Смесь для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магниевых сплавов и способ ее приготовления

 

1. Смесь для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магниевых сплавов, включакзщая огнеупорный наполнитель, карбамидофурановую смолу, ортофосфорную кислоту , борную кислоту и воду, о т|jj и ч а ю Щ а я с я тем, .что, с : целью повышения прочности стержней , и форм, улучшения защиты магниевых сплавов от окисления и снижения брака отливок п6 газовым дефектам, она дополнительно содержит тиосульфат натрия при следующем соотношет НИИ компонентов, мае.%: Карбамидофурановая смола1,5-3,0 Ортофосфорн ая кислота0,2-0,5 Борная кислота 0,3-0,5 Вода0,20-0,75 Тиосульфат натрия 0,4-1,5 Огнеупорный наполнительОстальное 2. Способ приготовления смеси i для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магние (Л вых сплавов, включающий введение в огнеупорный наполнитель и перемешивание с ним карбаш1дофурановой смолы, ортофосфорной кислоты и борCi ной кислоты, отличающийс с я тем, что, с целью улучшения защиты магниевых сплавов от окисления , в огнеупорный наполнитель сначала вводят предварительно приго ю товленную композицию ортофосфорной и борной кислот, а затем карбамидо:фурановую смолу, в которую предвасо |рительно добавляют 66-67%-ный водный раствор тиосульфата натрия. Kj со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

В 22 С 1/06, В 22 С 1/22, В 22 С 5/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3510816/22-02 (22) 17 ° 11.82 (46 ) 15.02.84. Бюл. 9 6 (72) З.Я.Иткис, Ю.П.Васин, В.A.Êîðíååâ, Е ° П.Круглов, P,Ì.Нуриев, Г.В,Чистяков, В.Б.Сизиков, Г;А.Семавин и A.Ã.×åïàåâ (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621,742.4(088 ° 8) (56) 1. Альтман М.Б. н др. NarHHe вые сплавы, т.2, N., "Машиностроение", 1978, с. 103.

2. Кестнер О.Е. и др. Точное литье цветных сплавов в гипсовые и керамические формы. М.,"Машиностроение", 1968, с. 50-80.

3. Альтман М.Б. и др, Магниевые

: сплавы, т. 2, М., "Машиностроение", 1978. с. 103-110. (54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖ»

НЕЙ И ОБЛИЦОВОЧНОГО СЛОЯ ФОРМ ПРИ

ЛИТЬЕ МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ И СПОСОБ ЕЕ

ПРИГОТОВЛЕНИЯ. 157) 1. Смесь для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магниевых сплавов, включающая огнеупорный наполнитель, карбамидофурановую смолу, ортофосфорную кислоту, борную кислоту и воду, о т,л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности стержней, „.Su„„1072979 A и форм, улучшения защиты магниевых сплавов от окисления н снижения брака отливок по газовым дефектам, она дополнительно содержит тиосульфат натрия при следующем соотноше нии компонентов, мас.Вг

Карбамидофурановая смола 1,5-3 0

Ортофосфорная кислота 0,2-0,5

Борная кислота 0,3-0,5

Вода 0,20-0, 75

Тиосульфат натрия 0,4-1,5

Огнеупорный наполнитель Остальное

2. Способ приготовления смеси для изготовления стержней и облицо- Е

С2 вочного слоя форм при литье магниевых сплавов, включакщий . введение в огнеупорный наполнитель и перемешивание с ним карбам дофурановой С смолы, ортофосфорной кислоты и борной кислоты, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения защиты магниевых сплавов от окисле» ния, в огнеупорный наполнитель сначала вводят предварительно приготовленную композицию ортофосфорной и борной кислот, а затем карбамидо:фурановую смолу, в которую предва;рительно добавляют 66-67%-ный водный раствор тиосульфата натрия.

1072979

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам холоднотвердекицих песчано-смоляных смесей для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магниевых сплавов, а также 5 к. способам приготовления указанных смесей.

Использование холоднотвердекщих песчано-смоляных смесей при изготовлении литейных форм и стержней поз- 10 валяет исключить энергоемкие процессы (например сушку ), значительно сократить производственный цикл и обеспечить изготовление форм и стержней повышенной точности в результа- 15 те отверждения их непосредственно в оснастке.

Известна холаднотвердекщая смесь для литья магниевых сплавов, содержа» щая огнеупорный наполнитель, карба» мидную смалу(ортофосфорную кислоту, воду и барную кислоту f13.

