Смесь для изготовления водорастворимых стержней

 

1, СМЕСЬ ДПЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ СТЕРЖНЕЙ сложной формы, включающая хлористый натрий и поверхностно-активное вещество (ПАВ), отличающаяся тем, что, с целью повышения качества отливок из алк 1иния и его сплавов , она дополнительно содержит водорастворимое фосфатсодержащее соединение и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Водорастворимое фосфатсодержащее 3-6 соединение Вода 10-14 0,01-0,03 ПАВ Хлористый натрий Остальное 2.Смесь по п. 1, отличающ а я с я тем, что в качестве водорастворимого фосфатсодержащего i соединения она содержит алюмохромофосфатную связку. (Л 3.Смесь по п. 1, отличающ а я с я тем, что, с целью полной регенерации смеси, в качестве фос .§ фатсодержащего водорастворимого соединения она содержит полифосфат натрия. . 4.Смесь по п. 1, отличаюсо о щаяся тем, что, с целью ускорения отверждения смеси при формовании о со Од стержней, она дополнительно содердит соду в соотношении к полнфосфату натрия

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) 01) (5g 4 В 22 С 1/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3510340/22-02, 3510369/22-02, 3510339/22-02 (22) 15. 1 1. 82 (46) 07. 12.85. Бюл. Р 45 (71) Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного, Знамени химико-технологический институт им. Д.И. Менделеева (72) А.В. Беляков, А.С. Власов и Л.Н. Курзякова (53) 621.742.4(088.8) (56) Anderko К., Stark M. Gieserei, 1969, Bd. 56, s. 540.

Патент США У 3963818, кл. 264-56, 1976.

Патент Японии Р 53-14618, кл. В 22 С i/ 16, 1978.

Патент Японии Ф 56-33176, кл. В 22 С 1/28, 1981.

Авторское свидетельство СССР

Ф 624694, кл..В 22 С 1/08, 1975. (54) (57) 1, СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ВОДОРАСТВОРИМЬИ СТЕРЖНЕЙ сложной формы, включающая хлористый натрий и поверхностно-активное вещество (ПАВ), отличающаяся тем, что, с целью повышения качест ва отливок из алюминия и его сплавов, она дополнительно содержит водорастворимое фосфатсодержащее соединение и воду при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ж:

Водорастворимое фосфатсодержащее соединение 3-6

Вода 10-14

ПАВ 0 01-0,03

Хлористый натрий. Остальное

2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве водорастворимого фосфатсодержащего соединения она содержит алюмохромофосфатную связку.

3. Смесь по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью полной регенерации смеси,. в качестве фосфатсодержащего водорастворимого соединения она содержит полифосфат натрия.

4. Смесь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью ускорения отверждения смеси при формовании стержней, она дополнительно содердит соду в соотношении к полифосфату натрия (2-3):(1-2).

1 11

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам стержневых смесей для изго. I товления водорастворимых стержней, применяемых для литья алюминия и его сплавов.

Цель изобретения — повьппение качества отливок с полостями сложной формы из алюминия и его сплавов.

Используемое в предлагаемой смеси водорастворимое фосфатсодержащее соединение (алюмохромофосфатная. связка АХФС и полифосфат натрия) взаимодействует с хлоридом натрия, что приводит к повьппению химической стойкости последнего к расплавам алюминия и его сплавов.

В процессе сушки вместе q удаляе.мой водой происходит миграция анионов РОЗ в поверхностные слои изделия.

При дальнейшей термообработке на поверхности изделия образуется тон.— кая прослойка фосфатов алюминия и хрома (при использовании АХФС), а также соединений фосфата натрия с хлоридом натрия (при использовании

АХФС мли полифосфата натрия). Эти соединения обладают повышенной, по сравнению с NaC P, стойкостью к расплавам алюминия и его сплавов.

В результате повьппается качество отливок, поскольку уменьшается взаимодействие стержня с отливкой.

Предпочтительно использовать

АХФС с плотностью 1,9 г/см . АХФС, 3 являясь неорганическим клеем, обеспечивает прочность изделия после формования и снижает температуру спекания. Применение более 6 мас.7

АХФС (в пересчете на сухое вещество) затрудняет сушку отформованных изделий, при сушке наблюдается вспучивание образцов. Количество АХФС менее 3 мас.7 не обеспечивает- необходимой прочности изделий. Для придания массе лучшей пластичности

АХФС разбавляют водой до плотности

1,55 г/см . В результате термообраЭ ботки происходит полимеризация

АХФС с образованием малорастворимых соединений. При растворении таких стержней время выщелачивания несколько возрастает, а АХФС теряется безвозвратно.

Использование полифосфата натрия позволяет получать несколько менее прочные стержни, чем при использовании ЛХФС, но они растворяются быстрее и беэ остатка, что позволяет

96096

5 !

