Суспензия для изготовления многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям
СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГХЭСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕ№1М МОДЕЛЯМ, преимущестг венно, для крупногабаритных отливок с развитой поверхностью, включаннцая этилсиликат, органический растворитель , воду, неорганическую кислоту, твердую углеродеодержащую добавку, пылевидный огнеупорный наполнитель на основе окиси кремния, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества оболочковых форм за счет повышения прочности оболочек после выплавки в воде и снижения растрескивания оболочек при их сушке, в качестве твердой углеродсодержащей добавки суспензия содержит графит и/или бой графитовых электродов при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Этилсиликат9,2-12,0 Органический раст . веритель15,4-18,3 Вода. 0,2-0,4 Неорганическая кислота , 0,5-0,6 Графит и/или бой графитовых электродов0 ,7-1,3 сл Пылевидный огнеупорный наполнитель на основе окиси кремния Остальное
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(5)) В 22
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.
0,7-1,3
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3344565/22-02 (22) 12.10.81 (46) 15.01.84. Бюл. )) 2 (72) Т.В.Иванова, Т.М.Кириллова, A.В.Абадаев, Б.Ш.Танкелевич и Т.Е.Соловьева (53) 621.742.4:621.74.045(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
)) 772672, кл. B 22 С 1/18, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР
)) 178952, кл. В 22 С 9/04, 1961. (54)(57) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
МНОГОСЛОЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ ПО
ВЫПЛАВЛЯЕ)ЫМ МОДЕЛЯМ, преимущест-. венно для крупногабаритных отливок с развитой поверхностью, включающая зтилсиликат, органический растворитель, воду, неорганическую кислоту, твердую углеродсодержащую добавку, пылевидный огнеупорный наполнитель на основе окиси кремния, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества оболочковых форм за счет повышения прочности оболочек после выплавки в воде и снижения растрескивания оболочек при их сушке, в качестве твердой углеродсодержащей добавки суспензия содержит графит и/или бой графитовых электродов при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:
Этилсиликат 9,2-12,0
Органический растворитель 15,4-18,3
Вода 0,2-0,4
Неорганическая кислота 0,5-0,6
Графит и/или бой графитовых электродов
Пылевидный огнеупорный наполнитель на основе окиси кремния Остальное
1066716
15,4-18,3
0,2-0,4
Изобретение относится к отраслям получения литья в многослойных оболочконых формах по выплавляемым моделям, преимущественно при изготовлении крупногабаритных отливок с развитой поверхностью. 5
Известна суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям, содержащая этилсиликат, органический растворитель, воду, неорганическую кислоту, технологи- 10 ческую добавку — олигоорганогидридсилоксановую жидкость и пылевидный огнеупорный наполнитель при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ: 15
Этилсиликат 9,3-12
Органический растворитель
Вода
Неорганическая
20 кислота 0 5-0,6
Олигоорганогидридсилоксановая жидкость 0,3-1,0
Пылевидный огнеупорный наполнитель Остальное
Этим достигается высокая прочность оболочковых форм после выплавки в воде и их удовлетворительная трещиноустойчивость fÖ .
Однако применение известной суспензии не исключает образование трещин в оболочковой форме в процессе ее сушки, особенно для моделей с развитой поверхностью. Кроме того, использование данной суспензии ограничено из-за дорогостоящей и дефицитной 35 добавки олигоорганогидридсилоксановой жидкости.
Наиболее близкой к предлагаемой пО технической сущности и достигаемому результату является суспензия 4Q для изготовления многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающая этилсиликат, органический растворитель, воду, неорганическую кислоту, твердую углеродсодержащую добавку — электродный цек в количестве 2-5 мас.%, и пылевит, ый огнеупорный наполнитель.
Данная суспензия используется для второго и последующих слоев оболочковой формы, обеспечивая формирование упругой эоны в оболочковой форме при высоких температурах, тем самым снижая образование трещин в оболочке при прокалке и одновременно обеспечивая высокую прочность оболочек в горячем состоянии f27 .
Однако использование известной суспензии для лицевого слоя оболочки не исключает образование в ней трещин в процессе сушки форм, ухудшает 60 чистоту поверхности отливок из-за частичного выгорания составляющих о электродного пека уже при 140-160 С и высокой газотворности последнего.
Кроме того, положительные технологические свойства известной суспензии (трещиноустойчивость, высокая прочность) реализуются лишь при условии выплавки оболочковых форм в модельном расплаве.
Целью изобретения является ловышение качества оболочковых форм эа счет повышения прочности оболочек после выплавки в воде и снижения растрескивания оболочек при их сушке.
