Смесь для изготовления литейных стержней и форм

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТКЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19ISU(II) (S1) 4 В 22 С 1/22, 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГАЛИО-, О, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4128501/31-02 (22) 23,06.86 (46) 30.04.88. Бюл. № 16 (71) Институт проблем литья АН УССР (72) А.Ю.Синчугов, Н.Г.Черненко, В.Г.Горенко, P.Ê.Òîëñòûõ и В.И.Кошелев (53) 621.742.4(088.8) (Se) Авторское свидетельство СССР № 7047 11, кл. В 22 С 1/22, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 900930, кл. В 22 С 1/22, 1980, Патент ГДР ¹ 736932,кл.В 22 С 1/22, опубл. 1979. (54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНО

СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ (57) Изобретение относится к литейному производству, именно к составам песчано-смоляных смесей, используемых при изготовлении форм и стержней, преимущественно для тонкостенных сложнофасонных отливок ° Цель изобретения — повышение качества стержней и форм эа счет увеличения их податливости при силовом взаимодействии с металлом отливки. Состав смеси, мас.Ж: связующая композиция на основе синтетической смолы — продукта, синтеза реакционноспособного мономера (карбамида и/или фенола и/или фурилового спирта) с формальдегидом и отвердителя (кислоты или кислой соли или амина) 2,0 — 8,0; добавка из класса окислителей (калий марганцовокислый или калий двуххромовокислый, или натрий азотнокислый) О, 1 — 5,0; добавка, выбранная иэ класса восстановителей следующего ряда: древесный уголь, кокс, сажа, алюминий, цинк, 0,01-1,00; огнеупорный зернистый ма- а териал силикатной природы остальное.

3а счет реализации изобретения достигается повышение податливости смеси при 723 К (по степени ее деформации С под нагрузкой) в 1,3 — 2,5 раза и снижение уровня остаточных напряже- 2 ний в отливке в 1,5-3 раза. 2 э.п. ф-лы, 3 табл.

1391797

Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам песчано-смоляных смесей, используемых при изготовлении форм и стержней пре5 имущественно для тонкостенных сложнофасонных отливок.

Цель изобретения — повышение качества стержней и форм эа счет увеличения их податливости при силовом взаимодействии с металлом отливки.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Основными критериями при выборе окислительных и восстановительных до- 15 бавок являются их физико-химическая активность, доступность и нетоксичность, Восстановительная добавка может использоваться в сочетании с окислительной разупрочняющей добав- 20 кой в составах песчано-смоляных смесей для изготовления стержней и форм, твердеющих как в холодной, так и в нагреваемой оснастке.

1ри изготовлении стержней в на- 25 греваемой оснастке в качестве разупрочняющей добавки рекомендуется использовать окислители с температурой разложения в интервале 503-1073 К.

Нижний предел температурного интер- 30 вала 503 К выбран иэ условия предотвращения разложения добавки в процессе изготовления стержней, приводящего к снижению термостабильности, а также геометрической и размерной точности стержней.

При изготовлении стержней по холодной оснастке нижний предел температурного интервала разложения может быть понижен до 423 К ° Верхний 40 предел температурного интервала (1073 K) выбран иэ условия обеспечения сгорания коксового остатка в период нахождения металла в пластичном или упруго-пластичном состояниях, При использовании добавок с температурой разложения выше 1073 К процессы выгорания коксового остатка и раэупрочнения стержней смещаются в область перехода металла в упругое состояние, что опасно с точки зрения

50 возникновения трещин и остаточных напряжений в отливках.

В качестве огнеупорного зернистого материала силикатной природы используют кварцевый песок, зернистый

55 . дистен-силлиманит, циркон и т.д.

В качестве связующего рекомендуется использовать при изготовлении объемных форм и стержней в нагреваемой оснастке карбамидную смолу, модифицированную фуриловым спиртом, поскольку она характеризуется наиболь шей реакционной способностью, при изготовлении оболочковых форм и стержней — твердые и жидкие смолы фенолоформальдегидного типа (ПК 104, СФ-010, СФ-014, СФ-241, СФЖ 3042), представляющие собой продукт поликонденсации фенола с формальдегидом.

