Раствор для упрочнения форм по выплавляемым моделям

Авторы патента:

B22C9/04 - с применением разовых моделей

B22C3 - Выбор составов для покрытия поверхности литейных форм, стержней или моделей

РАСТВОР ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ФОРМ ПО ВЬШЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ, включающий ортофосфорную киблоту. неорганическое соединение алюминия и растворитель, отличающийся тем, что, с целью повышения качества форм и снижения их себестоимости , он содержит в качестве неор. ганического соединения алюминия продукт гидролиза щелочно-алюминатных растворов на основе оксидов алюминия и натрля - отход ванн химического травления деталей из алюминиевых сплавов, а в качестве растворителя - воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Ортофосфорная кислота13 ,5-25,0 Указанный продукт гидролиза щелочноi алюминатных растСЛ С 8,5-15,0 воров Вода Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

2 А

4(51) В 22 С 9/04 В 22 С 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Э

H ABT0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

Ортофосфорная кислота

Укаэанный продукт гидролиэа щелочноалюминатных растворов

13,5-25,0

8,5-15, О

Остальное

Вода (21) 3634855/22-02 (22) 18.08.83 (46) 23.01.85. Бюл. У 3 (72) В.Н. Гречко, И.А. Артеменко, Л.Л. Шистерова н Г.В. Ежов (53) 621.74.045(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР к 908478,. кл. В 22 С 9/04, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 933177, кл. В 22 С 3/00, В 22 С 1/16, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР

N 599910, кл. В 22 С 9/04, 1976. (54) (57) РАСТВОР ДЛЯ УПРОЧНЕНЦЯ

ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯИ, вклю-. чающий ортофосфорную кислоту неорганическое соединение алюминия и растворитель, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения качества форм и снижения их себестоимости, он содержит в качестве неор". ганического соединения алюминия продукт гидролиэа щелочно- алюминатных растворов на основе оксидов алюминия и натрия вЂ” отход ванн химического травления деталей иэ алюминиевых сплавов, а в качестве растворителя вЂ” воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ж:

1 11355

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению форм по выплавляемым моделям.

Известен раствор для повышения прочности форм пропиткой их одновременно с выплавлением моделей, который содержит горячий водный раствор металлофосфатов. В процессе выплавления моделей иэ формы to металлофосфаты заполняют поры в стенках формы и при последующем прокаливании повышают ее прочность Ц

Недостатком этого раствора является относительно высокая стоимость и дефицитность металлофосфата, а также загрязнение модельной массы в процессе одновременной выплавки моделей и пропитки формы.

Для повторного использования модель- 2п ную массу, выплавленную в известном растворе, необходимо регенерировать, что приводит к увеличению ее расхода, дополнительным энергетическим и трудовым затратам. 25

Известен раствор для упрочнения керамических форм по постоянным моделям, который содержит ортофосфорную кислоту, азотнокислый алюминий и органический растворитель $21 .

Однако применение, его сдерживается из-за повышения. стоимости дефицитности азотнокислого алюминия.

Ввиду использования органического растворителя данный раствор является пожароопасным.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является раствор (3) . для упрочнения оболочковых форм по 4О выплавляемым моделям следующего состава, мас.Ж: неорганическое соединение алюминия, а именно алюмохлорид 25-45, ортофосфорная кислота 25-45, этанол остальное.

Недостатками известного раствора являются сравнительно высокая стоимость и дефицитность входящего в его состав компонента-алюмохлорида. Кроме того, при тепловой обработке форм, состоящих из двух этилсиликатных и остальных жидкостекольных слоев, происходит расслоение по поверхности раздела этилсиликатных и учрочненных известным раство- 55 ром жидкостекольных слоев. В процессе последующей заливки под действием гидравлического удара металла в

29 3 зонах расслоения слоев форма часто разрушается. Образующиеся продукты разрушения формы замешиваются в металл, что ведет к возникновению брака отливок по засорам.

Целью изобретения является повышение качества форм и снижение их себестоимости.

Указанная цель достигается тем, что раствор для упрочнения форм по выплавляемым моделям, включающий ортофосфорную кислоту, неорганическое соединение алюминия и растворитель, содержит в качестве. неорганического соединения алюминия продукт гидролиза щелочно-алюминатньгх растворов на основе оксидов алюминия натриявЂ” отход ванн химического травления деталей из алюминиевых сплавов, а в качестве растворителя вЂ” воду при следующем соотношении ингредиентов, ма с.7.;

Ортофосфорная кислота

13,5-25,0

Указанный продукт гидролиза щелочноалюминатных растворов 8,5-15 О

Остальное

Вода

Продукт гидролиза щелочно-алюминатных растворов получают путем саморазложения (гидролиза) отработанных растворов химического травления, предварительно отделенных от шлама, образующегося в процессе травления поверхности алюминиевых деталей. Продукт гидролиза щелочноалюминатных растворов имеет следующий химический состав, мас.7.: А 09

