Смесь для изготовления водорастворимых стержней
союз советских
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (19) (И) (5)) 4 В 22 С 1/18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
5 0-20,0
Прессованные стержни прокаливают при 100-300 С. Предел прочности на сжатие полученных стержней более
1000 кгс/см . Стержни применяют для получения отливок из алюминиевых и цинковых сплавов. Полное удаление стержней происходит за 1 мин при промывке водой охлажденной с тливки.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 3555384/22-02 (22) 25.02.83 (46) 30.03.89. Бюл. Р 12 (72) В.Г.Арсеньев, Т.Е.Кашихина, А.А. Шухатович и Н.П.Рыбаков (53) 621.742.4(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
Н- 839648, кл. В 22 С 1/18, 1979.
Патент Японии Ф 48-17570, кл. 11А21, опублик. 1973.
Авторское свидетельство СССР
У 742031, кл . В 22 С 1/20, 1977.
Авторское свидетельство СССР
1(- 624694, кл. В 22 С 1/08. 1977.
Авторское свидетельство СССР
Ф 937097, кл. В 22 С 1/00, 1980. (54)(57) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ СТЕРЖНЕЙ, включающая хлористый натрий и неорганическое
Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей для изготовления водорастворимых стержней развесом от 0 05 до
10 кг и толщиной стенок менее 2 мм, используемых при литье алюминиевых сплавов.
Известна смесь, содержащая дегидратированный сульфат магния и его насьпценный раствор.
Недостатком смеси является низкая растворимость, так как для удаления ее из полости необходимо применение удара или вибрации, что недопус.тимо при изготовлении тонкостенного литья из алюминиевых сплавов.
Известны также смеси на основе водорастворимых солей, удаление косвязующее, отличающаяся тем, что, с целью повышения. качества стержней за счет повьппения их сырой прочности и предотвращения деформации, смесь в качестве неорганического связующего содержит насьпценный водный раствор хлористого кальция и дополнительно сульфат магния при следующем соотношении ингредиентов, мас. 7.:
Сульфат магния 2,0-20,0
Насыщенный водный раствор хлористого кальция
Хлористый натрий Остальное торых из отливок не требует применения механических воздействий.
Известна сухая водорастворимая неорганическая соль (ИаС1 или КС1), имеющая остаточную влажность менее
1Х. Из этой смеси. получают стержни прессованием 1,5-4 тс/м, Прессованные стержни прокаливают при 100300 С.
1468638
Недостатком этой смеси является низкое качество поверхности стержней из-за их гигроскопичности и невозможность получения стержней слож5 ной конфигурации, что во многих случаях является определяющим.
Известна смесь для изготовления водорастворимых стержней, содержащая водорастворимую минеральную соль (NaCl, NaC0, NaN0 ), быстротвердеющее лакокрасочное покрытие (глифталевую или пентафталевую грунтовку
ГФ-02) и огнеупорный наполнитель (огнеупорная глина, окись магния, кварцевый песок и др.).
Стержни, изготовленные из этой смеси, обладают низкой гигроскопичностью (гигроскопичность может достигнуть нуля), свободно вымываются из полостей отливок струей воды и могут отверждаться самопроизвольно . или при тепловой обработке °
Однако скорость отверждения указанной смеси очень мала,. что обуславливает высокую степень деформаэ ции стержней в сыром состоянии. При транспортировке частично искажается геометрия стержней, что не обеспечивает получение отливок с высокой размерно-весовой точностью. Особенно высокая деформация наблюдается у стержней, имеющих большую массу и высоту. Кроме того, смесь токсична за счет содержания в ней лакокрасоч.—
35 ного грунта.
Известна смесь для изготовления водорастворимых стержней, содержащая окись алюминия, стеаРин, паРа- 40 фин и хлористый натрий. Для получения стержневой смеси указанного состава применяют хлористый натрий с размером частиц до 100 мк и безводную окись алюминия. Эти порошкообразные материалы в указанных количествах смешивают с органическими составляющими при 70-80 С. Полученную суспензию запрессовывают в пресс-формы при давлении 1,5—
3,0 кгс/см Затем стержни-сырцы обжигают в слое-адсорбента при 700"
750 С.
Полученные стержни характеризуются снижением огневой усадки B про цессе их сушки. Предел прочности при сжатии составляет 180-210 кгс/см
Удаление стержней из отливки производится холодной водой за 4-5 мин.