О

35 полностью регенерировать массу. Прочность стержня после формования и возможность его извлечения из формы обеспечиваются способностью полифосфата натрия образовывать кристаллогидрат Na5РО 12Н O. Содержание

Na РО менее 3 мас.7 недостаточно для обеспечения необходимой прочности отформованного изделия при его извлечении из формы после пластического формования. При содержании

Na ÐO более 6 мас.7 наблюдается ухудшение поверхности изделия за счет последующего высаливания при сушке.

Для ускорения отверждения смеси к полифосфату натрия добавляют соду.

Na CO3 10Я О связывает большее количество воды (637), чем ИаэРО 12Н О (577) . Кроме того, основной характер соды ускоряет процессы полимериэации в полифосфате натрия. Все это приводит к заметному ускорению отверждения смеси при формообразовании стержней. При соотношении соды к полифосфату натрия более 2/3 наблюдается взаимодействие с расплавленным алюминием и его сплавами, что ухудшает поверхность отливки.

При соотношении меньшем, чем 1/2, не реализуется преимущество Na2СО, в связывании воды.. Применение ма СО3 ускоряет отверждение смеси, но он имеет основной характер и- способствует взаимодействию с расплавленным алюминием и его сплавами.

Для обеспечения пластического формования количество воды должно быть не менее 10 мас.X. При содер- жании воды более 14 мас.X изделие плохо извлекается из формы и имеет шероховатую поверхность.

Содержание ПАВ (например, стиральный порошок для стирки в морской воде Лотос, Нептун и т.д.) менее

0,01 мас.7. не дает достаточного положительного эффекта, а в увеличении его свыше 0,03 мас.X нет необходимости, так как при этом дальнейшего улучшения пластичности не наблюдается, но увеличивается газовьщеление за счет разложения IIAB.

Примеры составов и свойства полученных образцов представлены в таблице.

1196096

1 а В В В О Е! Q x

М ) O о е о а м н а о

P.3 о

С.7 C4

I ° е а о

I 5

Le л

Р м

Е аЧ 1Ч ЕЧ

Ф Ф Ф! ч Ф vt Ф

M «Ъ hl

° Ф ч go !

А

О 1 о а

Ж II

Ь v о e m й2 0И м о

N л о сч м!

«Ъ (ъ ФФ 41 о сч

«Ъ «1 РЪ е (6

Р

1 I I 1! 1 1 I! 1 I! 1 I

1 1 i 1

1 1 I

М

< 1 сч т О

О о О О л В В В о о о о

Фъ !ч «» я

В В б б о е о о т -е еч о о о б В « о а о 4f о

В ь! ч о

° - ЕВ ЕВ- ф

cv O е ° е ф

° O4

«) ев

° ° Н

1 tV ЛВ

1 I !

I I !

43 Ф

В

I f4! ° I 1

1 I 1 1

1 Й »

1 Ф 3

Ю е Ъ М

5Ф)Ю а е е ее! 4 1 !! ! л ф g O л и Ж Ж ю .л в

О Ol «.

° В б

IVI. 4! 4 3 л л е о -,„

° б Юсю л еЭ л

° И «1 Ф

-4 ! ! о

I x

1

И ОО»

" I о„

I ",(!1,!

ЮВВВ ЛВ Лйвйай3 ЮВ

1196096

*М $ и о м

Ф»3

1

1

1

° 3Г! ь

СЧ

I I

1 Я

I en

I Р

I ev

° ю 1

1 I и

° Щ о о

« о!

1 л (4

-т о

« ь о 1 м Г"

° Й @ ю .I °

X !»

v o

° Ф

° 4 ° » л» л» л

« л (, }

1 ео с0 и

« еч

1 I 1 «! !

> ЭО!

«м ф m

13Ево

I. 1 !

1 Ф.Э

МЪ л

« л л

М Ф

« е л

I Ф х а !

1»

i4 o$ И!

» л

go!

, I Ф3 Ю Ф5 Ю Ф C 01 ÂÇI а 11I O

7 1196

При использовании в качестве водорастворимого фосфатсодержащего соединения АХФС для получения изделий NaCf измельчают до размера зерна менее 80 мкм, подогревают его о

5 до 40-60 С и смешивают с нагретой до таких же температур АХФС, предварительно насыщенной хлористым атрием. Изделия изготавливают методом пластического прессования при 1б давлении 1-9 MIIa, что позволяет отфбрмовать изделие сложной формы.

