Состав смеси для изготовления литейных форм

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з B 22 С 1/06, 1/18

jQ вАк:. „„

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 11ТУт.

Qli

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Гf, i -". ) ÒГ. (21) 4810081/02 (22) 05.02.90 (46) 30.06,92. Бюл. ¹24 (71) Научно-производственное объединение

"Композит" (72) Е.Б.Благов, А.С.Бармыков, Б.А,Беликов и В.B.Ñóïðóíåíêo (53) 621.742.424 (088,8) (56) Патент США

¹ 4040845, кл, 106/38.9, 1977, Авторское свидетельство СССР

¹ 1199423, кл, В 22 С 1/18, 1985. (54) СОСТАВ СМЕСИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ (571 Использование: изобретение относится к литейному производству для изготовления литейных форм при изго1овлении отливок преиму цественно из бериллиевых сплавов.

Сущность: состав содержит следующие ингредиенты, мас.%: огнеупорная глина 9,2—

21,5; оксиды редкоземельных металлов (РЗМ) 9,2 — 25,8; корунд 41,4 — 68,8; вода 8—

14, При этом используются оксиды Р3М цериевой группы. получаемые при промышИзобретение относится к металлургии, в частности к составам смесей для получения литейных форм.

Цель изобретения — повышение качества отливок за счет снижения их пористости, механических свойств.

Указанная цель достигается тем, что смесь для изготовления литейных форм содержит огнеупорную глину, оксиды Р3М, электрокорунда и воду в следующем соотношении, мас.%: огнеупорная глина 9,2 — 21,5; оксиды Р3М 9,2 — 25,8; корунд 4«,4 — 68,8: вода 8 — 14, при этом оксиды Р3М включают

„„. ЖÄÄ 1743671 А1 ленной переработке аппатита, лопарита и фосфорита и содержа цие, мас.%: 45 — 55 оксида лантана и 45 — 55 оксида церия, Для приготовления смеси ингредиенты смешивают в бегунах, после чего производят формовку форм, Формы вначале подвяливают на воздухе в течение 24 ч, после чего их подвергают обжигу по следующему режиму: нагрев в печи со скоростью 150 С/ч до

1000 — 1100 С, выдержка при этой температуре в течение 2 — 4 ч и последующее охлаждение вместе с печью. В результате обжига образуется масса. состоящая из частичек электрокорунда и оксидов Р3М, скрепленных каолинитом (А!203 2$102) и муллитои (ЗА!20з 2Sf02), обладающая высокой термо. стойкостью, Кроме того, оксиды РЗМ снижают реакционную способность смеси, повышают термодинамическую стойкость смеси и ее теплоаккумулирующую способность, которая позволяет получать беспористые отливки с более мелкой структурой металла. Внедрение изобретения позволит повысить механические свойства отливок. в частности, прочность и удлинение. следующие ингредиенты: оксид лантана

45 — 55; оксид церия 45 — 55, Литейная форма, изготовленная из указанной смеси, подвергается обжигу в печи при 1000 С с выдержкой 2 — 4 ч.

Образовавшаяся в результате обжига масса представляе1 из себя смесь песчинок электрокорунда и окислов Р3М, скрепленных образовавшимися в результате обжига каолинитом (AlzOa ?SiOz) и муллитом (ЗА!20з 2SiOz), что увеличивает термостойкость. Количество глины в данном случае подобрано так, чтобы смесь по податливости отвечала необходимым требованиям, 1743671

25

35

Повышение количества корунда в предложенном составе приводит к повышению термостойкости смеси и улучшению качества отливок за счет уменьшения засорав и пористостей и уменьшения взаимодействия материала формы с заливаемым металлом.

Дополнительный ввод в состав смеси окислов РЗМ приводит к снижению реакционной способности за счет создания ими при температурах заливки устойчивых хи мических соединений, повышает термодинамическую стойкость смеси, Кроме того, они повышают теплоаккумулирующую способность смеси, способствуя образованию более мелкой структуры металла. При вводе в состав смеси менее 9,2% окислов РЗМ их количество не достаточно для проявления указанного действия, и качество металла в отливке понижается. При их содержании в смеси более 25,8% не достаточна общая прочность смеси, что приводит к засорам и ухудшению качества отливок, Ввод огнеупорной глины в состав предложенной смеси обусловлен необходимостью создания пластичности смеси при формовке, обеспечивающей получение качественных отливок с высокой размерной точностью. При содержании глины в смеси менее 9,2 мас.% качество отливок резко снижается вследствие повышения осыпаемости, снижения термостойкости, снижения размерной точности, а также пластичности смеси при формовке, При содержании глины более 21,5 мас.% не обеспечивается необходимое качество металла вследствие взаимодействия кремнезема, содержащегося в глине; с бериллием с образованием дефектов в отливках.

При содержании воды в предлагаемом составе менее 8% снижается качество получаемых отливок за счет увеличения осыпаемости и снижения прочности смеси после прокалки, При увеличении содержания воды в смеси более 14% в процессе обжига увеличивается усадка формы, что приводит к нарушению геометрических размеров отливки и образованию трещин в форме, Пример, Для экспериментальной проверки предлагаемого состава были приготовлены 6 составов смесей (включая прототип), три из которых показали оптимальные результаты (смеси 1 — 3), Для приготовления смесей использовался белый электрокорунд марки 25Л в виде микропорошков зернистостью М5, М16 и М40, окислы РЗМ, огнеупорная глина ТК-14-84772. Смешивание компонентов смеси производилось в бегунах модели 114А с добавкой воды в количестве 8% сверх 100% и перемешивании 5 — 10 мин. После формовки смесь выдерживалась при комнатной температуре

24 ч, после чего она обжигалась по следующему режиму;

1) нагрев в прокалочной печи со скоростью 150 С/ч до 1000 С вЂ” 1100 С;

2) выдержка при 1000 С 2 — 4 ч;

3) охлаждение вместе с печью.

Термостойкость смеси определялась на стандартных образцах 30х50 мм на установке УС-700 конструкции ЦН И ИТМАШ при

1300 С, Технология приготовления смесей для образцов аналогична описанной в примере. Качество металла оценивалось по величине пористости в отливке и достигаемым механическим свойствам.

Испытывались смеси предложенного состава в сравнении с выходящими за заявленные пределы по содержанию компонентов и смесь прототипа. Как следует из приведенных данных. предложенная смесь обладает более высокой термостойкостью и обеспечивает получение более высокого качества металла в сравнении с известной смесью за счет снижения пористостей и увеличения его механических свойств, Наряду с указанным применение предложенной смеси позволяет изготовлять формы для бериллиевого литья способом опочной формовки. Это позволило получить крупногабаритные отливки из спецсплавов на основе бериллия более сложной конфигурации, а также устранить ограничения, связанные с весом отливок, вызванные применением технологии литья по "выплавляемым моделям".

Формула изобретения

Состав смеси для изготовления литейных форм, используемого при получении отливок, преимущественно из бериллиевых сплавов, включающий корунд, огнеупорную глину и воду, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения качества отливок за счет снижения их пористости и улучшения механических свойств, он дополнительно содержит оксиды редкоземельных металлов (РЗМ) при следующем соотношении ингредиентов, мас,%, Огнеупорная глина 9,2 — 21,5

Оксиды РЗМ 9,2 — 25,8

Корун,:< 41,4 — 68,8

Вода 8,0 — 14,0 при этом оксиды РЗМ содержат следующие ингредиенты, мас.%:

Оксид лантана 45 - 55

Оксид церия 45 — 55