Однако при использовании данной смеси для предупреждения окисления расплава в первый момент ега поступления в форму необходима нанести на полость литейной форвард, абраэумцую литниковую и прибыльную системы, защитный припыл, а поверхность сухих стержней окрасить защитной краской, что является допалнительийик опера- 30 ци ями °

Известно использование порашкоабраэной серы, в качестве эащитнага припыла.

Получакицийся сернистый гаэ, взак- 35 мадействуя со сплавом(образует защитную пленку сульфата магния на поверхности отливки С23.

Однако применение парошкоабраэкой серы крайне нежелательно, так как 40 она неравномерно распределяется на поверхности формы, вызывает высокое газовыделение и не устраняет наличия окисных плен и газовых дефектов в отливках. 45

Наиболее близкой.к изобретению по технической сущности и дасткгаемэму результату является холадкатвердемцая смесь для изготовления стержней к облицовочного слоя фарм кри литье магниевых сплавов прк следующем соотношении компонентов, иас.%s

Карбамкдафурановая смола (КСФ-1) 3,0

Ортафасфарная кислота 0,4

Барная ккслата 0,5

Сера 1,0

- БуРа 0,2

Вода 2,0

Огнеупорный капал- .,, 60 китель Остаяъкае .$3), Спасаб приготовления известкой смолы заключается в последовательном вводе прк перемешкванки в наполкитель артафосфорной кислоты, водного 65 раствора борной кислоты, смолы и порошкообразных оеры и буры (33.

Однако смесь, приготовленная из.вестным способом, характеризуется неравномерным распределением защитных присадок серы, борной кисл ты. буды в виде порошка. что не создает достаточной защиты сплава магния от окисления. Поэтому на поверхность форм и стержней необходимо дополнительно наносить порошкообразную серу или другой прицыл. Кроме того, не исключены газовые дефекты в отлив ках из-эа высокой гаэотворнасти известной смеси.

Цель изобретения - повыаение точнос-. ти стержней и форм, улучшение защиты магниевых сплавов от окисления и снижение брака отливок по газовым дефектам.

Поставленная цель достигается тем, что смесь для изготовления стержкей и облицовочного слоя форм при литье магниевых сплавов, включакицая огнеупорный наполиитель, карбомкдофурановую смолу, ортафосфориую кислоту, барную кислоту и воду, дополнительно содержит тиосульфат натрия прк сле дукщем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Карбамидофурановая смола 1,5-3(0

Ортафосфориая кислота 0,2-0,5

Барная кислота 0,3-0,5

Вода 0,20-0(75

Тиосульфат натрия 0,4-1,5

Огнеупорный наполнитель Остальное

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу введение в огнеупорный наполнитель и перемешивание.с ним карбамидофуранавай смолы, ортофасфорнай кислоты к борной кислоты, в огнеупорный наполнитель сначала вводят предварительно приготовленную композицию ортофосфорной и борной кислот, а затем карбамидофуранавую . смолу, в которую предварительно добавляют 66-67%-ный водный раствор тиосульфата натрия.

66-67%-ный водный раствор ткасульфата натрия, введенный в смесь взаимодействует с ортафосфорнай и борной кислотами по следующим химическим реакциям:

252 3«48 80 $«50 «И© В 0 + 6Н О (4) 3 3 2 247 2

Зйа 3 0 «2((РО - М+ЗИ +2 Ь PO +3)) 0 °

223 3 4. 2 3Ф 2.

Данные реакции заметно ускоряются прк заливке форм жидким металлом.

Форма и стержни из песчана-смоляной холоднатвердекщей смеси, npii отавленной указанным спосббом, к вюменту заливки их жидким магниевым

1072979 сплавом согласно приведенным реакциям (1) и (2), выделяют сернистый газ и содержат равномерно распределенную коллоидную серу, благодаря которым на границе металл-форма образуется защитная пленка сульфата магния, предохраняющая металл от окисления. В связи с этим отпадает необходимость дополнительного применения защитных припылов.

Получакщаяся в результате приведенной химической реакции (2 ) бура, а также избыток борной кислоты препятствует процессу окисления металла в форме за счет выделения при нагреве бора, который внедряется в поверхностные слои отливки на глубину до 10 мм.

Содержание з составе предлагаемой смеси тиосульфата натрия по нижнему пределу обусловливается тем, что, нри количестве ниже 0,4% его влияние становится неэффективным, а содержаТ а б л и ц а 1

Содержание, вес.Ф, в смесях

Компоненты

4 (прототип) 95,95

97,4

92,9

93,75

Карбамидофурановая смола КСФ-1 (TY 6-05-02-26-79 ) 3,0

3,0

2,0

1,5

Ортафосфорн ая кислота

0,4

0 5

0,3

0,2

083

0,5

0,5

0 4

Барная кислота

Сера

Бура

180

0,2

0,75

OI2

2,.0

0 45

Вода

Гиосульфат натрия

0,4

0,9

1,5

° В Ю « I ле чего перемешивание продолжают еще 50-60 с.