Применение известной смеси для изготовления водорастворимых стержней позволяет получать сложные полости отливок с чистотой поверхности по 6-7 классу.
Недостатками данных водорастворимых стержней являются их невысокая механическая прочность, невысокая скорость вымывания из отливки, а также наличие в составе стержня нерастворимого остатка, который может оставаться в полости отливки после растворения стержня °
Наиболее близкой к изобретению является смесь для изготовления водорастворимых стержней, включающая мас. 7:
Хлористый натрий 60-90
Частично дегидратированный сульфат
GJIIOMH НИ Я 10-40
Частично дегидратированный сульфат алюминия по составу и по свойствам отличается от сульфата алюминия, что позволяет использовать его в капредел прочности на сжатие,кгс/см 215-290 скорость удаления стержней, г/мин 3-5 водорастворимость, 7 прочность стержней, ИПа 15-20
Водорастворимые стержни, изготовленные из известной смеси обладают высокой механической прочйостью, полной водорастворимостью и имеют высокую скорость вымывания из отлив" ки °
100 честве связующего в составе водорастворимого стержня.
Из предлагаемой смеси стержни изготовляют следующим образом. Порошкообразные материалы в указанных количествах смешивают и заливают .водой из расчета получения массы полусухой, пластичной или жидкоподвижной консистенции и заформовывают путем прессования или заливки в форму. Затем стержни-сырцы обжигают при 550-650 С в течение 2-4 ч.
Полученные из известной смеси стержни имеют следующие характеристики:
2,0-20,0
5 0-20,0
5 14686
Недостатком данных водорастворимых стержней является их высокая
;степень деформации в сыром состоянии, так как скорость отверждения указанной смеси мала, что приводит к искажению геометрии стержней и получению отливок с низкой размерно-весовой точностью.
Получение стержней из известной 10 смеси требует повьппенных энергозатрат в связи с необходимостью обжига стержней-сырцов при многочасовом нагреве до 650пС.
Кроме того, известная смесь в ка- 15 честве связующего содержит частично дегидратированный сульфат алюминия, который обладает повьппенной токсичностью, что ухудшает условия труда рабочих и требует создания мощной 20 вентиляционной системы, а также принятия специальных мер по очистке сточных вод производства, так как растворимые соли алюминия токсичны и для растений. Таким образом, при- 25 менение сульфата алюминия в литейном производстве влечет за собой дополнительные материальные затраты предприятий, Цель изобретения — повышение сы- . 30 рой прочности стержней и предотвращение за счет этого их деформации— достигается тем, что смесь для изготовления водорастворимых стержней, включающая хлористый натрий и неорганическое связующее, содержит в качестве неорганического связующего насьпценной водный раствор хлористого кальция и дополнительно сульфат
1 магния при следующем соотношении 40 ингредиентов, мас.Х:
Сульфат магния
Насьпценный .водный раст- 45 вор хлористого кальция
Хлористый натрий Остальное
Для получения стержневой смеси 50 указанного состава применяют хлористый натрий, который представляет собой кристаллический порошок белоО го цвета, т. пл. около 800 С, растворимость в воде при 20 C 36 г/100 г
Н20, сульфат магния — порошок бело-го цвета, т. пл. 1130 С, растворимость в воде при 20 С 107 г/100 г
НпО; насьпценный водный раствор хлористого кальция — концентрация при
20 С составляет 44 мас.7, т.пл. хлористого кальция 772 С, В данном составе стержневой смеси хлористый натрий является основным огнеупорным веществом, обеспечивающим растворим ость стержней после изготовления отливки, сульфат магния не токсичен и в указанных количествах является добавкой, обеспечивающей термостойкость стержей и стабилизирующей степень деформации их в сыром состоянии, насьпценный водный раствор хлористого кальция является связующим, обеспечивающим прочность стержней.
Упрочнение стержней происходит благодаря дополнительному,химическому взаимодействию между твердой и жидкой фазой смеси, по уравнению
MgS0 + CaC1> MgC1g + Са504.
В результате этой обменной реакции выделяется гипс, который упрочняет стержень.