В качестве катализаторов для горячего отверждения объемных стержней используют различные соединения неорганического и органического происхождения, а также комплексные материалы, например комплексные катализаторы ЛСФ-А, M-1, ФС 26/6 и др. В качестве отвердителя плакированных песчано-смоляных смесей для оболочковых форм и стержней используют технический уротропин, который вводят в состав связующей композиции либо в процессе ее промьпцленного производства (для смолы ПК 104), либо непосредственно в период приготовления смеси.

При изготовлении холоднотвердеющих форм и стержней выбор типа связующего и катализатора определяется конкретными условиями производства. В качестве добавок иэ класса восстановителей предусмотрено испольэовать древесный уголь, коксовую мелочь, сажу, алюминиевый порошок, цинковый порошок предпочтительно с дисперсностью частиц 50-100 мкм.

Для приготовления предлагаемых смесей первоначально производят смешивание разупрочняющей и активирующей добавок в течение 45 с. Затем полученную смесь вводят в огнеупорный наполнитель, компоненты перемешивают 60 с. Дальнейший регламент приготовления и испольэования смеси остается беэ изменения и выбирается в в соответствии с особенностями технологическог0 процесса приготовления объемных и оболочковых стержней в холодной или нагреваемой оснастке.

В табл. 1 приведены составы предлагаемых смесей для объемных стержней, отверждаемых в нагреваемой оснастке.

В табл, 2 и 3 приведены показатели свойств смесей согласн табп. 1, Величину податливости стержней оценивали пс величине деформации сме1391797 си при нагрузках 0,05 0,1; 0,2 МПа при температуре 723 К, а также по уровню остаточных напряжений в отливках.

Деформацию смеси под постоянной нагрузкой определяли на лабораторном приборе типа ПД-120, образец размером ф36 мм, Ь 50 мм изготовленный пескодувным способом на лаборатор- 10 ной установке мод. 4753А, устанавливали на нижний штемпель прибора, прикладывали заданную нагрузку и нагревали со скоростью 3 К/мин до 723 К.

После выдержки в течение 10 мин по стрелочному индикатору прибора отсчитывали величину деформации.

Величину остаточных напряжений определяли на специально литой пробе типа втулки с размерами 170/150 мм я

?I 150 мм, материал — чугун СЧ20, Внутреннюю полость отливок выполняли стержнями, изготовленными из смесей испытуемого состава. Остаточные напряжения определяли тензомет- 25 рированием по методу отверстия на пробах, не подвергавшихся искусственному старению.

Как следует иэ данных табл ° 2 и 3 по уровню прочностных и технологи— ческих свойств предлагаемые смеси по изобретению удовлетворяют требованиям производства, В то же время анализ данных табл. 2 и 3 показывает, что введение в состав смеси

35 окислительной разупрочняющей добавки в сочетании с восстановительной добавкой позволяет увеличить величину деформации смеси под нагрузкой при

723 К в 1,3-2,5 раэ, что благоприятно 40 влияет на улучшение податливости смеси при силовом взаимодействии с затвердевающей отливкой. Уровень остаточных напряжений в отливках при этом снижается в 1,5-3 раза. Анало- 45 гичное влияние оказывают окислительные раэупрочняющие добавки в составах смесей для изготовления оболочковых форм в нагреваемой оснастке и в составах холоднотвердеющих смесей. формула и з о б р е т е н и я

1. Смесь для изготовления литейных стержней и форм преимущественно для смолы — продукта синтеза реакционноспособного мономера с формальдегидом и отвердителя

Добавка,иэ класса окислителей

Добавка, выбранная из класса восстановителей упомянутого ряда

Огнеупорный зернистый материал силикатной

2,0-8,0

0,1-5,0

0,01 — 1,4v

Остальное природы

2. Смесь по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что содержит связующую композицию на основе синтетической смолы — продукта синтеза карбамида и/или фенола, и/или фурилового спирта с формальдегидом и отвердителя — кислоты или кислой соли, или амина.