Приготовление известной смеси, которая принята за базовый объект, еО проводят аналогичным способом с той разницей,.что исключают добавку водного раствора тиосульфата натрия, барную кислоту вводят в сМэси-с во, дой через 2 мин после ортофосфорной

65 .кислоты, а серу и буру вводят в ви-, Приготовление предлагаемого смесе@ (99 1-3) проводили следукщим образом, В песок вводят в качестве катали. затора ортофосфорную кислоту, предварительно смешанную с борной кислотой, перемешивают 3 мин, и,вводят предварительно приготовленную композицию смолы КСФ-1 и 66-67%-го водна,ze раствора тиосульфата натрия, посПесок кварцевый 1К0315 с содержанием глины

1,5-2 0 (ГОСТ 2138-74) ние его выше 1,5% может привести к образованию,газовых раковин в отливке.

Поскольку в процессе охлаждения формы с металлом отливки взаимодействует лишь слой формовочной смеси толщиной 20-40 мм, описываемую песчано-смоляную холоднотвердеющую смесь при изготовлении форм целесообразно использовать как облицовочную.

Пример. В табл. 1 приведены составы 1-3 предлагаемой смеси и известной, он же принят в качестве базового объекта. Смеси 1-3, приготовленные предлагаемым способом содержат равномерно распределенные защитные присадки в виде коллоидной серы и буры, смесь 9 4, приготовлен20 ная известным способом, содержит порошкообразные серу и буру, введенные в смесь при перемешивании.

1072979

Свойства

3 4 про» тотип

Прочность на сжатие, кГс/см,.при отверждении на воздухе в течение

24 ч

41,0 64,0 56,0

32 0

Газотворность смеси, см /Г 11,Å

12,5 16,6 21,0

Составитель С.Тепляков

Техред Ж.Кастелевич Корректор Ю.Макаренко

Редактор Н. Воловик ее wow

Заказ 256/8 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

М Ю юМ

Филиал ППП "Патент" r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4 де порошка сразу после введения смолы

Результаты испытаний смесей 1.-4 приведены в табл. 2.

Т а б л и ц а 2

Сравнению по показателям свойств подвергаются смеси с идентичным содержанием связующего (карбамидофурановой смолы), т.е. смеси 9 3 (предлагаемий) и 9 4 (прототип) .

Иэ данных табл, 2 следует, что -ЗО смеси 9 3 в отличие от смеси 9 4 (базовый объект.)при одинаковом ко» личестве связующего обладает пониженной газотворностью за счет уменьшения содержания в смеси.Р 3 выделяющейся в результате реакции коллокдной серы и повышенной прочностью (на 15% выше прочности базового объектаj вследствие уменьшения со:держания воды. защиту магниевых сплавов от окис- 40 леиия оценивали по пироэффекту в процессе заливки форм в литейном цехе

Казанского Моторостроительного производственного объединения.

Из смеси tt 3 (йредлагаемый) и

9 4 (известный) изготовляли стержни и форлы с облицовочным слоем..

При заливке магниевым сплавом 50-ти форм с облицовочным слоем и стержнем из известной смеси 9 4 наблюдался интенсивный пироэффект в трех формах (6% от залитых форм). При заливке форм с облицовочным слоем и стержнем из смеси (предлагаемый ) В 3 интенсивного пироэффекта не наблюдается, что .объясняется защитным действием присадок, :-равномерно распределенных по объфф стержня.

Таким образом, предлагаемая смесь для изготовления стержней и облицовочного слоя форм при литье магниевых сплавов, по сравнению с базовым объектом, обеспечивает . Улучшение защиты магниевых сплавов от окисления при повышении прочности форм н стержней на 15% и позволяет снизить брак отливок по газовым дефектам. Кроме того, предлагаемый способ приготовления смеси, включающий последовательный ввод в наполнитель при перемешивании вначале предварительно приготовленной композиции ортофосфорной и борной кислот, а затем композиции водного раствора тиосульфата натрия и смолы, в отличие от базового объекта., обеспечивает равномерное распределение в песчаной смеси выделяющихся в результате химических реакций защитных присадок в виде коллоидной серы и буры.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения составляет

30-35 тыс. руб. в год.