40-53 Na20 10 2-15 О MgO 0 02-

0,07, СиО 0,03-0 05, вода вЂ” остальное. Плотность отработанного раствора 1,48-1,80 г/см, рН 10 -12. Содержащиеся в этом продукте гидроокись алюминия и гидроокись натрия при взаимодействии с ортофосфорной кислотой образуют в растворе алюмофосфаты и натрийфосфаты, которые в процессе пропитки формы оседают на отдельных частицах материала формы, увеличивают связку между частицами материала формы и обеспечивают тем самым повышение ее прочности и термостойкости.

При содержании в предлагаемом растворе ортофосфорной кислоты

11355

3 менее 13,5Х и продукта гидролиза щелочно-алюминатных растворов менее

8,5Х прочность форм после прокалки и их термостойкость становятся ниже технологически допустимого предела (статическая прочность при изгибе должна быть не менее 25 кг/см и термостойкость не менее 10 теплосиен). Повышение содержания в растворе ортофосфорной кислоты более 1О

25Х и продукта гицролиза щелочноалюминатных растворов более 15Х оказывает слабое влияние на повышение прочности и термостойкости форм. 15

Раствор приготавливают следующим образом.

Заполняют ванну- до заданного уровня водой и последовательно при помешивании вводят в нее продукт гидролиза щелочно-алюминатов и ортофосфорную кислоту. Затем расто вор нагревают до 80-100 С и проводят в нем упрочнение форм.

Пример . Испытывают три состава раствора с различным содержанием ортофосфорной кислоты и продукта гидролиза щелочно-алюминатных . растворов, содержащих, мас.Х: АС<0>

43,2, Na О 13,5, МяО 0,05, СиО 0,01, вода остальное до 100Х, Составы предлагаемых растворов приведены в табл. 1.

Формы, подлежащие упрочнению, изготавливают известным способом

35 по выплавляемым моделям с использованием огнеупорной суспензии на основе связующего вЂ” гидролизованного раствора этилсиликата марки ЭТС-40 с содержанием Si0 14-18Х наполнителя вЂ” пылевидного кварца. В качестве обсыпочного материала используют кварцевый песок марки K-0315. Соотношение пылевидного кварца в огнеупорной суспензии составляет для пер45 вого и второго слоев покрытия

3 мас.ч. для последующих вЂ” 2 мас.ч. на 1 мас.ч. гидролизованного раствора этилсиликата.

Изготовленную форму погружают в

50 предлагаемый раствор, нагретый до

80-100 С, выдерживают в нем в течение 0,2-0,5 ч, после чего форму

29 в извлекают из раствора, выливают его остатки из полости формы и сушат о ее в течение 3-4 ч при 150-180 . Зао тем форму прокаливают при 900-950 С в течение 2 ч. Готовую форму зали-. вают сталью марки 35 ХГСЛ при температуре заливки 1600+10 С. о

В табл. 2 приведены показатели свойств форм и отливок, полученных с использованием известного и предлагаемых растворов.

Результаты технологических испытаний форм, указанных в табл. 2 показывают, что пропитка.форм предлагаемым раствором обеспечивает повышение их качества при заливке сталью, т.е. количество форм с дефектами с 8-13Х снизилось до OX.

Вследствие того, что расслоение стенок форм, упрочненных предлагаемым раствором не наблюдается, брак отливок, изготовленных в укаэанных формах, составляет не более 0,6Х.

У партии отливок, изготовленных в формах, упрочненных известным раствором, брак Tio засорам из-эа возникновения расслоения стенок формы составляет 13,2-14,5Х, В то же время прочность и термостойкость форм, пропитанных известным раствором, остается в тех- нологически допустимых пределах.

Повышение прочности форм выше

50 кгс/см технологически нецелесообразно, так как излишняя прочность формы препятствует усадке материала отливки в процессе ее охлаждения, что Может привести к возникновению трещин в тонкостенных отливках.

Предлагаемый раствор обеспечивает снижение себестоимости форм путем использования в его составе продукта гидролиза щелочно-алюминатных растворов, являющегося отходом ванн травления иэделий из алюминиевых сплавов, взамен дефицитного и .сравнительно дорогого алюмохлорида. При этом достигается уменьшение брака стальных отливок по засорам в 22-24 раза путем исключения расслаивания стенок форм в про- цессе их тепловой обработмп.

1135529

Таблица 1

Содержание компонентов, мас.Е

Состав

Ортофосфорная кислота

Вода

13,5

78,-0

19,5

11,5

69,0

25,0