При использовании в качестве водорастворимого фосфатсодержащего соединения пирофосфата натрия или

его смеси с содой для получения иэделий смесь из NaC2, пирофосфата натрия или его смеси с содой, Н О и ПАВ (Лотос, Нептун) подвергают п6молу в планетарной мельнице в течение

3 мин, затем смесь подогревают до 70-90 С. Кристаллизационная вода выделяется и вместе с ПАВ обеспечи- . вают массе достаточную пластичность для заполнения сложных форм при давлении прессования 10 МПа. Образование кристаллогидратов приводит к повышению прочности, что позволяет извлечь изделие из пресс-формы.

Из полученных масс формуют цилинд ры диаметром 25 мм и высотой 50 мм

30 для определения прочности на сжатие; балочки 5-5 -30 мм для. определения

КТР; стержни для заливки металлом.

Образцы медленно сушат, а затем обжигают при 300 С в течение 1 ч. Степеньз5 взаимодействия с расплавленным алюминием и его сплавами оценивают визуально, сравнивая поверхность стержня с поверхностью отливки, ухудшение поверхности отливки по сравнению .с поверхностью стержня указывает на взаимодействие.

В примерах 4., 5, 9, 10, 14 и 15 приведены смеси эа предлагаемыми интервалами. Выход эа нижние границы интервалов (примеры 4, 9 и 14) приводит к ухудшению поверхности иэделия из-за низкой пластичности массы, выход эа верхние границы интервалов 5О (примеры 5, 10 и 15) затрудняет высушивание образцов, происходит высаливание, ухудшающее поверхность образцов. Кроме того, увеличение содержания соды в смеси с полифос- SS фатом натрия (пример 15) приводит к вэаимодеиствию с расплавом алюминия и его сплавов.

096 8

Для сравнения с известной смесью из смеси, содержащей, в мас.X:

A fg0 g 6; стеарин 2,25, парафин 14;

NaC f 77,75, методом литья из парафинового шликера формуют цилиндры высотой 50 мм, диаметром 25 мм для. определения прочности на сжатие, балочки 5 5 30 мм для определения

КТР, стержни для заливки металлом.

Образцы обжигают в засыпке из тонко- дисперсного А1 0э при 750 С в тече- . ние 2 ч. После заливки расплавленным алюминием и его сплавами наблюдают ухудение поверхности отливки по сравнению со стержнем, что указыьяет,,на взаимодействие.

Применение предлагаемой массы значительно упрощает технологию, нет необходимости использовать специальную установку для литья парафиновых шликеров, не используются, а, следовательно, не теряются парафин и стеарин, улучшаются условия труда работающих, так как нет газовыделения при разложении парафина и стеарина. Из предлагаемой массы выделяются только пары воды и очень небольшое количество газов из ПАВ. Обжиг не надо проводить в капселях в засыпке из адсорбента, т.е. отпадает необходимость в капселях, в их ручной загрузке и очистке стержней от адсорбента.

Температура термообработки стержней снижается с 700 до 300 С, т.е. на 400 С, что экономит электроэнергию и упрощает получение данной температуры. Режим сушки может быть ускорен при использовании вакуумноаммиачной сушки.

Стержни, изготовленные из предлагаемой массы, значительно меньше взаимодействует с расплавленным алюми-. нием и его сплавами, что позволяет получать хорошую чистоту поверхности отливки. Они могут достаточно долго хра. ниться на воздухе, не меняя своих свойств. После заливки металлом и охлаждения стержни легко удаляются, поскольку имеют значительную пористость, которую можно регулировать давлением прессования.

Применение вибрации и раствора

ПАВ позволяет удалять основную часть массы в виде суспензии, регенерировать ее упариванием воды и испольэовать повторно, что дает возмож" ность создать безотходную технологию.

Составитель А.Беляков

Редактор Н.Гунько Техред Т.Дубинчак

Корректор И.Эрдейи

Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7504/9

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 !

Для оформления полостей сложной формы при литье под давлением алюминия и его сплавов используют стержни из цинка, которые и выбраны в качестве известного объекта.

Для предотвращения взаимодействия цинка с алюминием стержни приходится гальваническн покрывать медью. При вы" плавлении стержня цинк может полностью не вытекать из отверстий сложной формы, а перегрев для более полного удаления цинка приводит к деформации изделий из алюминия, что ухудшает его качество.

Предлагаемая смесь на основе водорастворимого хлористого натрия

96096 !0 позволяет отказаться от использования дефицитного цинка. Технология изготовления стержней упрощается, поскольку оно происходит при комнатной температуре. Упрощение процесса извлечения стержня из отливки позволяет его легче автоматизировать.

Отсутствие расплава цинка, пары которого ядовиты, улучшает условия труда.

1и Качество иэделий тоже повышается, так как стержни иэ предлагаемой массы легче извлекаются из полостей сложной формы, нет опасности деформирования изделия из-эа нагревания, необходимого для полного удаления цинкового стержня.