Указанная цель достигается тем, что в суспензии для изготовления многослойных оболочковых форм по выплавляемым моделям, преимущественно для крупногабаритных отливок с развитой поверхностью, включающей этилсиликат, органический растворитель, воду, нерганическую кислоту, твердую углеродсодержащую добавку, пылевидный сгнеупорный наполнитель на основе окиси кремния, в качестве твердой углеродсодержащей добавки суспензия содержит графит и/или бой графитовых электродов при следующем соотношении ингредиентов, мас.В:
Этилсиликат 9,2-12,0
Органический растворитель 15,4-18,3
0,2-0,4
O 5-0,6
Вода
Неорганическая кислота
Графит и/или бой графитовых электродов
Пылевидный огнеупорный наполнитель на основе окиси кремния
0,7-1,3
Остальное
Известно, что появление трещин в процессе сушки оболочковых форм обусловлено объемно-напряженным состоянием форм. Введение в суспензию твердого углеродсодержащего вещества — графита и/или боя графитовых электродов, способствует снижению объемных напряжений в оболочке, в результате чего снижается ее склонность к растрескиванию. Кроме того, благодаря гидрофобизирующим свойствам графита и/или боя графитовых электродов оболочковые формы при выплавке в горячей воде не раэупрочняются.
Пример. Оболочковые формы для крупногабаритных с развитой поверхностью и образцы для испытания на статический изгиб готовят иэ суспенэии, полученной совмещенным способом при содержанйи BiOq в гидролиэованном растворе этилсиликата
18%. В качестве твердого углеродсодержащего вещЕства используют или графит кристаллический (серебристый). литейный (ГОСТ 5279-74), или бой графитовых электродов (ГОСТ 4426-71), или их смесь в соотношении 1:1.
Готовят 4-слойные формы и образцы.
Графит и/или бой графитовых элект1066716 родов вводят в готовую суспензию.
Вязкость суспензии по ВЗ-4 для первого слоя 70-75 с, для последующих — 25-35 с. Обсыпку производят кварцевым песком фракций 1К0315, 1К04 (ГОСТ 2138-74). Сушку каждого слоя осуществляют в течение 2 ч в камере с температурой 26-27
Относительная влажность составляет
50-60Ъ. Для сравнения параллельно готовят формы и образцы по тем же 10 режимам с использованием известных составов L1J и L2) .
Модельный состав из оболочковых форм и образцов выпланляют в горячей воде при температуре 98-100 С в течение 20 мин. Затем формы и образцы подсушивают при 160-180 С 1520 мин. Варианты известной l1j и предлагаемой суспензий представлены в табл. 1. Физико-механические свойства оболочек, изготовленных из указанных суспензий, в табл. 2.
По данным табл. 2 можно сделать выводы, что формы, содержащие в своем составе графит. и/или бой графитовых электродов в количестве менее
0,7Ъ от веса суспензии (составы б, 11) имеют до 25-28Ъ трещин. Кроме того, поверхность этих оболочек подвергается размыванию горячей водой при выплавке в последней, 30 в результате чего прочность оболочек снижается по сравнению с известным составом 3 (аналог), содержащим гидрофобизируюцую добавку, но превышает прочность оболочек с добав-35 кой электродного пека (составы 1 и 2). Формы, изготовленные из суспензии с добавкой графита и/или боя графитовых электродов в пределах
0,7-1,3Ъ,имеют минимальный процент 40 трешин (составы 7-9, 12-14, 17-20).
При этом прочность образцов, выплавленных в горячей воде, выше прочности образцов из известной суспензии с добавкой электродного пека. 45
Понижение прочности известных составов 1 и 2 после удаления модельного состава в горячей воде объясняется тем, что происходит частичное растворение борной кислоты в оболочке, что приводит к ее ослаблению в то время, как прочность керамических оболочек, изготовленных из суспензии по изобретению, не снижается, так как проникновению воды в поры кераMHKH препятствует равномерно распре- 55 деленный по поверхности формы графит, имеющий гидрофобные свойства.
Реализация изобретения обеспечивает получение экономического эффекта в количестве 27 руб/т годного литья за счет снижения в 5-6 раз брака оболочек по трещинам в процессе ,сушки оболочек, повышения качества б0
При дальнейшем увеличении процентного содержания графита и/или боя графитовых электродов брак по трещинам не снижается, поэтому увеличение процентного содержания графита и/или боя графитовых электродов экономически нецелесообразно.
Минимальное количество трещин н оболочке с добавкой 0,7-1,3Ъ графита и/или боя графитовых электродов связано с тем, что в условиях сушки о оболочек при 26-27 С теплопроводность графита в 30 раз выше, чем у кристаллического кварца. Равномерное распределение графита в лицевом слое способствует более быстрому прогреву оболочки по сечению н начальный Период сушки и увеличивает скорость удаления растворителя из покрытия, вследствие чего усадочные процессы в оболочке происходят тогда, когда последняя находится еще в эластичном состоянии. Следовательно максимальная усадка оболочки протекает в начальный период сушки, что благоприятно сказывается на качестве лицевого слоя, более склонного к трещинообразованию, чем последующие. Таким образом, содержание графита и/или боя графитовых электродов в количестве 0,7-1,3Ъ является оптимальным.