3. Смесь по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что в качестве добавки иэ класса окислителей содержит марганцовокислый калий или двухромовокислый калий или азотнокислый натрий. тонкостенных сложнофасонных отливок, содержащая огнеупорный зернистый материал силикатной природы, связующую композицию на основе синтетической смолы — продукта синтеза реакционноспособного мономера с формальдегидом и отвердителя и добавку иэ класса окислителей, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения качества стержней и форм за счет увеличения их податливости при силовом взаимодействии с металлом отливки, смесь дополнительно содержит добавку, выбранную иэ класса восстановителей следующего ряда, древесный уголь, кокс, сажа, алюминий, цинк, при следующем соотношении ингредиен" тов, мас.7.:

Связующая композиция на основе синтетической

1391797

Ингредиенты

2 3

2,0

1,2

0,52

0,28

5 0

3,0

1,3

0,7

8,0

4,8

2,0

1,2

0,1

2,5

5,0

С!,O !

0,05

0,1 -17,89

9"., 45

86,9

Смесь, М"

С во)йс гва сме. н рас)«жсг1рс) ч в ос г нии > !!3,э.

> i. c) !:::: :O)"v .С E. !! ! с) н,1 .!! ном c -., KING!! 0 !

) j p s.. в F с . н в ц j у го) и> коеc ажа а.с )MHний.,О/ 1,-42

S,2/ l,47 ,8/1 ч0 ), l 1

)1)1

»

I !) ж: !!

3,4/1,48 . 3,3/1,47

2,7/!, 7

",7/1 26 ц1! iк

0,06

0,07

О, i38

К1:) н 1„. древе. .ный уголь кокс

0,05

0,06

0,06

С! 07

0,08

Тп же

0,07

1б.. Л 1 il

0, 0 6

0, 0 6

0, 0 7 а всминий

0,05

0 05

0 07 цинк

Связующая композиция на основ> синтетической смолы, в т.ч.:

Смола МФФМ

Фуриловый спирт

Катализатор M-1

Добавка из класса окислителей:

Калий марганецевокислый или калий двухромовокиспый или натрий азотнокислый

Восстановительная добавка:

Дреi« с!!! гй уголь или кокс . .r)) сажа, или алюминиевый порошок, нлн циffi: вый Tf()r )шок

0r неунорный зсрвис гый материал силнка гный природы:

Кварцевый песо). или ч Р i Ð н-с! !ЛЛИМ;) Нпт

TTT Wt >>но), )>

>Ф

Осыпаемость, 7

Таблица 1

Содержание ингредиентов, мас.7, в смесях, У

Та блица 2

З>7/1>56)

3,8/1,58

3,5/1,48

3,7/1,54 3>8/1,57

1391797 !

П(!о!!р.,; елие табл.

Смесь, У

Свойства смеси

Газопроницаемость

161

165

173

КИп 0 древесный уголь

160

168

177

То же кокс сажа алюминий

160

165

157

166

161

171

160

164

173 цинк!!

П р и м е ч а н и е, В числителе показатели при 293 К, в знаменателе при 493 К.

Отверждение при Т = 493 К, с = 3 мин.

Т а блица 3

Свойства смесей

Окислительная добавка— восстановительная добавка

1 2 3

Калий мар ганце вокислый — др евесный уголь

-0,15/103 -0,22/68 -0,25/60

-0,17/95 -0,23/61 -0,27/42

-0 ° 18/92 -О ° 20/63 О ° 26/59

-О, 16/94 -0,21/65 -О, 24/43

-0,18/91 -0,25/58 -0,28/39

То же — кокс — сажа

G JII0MHHHH цинк

Калий двухромовокислый — древесный уголь

-0,12/104 -0,18/90 -0,21/66

-0,10/112 -0,17/93

-0,14/98 -0,16/95

-О, 23/61

-0,20/63

-0,22/65

-0,24/60

То же — кокс — сажа — алюминий — цинк

-0,14/101 -0,17/98

-0,11/108 -0,20/72

Натрий весный азотнокислый — дреуголь

-0,14/103 -0,20/65

-О, 12/106 -О, 19/68

-0,24/56

-0,25/53

То же — кокс

-0,16/97 -0,17/85 -0,23/60

-0,14/101 -0,18/76 -0,24/58 сажа — алюминий

-0,13/105 -0,21/62

-0,26/57 цинк

ВН((ПП(1 Заказ 1848/15

Тираж 740 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ф

В числителе — деформация смеси, 7.! при 723 К и нагрузке

0,1 MIIa в знаменателе — максимальная величина остаточных напряжений в литой пробе, ИПа.

Наполнитель — кварцевый песок.