Суспензия для изготовления керамических форм по выплавляемым моделям

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности, при изготовлении керамических форм по выплавляемым моделям для литья химически активных сталей и сплавов. Цель изобретения - повышение качества керамической формы за счет снижения химического взаимодействия на границе металл-форма для ликвидации питтинг-дефектов. Это достигается за счет использования в качестве связующего, содержит раствор алкоксиалюмоксана общей формулы , где R = C_mH_2n+1 : n = 2 - 4, м = 2 - 5, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: алкоксиалюмоксан - 7 - 11, растворитель 18 - 24, электрокорунд - остальное.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению керамических форм выплавляемым моделям для литья химически активных сталей и сплавов. Целью изобретения является повышение качества керамической формы за счет снижения химического взаимодействия на границе металл-форма для ликвидации питтинг-дефектов при производстве отливок из химически активных сталей и сплавов методом литья по выплавляемым моделям. Поставленная цель достигается тем, что суспензия, включающая связующее и наполнитель-электрокорунд, в качестве связующего материала содержит раствор алкоксиалюмоксана общей формулы: (O)_m где R C_nH_2n+1, n 2-4, m 2-5 при следующем соотношении компонентов, мас. Алкоксиалюмоксан 7-11 Растворитель 18-24 Электрокорунд Остальное В качестве растворителя может использоваться любой, нерастворяющий модельную массу, органический растворитель или смесь растворителей. В качестве огнеупорного наполнителя суспензия может содержать кроме электрокорунда, диоксид циркония, оксид магния и др. не содержащие оксид кремния огнеупорные материалы. Эта суспензия обеспечивает отсутствие питтинг-дефектов на поверхности отливок из химически активных сталей и сплавов. Приготовление суспензии осуществляют путем механического перемешивания наполнителя и связующего в течение 25-30 мин в емкости с мешалкой с плотно прилегающей крышкой (частота вращения крыльчатки 500 об/мин). Условия приготовления суспензии: температура помещения 20-25^оС, влажность 60-80% Наполнитель, вводимый в состав суспензии, подвергается предварительной прокалке при температуре 600^оС в течение 2-х ч. Вязкость суспензии задается расчетным соотношением исходных компонентов. Выдержка суспензии после приготовления 15-20 мин для удаления пузырьков воздуха. Изготовление керамических оболочек производится по общепринятой технологии литья по выплавляемым моделям, методом окунания-обсыпания. Первые один-три (лицевых) слоя керамической формы изготавливают на основе суспензии с алкоксиалюмоксановым связующим, а последующие слои с использованием этилсиликатного связующего. Можно и целиком изготавливать формы на предлагаемой суспензии, но это приводит к удорожанию изготавливаемых изделий. Экспериментально установлено, что 1-3 слоев, нанесенных на модель, достаточно для полной ликвидации питтинг-дефектов. Выплавление модельной массы осуществляют в автоклаве. Формы прокаливают при температуре 950^оС в течение 3-12 ч. Температура заливаемого металла до 1650^оС. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. П р и м е р 1. В связующее на основе алкоксиалюмоксана (6 мас. этоксиалюмоксана + 17 мас. С₂Н₅ОН абс.) вводят огнеупорный наполнитель (77 мас.) и перемешивают в закрытой емкости (частота вращения крыльчатки 500 об/мин) в течение 30 мин. Затем суспензию выдерживают 15 мин для удаления пузырьков воздуха. Изготовление керамических оболочек производят по общепринятой технологии литья по выплавляемым моделям, методом "окунания-обсыпания". Первые (лицевые) два слоя керамической формы изготавливают на основе суспензии с алкоксиалюмоксановым, связующим, последующие 5 слоев с использованием этилсиликатного связующего. Выплавление модельной массы осуществляют в автоклаве английской фирмы "Бойлерклав". Изготовленные 10 форм подвергают предварительной прокалке в течение 2 ч при 450^оС. После предварительной прокалки для состава суспензии связующее 23 мас. наполнитель 77 мас. лицевое покрытие непрочное и осыпается. Далее формы прокаливают при 950^оС в течение 8 ч и заливают металл при 1600^оС. Керамическую оболочку удаляют пескоструйной обработкой. Оценка качества поверхности отливок визуальная. В данном случае наблюдается повышенная шероховатость и засоры на поверхности отливок (табл.2). В табл. 1 приведены примеры конкретного состава суспензий для приготовления керамических форм. Формы, изготовленные из суспензий по табл.1, отличаются содержанием основных компонентов. Результаты опытно-промышленного опробования разработанных составов приведены в табл.2. Из анализа результатов, представленных в табл.2, следует отметить, что при низком содержании алкоксиалюмоксанового связующего в составе суспензии менее 7 мас. (в табл.1 пример 1) лицевой слой формы получается непрочным, склонным к осыпанию, что впоследствии приводит к браку по засорам отливок. Увеличением содержания алкоксиалюмоксана выше 11 мас. (см. табл.1 пример 5) может привести к образованию сетки мелких трещин и выкрашиванию кусочков покрытия, что также впоследствии приводит к браку по засорам отливок. Пример 6 (табл.1) выполнен по прототипу. Анализ качества поверхности отливки, изготовленной с использованием формы на этилсиликатном связующем, указывает на наличие "питтинг-дефектов" диаметром менее 1 мкм, рассредоточенных по поверхности отливки (см. табл.2). Анализ качества поверхности деталей, залитых в формы, изготовленные с использованием алюмоксанового связующего (табл. 1, примеры 2-4), показал отсутствие питтинг-дефектов (табл.2, примеры 2-4). Реализация изобретения позволяет увеличить показатели усталостных характеристик литейных материалов за счет ликвидации дефектов, способствующих концентрации напряжений, повысить коррозионную стойкость и улучшить гидравлические характеристики изделий, сократить примерно на 20% объем слесарных зачисток, необходимых для устранения питтинг-дефектов, а также упростить технологию приготовления суспензии за счет исключения стадии гидролиза и улучшить экологические показатели в цехе изготовления керамических форм.

Формула изобретения

СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ для производства отливок из химически активных сталей и сплавов, включающая связующее и электрокорунд, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества керамической формы за счет снижения химического взаимодействия на границе металл-форма для ликвидации питтинг-дефектов, в качестве связующего материала суспензия содержит раствор алкоксиалюмоксана общей формулы где R = C_nH_2n+1; n = 2 - 4; m = 2 - 5, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Алкоксиалюмоксан - 7 - 11
Растворитель - 18 - 24
Электрокорунд - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2