Оценка качества отливок по наличию газовых дефектов показывает, что для известных составов 1 и 2 (прототип) количество дефектных отливок составляет 10-25Ъ, что подтверждает наличие высокой газотнорности оболочки, содержащей 2-5Ъ электродного пека из-за способности его к коксуемости при 950-1000 С, при этом коксовый остаток колеблется в пределах 43-63Ъ.
Введение в суспензию электродного пека в количестве 0,7-1,3Ъ вместо графита способствует снижению трещинообразонания оболочек в процессе ее сушки и особенно пер;ого слоя на моделях с развитыми поверхностями.
Однако при этом на поверхности отливок также появляются газовые дефекты, но их количество снижается до уровня 6-8Ъ.
Использование же мелкодисперсного углеродсодержащего материала — графита серебристого в количестне 0,71,3Ъ для лицевого слоя оболочки не оказывает отрицательного влияния на качество поверхности лицевого (рабочего) слоя оболочковых форм и отливок. Выгорание графита начинается при более высокой температуре по сравнению с электродным пеком, а во время прокалинания оболочковых форм, в отличие от последнего, ныделения сажистого дыма не происходит, поэтому отливки, полученные с использованием графита н лицевом слое, не имеют газоных дефектов.
1066716 отливок за счет снижения брака по газовым раковинам, экономии модельных материалов за счет снижения их
Приме pbl
Суспензии
Количество зон оболочковых Форм
Этилсиликат
Неорганическая кислота
emo>
Спирт Вода этиловый
Офганосилоксановая жидкость известная
t2j 1
1 зона(1 слой) 20,15 24,18 2,48 0,56
2 эона(2 слой) 20,15,24,18 2,48 0,56
3 зона (3-4 слои ) 1 зона
2 зона
3 зона
14,7
15,4
ЕЦ 3
0,4 0,6
0,2 0,5
0,7
С введением 4 электродного пека в 1-Й 5 слой вместо граФита
18,3 0,4 0,6
9,3
Предлагаемые
0,4 О, 6
12 15,4
12 15,4 0,4 0,6
10,9 17,5 0,4 0,6
931830406
9,3 15,4 0,4 0,6
12 15,4 0,4 0,6
12 15,4 0,2 0,5
10,9 17,5 0,4 0,6
9,3 18,3 0,4 0,6
9,3 18,3 0,4 0,6
12 15,4 0,4 0,6
12 15,4 0,2 0,5.
10,9 17,5 0,4, 0,6
9,3 18,3 0,4 0,6
9,3 18,3
0,4 0,6
11
12
13
14
16
17 .18
19
20 потерь при выплавке в горячей воде, снижения энергоемкости прокалки оболочек, выплавленных в воде.
Т а б л и ц а 1
Составляющие суспензии, мас.%
20,15 24,18 2,48 0,56
20,15 24,18 2,48 0,56
20,15 24,18 2,ф8 0,56
20,15 24,18 2,48 0,56
1066716.Составляющие суспензии, мас;Ф
Суспензии
Глице» рин
Борн ая кислота
Огнеупорный наполните ль
Графит кристаллический сереб рис тый литейный
Электродный пек
Известная
Остальное
0,12
0,12 с 2 и и и
0,7
1,3 Предлага" . етые
0,7
1,0
1,3
1,4 и и и и
0,6
0,7 и
1,0
1,3 и
1,4
С введением электродного пека в 1-й слой вместо графита
0,12 4,0
0,12
0,12
0 12 4,0
0,6
0,7
1,0
1,3
1,4
Продолиение таблицы 1
Смесь графита с боем графитовых электродов в соотношении 1:1
1066716
Т а б л и ц а 2
Предел прочности образцов на изгиб, кгс/см >
Примеры температуре
39,7
50,0
36,8
52,0
34,2
90,0
59,4
60,0
10,2
8,7
30,1
66,0
46,0
25,0
33,0
59,0
10,0
33,8
89i0
60 0
8,0
88,2
33,5
59,4
33,0 9,8
55,8
29,7
67,2
47,0
28,0
34,1
88,5
58,3
8,7
59, 1
88,7
33,6
33,0
89,3
10,2
32,5
58,8
9 9
68,0
30,2
50,5
30,0
34,3
9,5
35,0
88,3
8,5
60,2
34,1
89;4
10,0
33,9
85 6
58,6
9,0
Составитель Г. Зарецкая
Редактор Т. Митейко Техред М.Гергель Корректор И. Муска
Тираж 779 Подписное
Заказ 11104/13
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
rro делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Количество форм с трещинами, %
Выплавленных в горячей воде
Выплавленных в воде и подсушенных,при
160-180 С.Прокаленных при
950 С и испытанных при указанной
