlA1ClpH<

А1С1э в процессе термообработки оболочек возгоняется. Наличие раствора борной кислоты и хлористого аююния способствует луч.шему смачиванию модели»

Сушка 2-3 ч при

26-28 С .

7. Наносят слой суспеизии на модель ° Сушат слой суспензии.

Температура 185 С.

8. Термообработка форм (выгонка, прокалка) .

Н8ВОУ В2 02+НУ

В 0,1+2А1 А1203+2В

C+a CО

4В+С=В4С

2Al+3Og 2Aly О

ЗСО62А1 А12 О ЗС жр

Температура 200900ОС время 1012 ч.

Перевод хлористого аммония (NH4Cl) s раствор и начало образования дополнительного количества соляной кислоты HCl по реакции .NH4C1+

H O=NH OH+HC1.

Начало процесса вза- Перемешивание в теимодействия смолы и чение 3-5 мин при катализатора соляной комнатной температу-.. кислоты. NH4C1 явля-. ре. ется источником о6разования дополнительного количества НС1 в суспенэии, не снижая ее живучести, взаимодействует со смолой и порошком алюминия. Наличие раствора борной кислоты и хлористого аммония способствует лучшему

-смачиванию модели.

Получение суспенэии.

1039635

Таблица 2

Компоненты Содержанием компонентов, мас. S в составах, Р

25

26,5

33 33 22

25 25 20

21

4l,9 43,.2 44

35 35 40

2,3 2 6 3

2 12

1 5 1

Борная кислота(орто) Хлорис тый аммоннй

Оу8 Оу5

Таблица 3

Технологические свойства

Ю °

1 2 3

4 5

Прочность при 69 изгибе (кое =

2pе С), кгс/см

С.Прочность при 67 изгибе (tð ä

900 С), кгс/см

43, 64

Наполнительграфитовоколлоидный препарат марки C=l или

С=2 OCT

6=08=431=75

Фенол-формальдегидная смола Cvtn

3016-свяэукицее ГОСТ

20907=75

Растворитель-спирт гидролизный марки A ГОСТ

17299-71

Кислота соляная концентрированная ГОСТ

857-69

Микропорошок алюминиевый фракции

3-20 мкм

Кислотный отвердитель (сульфокислота) Показатели свойств составов, 9

1039635

Продолжение. табл. 3

Технологические свойства

3 4 5 б

1 2

2 7 1,9 2фО 2,5 3,2

Линейная усадка, В

0,97 0 5

Шероховатость поверхности (R>) мкм

12,5 2

Количество газовых дефектов

82 25

75

Количество пор.на 1 см поверхности, 0,12 0,15 0,25

0,31 0,1

Радиус пор, мм

Составитель Г.Загорецкая

Редактор С.Лисина Техред T.Èàòî÷êà Корректор Ю.Макаренко

Заказ 6793/10 Тираж 813 Падпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений. и открытий

113035, Иоскэа, ж-35,,Раумская иаб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Среднеквадратичное отклонение величи,ны усадк и + 36

Имеют место точечные газовые дефекты

Показатели свойств составов, Р

) ) (I 1

Ракови- Отсутны 2- ств уют

3 -шт на

100 см поверхности