Соотношение компонентов в смеси является оптимальным. При содержании насьпценного водного раствора хлористого кальция менее 5 мас.7 смесь малоподвижна,что затрудняет формообразование стержней, при содержании его более 20 мас.l снижается прочность стержней, а степень деформации увеличивается.
При содержании сульфата магния менее 2 мас.Ж не обеспечивается прочность стержней при изготовлении и при извлечении их из пресс-формы они разрушаются, а при содержании
его более 20Х..снижается растворимость стержней (скорость растворения уменьшается в два раза}.
В табл. 1 приведены составы смесей согласно изобретению (1,2,3) и по прототипу (4).
Из предлагаемой смеси стержни изготовляют следующим образом.
Порошкообраэные материалы в указанных количествах смешивают и добавляют предварительно приготовленный насыщенный водный раствор хлористого кальция из расчета получения полусухой или пластичной массы. Полученную суспензию запрессовывают в подогретые до 70-80 С пресс-формы и выдерживают при этой температу1468638
Таблица 1
Ингредиенты, Ж
Состав смеси, У
Насыщенный раствор хлористого кальция
Сульфат магния
Хлористый натрий
Частично дегидратирован ный сульфат алюминия
96
5
10
1
3
10 ре в течение 3-5 мин, после чего стержни-сырцы извлекают и сушат в слое силикагеля при 70-150 С в течение 3-6 ч.
Были проведены сравнительные ис5 пытания сухих стержней и стержней во влажном состоянии, изготовленных из предлагаемой и известной смесей.
Результаты испытаний приведены в табл. 2 (для сухих стержней) и 3 (для стержней во влажном состоянии).
Из приведенных в табл. 2 данных следует, что показатели сопоставляе- 15 мых смесей в сухом состоянии существенно не отличаются.
Иэ приведенных в табл. 3 данных следует, что прочность стержней в сыром состоянии, изготовленных из 20 сопоставляемых смесей, существенно .отличается. При выдержке в нагретой пресс-форме в течение 5 мин прочность смеси по предлагаемому изобретению в 200 раэ выше, чем прочность из- 25 вестной смеси (стержни практически не вынимались иэ пресс-формы). Последнее обстоятельство обусловливает
% существенное повышение скорости отверждения .смеси и соответственно 30 уменьшение степени деформации стержней в сыром состоянии, а следовательно, получение улучшенного качества поверхности стержней и повышение их точности.
Стержни иэ смеси по изобретению затвердевают с образованием гипса в результате взаимодействия сульфата магния с насыщенным водным раствором хлористого кальция. После запрессовки смеси в оснастку она самозатвер" девает без явления первичной усадки и не требует дополнительного многочасового нагрева, что обеспечивает снижение энергозатрат на получение стержней. Стержни выдерживают нагрев до 750 С в течение 10 ч без разрушения и изменения размеров.
Замена частичного дегидратированного сульфата алюминия сульфатом магния позволяет снизить токсичность при сохранении технологических свойств стержней.
Реализация смеси согласно изобретению для изготовления водорастворимых стержней по сравнению с известной смесью (5) позволяет: резко сократить время изготовления литейных стержней без искажения их геометрии при сохранении высокой механической прочности, полной водорастворимости и высокой скорости удаления из отливки, получать полости отливок стабильных геометрических размеров с чистотой поверхности но 6-7 кл., улучшить условия труда за счет снижения токсичности при сохранении технологических свойств стержней.
)468638
Таблица 2
Свойства сухих стержней
Показатели свойств составов смесей
1 2 3 4
100-100 100-110 100-110
3-4
3-4
3-5
2-3
100
2-3
100
2-3
100
100
Таблица 3
Состав
Предел прочности на сжатие сырых образцов за время выдержки в пресс-формах, кгс/см смеси, ¹
1ч Зч
5 мин
20-30 20-30
130-180 130-180
220-260 220-260
Образцы разрушались
20-30
130-180
220-260
20-30
130-.180
220-260
40-80
Составитель И.Куницкая
Техред М.Ходанич Корректор )).)Иароши
Редактор А.Долинич
Заказ 1286/11 Тираж 710 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101
Предел прочности на сжатие, кгс/см
Прочность на изгиб, кгс/см
Скорость удаления стержня, г/мин
Гигроскопичность при
20 С и влажности 70Х в течение суток течение 24 суток
Водорастворимость, Ж
215-230 235-275 250-300 215-290
