Присадка для формовочных смесей
Изобретение относится к литейному производству, в частности к фасонному литью магниевых сплавов в песчаные формы. Присадка для формовочных смесей включает борную кислоту 14-20 мас.%, фтористый алюминий 8-18% и остальное - мочевину. Присадка может дополнительно содержать одно вещество из группы, включающей углекислый марганец, углекислый магний, сернокислую медь, сернокислый аммоний, сернокислый алюминий, сернокислый магний, в количестве 4-8 мас.%. Обеспечивается повышение надежности защиты жидких магниевых сплавов от окисления и пригара, улучшение санитарно-гигиенических условий труда. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к литейному производству, а именно к защитной присадке для формовочных смесей, используемых при фасонном литье магниевых сплавов в песчаные формы.
Известные типовые составы формовочных смесей для фасонного литья магниевых сплавов включают песок различных марок, бентонит и защитную присадку.
Формовочные песчаные смеси служат для наполнения литейных форм, которые заливаются жидкими магниевыми сплавами. Заливаемый в литейную форму жидкий магниевый сплав в воздушной среде полости формы окисляется и поэтому для защиты жидкого магниевого сплава от окисления в формовочную смесь добавляют защитную присадку, которая защищает жидкий металл в литейной форме от окисления и этим предотвращает образование окисных дефектов на поверхности затвердевшей отливки (детали) и пригара.
Принцип защитного действия присадок основан на термическом разложении, гидролизе ее компонентов, образования нейтральных к расплаву магниевых сплавов газов и частичного взаимодействия их с металлом с образованием на поверхности отливок защитных пленок.
Известна присадка для формовочных смесей, содержащая серный колчедан и борную кислоту в соотношении в мас.% (2,0-9,0):(0,5-3,0) (а.с. СССР № 1228418).
Недостатком этой присадки является вероятность образования сероводорода в процессе заполнения жидким металлом песчаных литейных форм и отсутствие защиты жидкого металла от окисления до момента нагрева пограничного с металлом слоя формовочной смеси до 350-400
С.
Известна присадка, состоящая из мочевины,, борной и серной кислоты в соотношении 2:1:2 (а.с. СССР № 330899). Она имеет трудоемкую не безопасную из-за наличия кислот технологию приготовления и не нашла промышленного применения.
Наиболее близкой по составу и назначению, взятая за прототип, является присадка ВМ, имеющая следующий химический состав в мас.%:
Борная кислота 13-17
Кристаллогидрат сернокислого алюминия 15-19
Мочевина Остальное
(Магниевые сплавы II. Справочник “Технология производства и свойства отливок и деформированных полуфабрикатов”. Москва, “Металлургия”, 1978 г., стр.109).
Недостатком известной присадки являются невысокие защитные свойства особенно в интервале температур 100-300С пограничного с металлом слоя формовочной смеси, содержащей защитную присадку.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание присадки для формовочных смесей литейных форм магниевого литья, надежно защищающей в литейной форме жидкие магниевые сплавы от окисления - горения и пригара в широком диапазоне температур литейной формы (150-700С).
Решение поставленной задачи достигается тем, что предложена присадка для песчаных литейных форм магниевого литья, включающая мочевину, борную кислоту, которая дополнительно содержит фтористый алюминий при следующем соотношении компонентов в мас.%:
Борная кислота 14-20
Фтористый алюминий 8-18
Мочевина Остальное
Присадка может дополнительно содержать один компонент из группы, включающей углекислый марганец, углекислый магний, сернокислую медь, сернокислый алюминий, сернокислый аммоний, сернокислый магний при следующем соотношении компонентов в мас.%:
Борная кислота 14-20
Фтористый алюминий 8-18
Один компонент из группы, включающей:
Углекислый марганец
Углекислый магний
Сернокислая медь 4-8
Сернокислый алюминий
Сернокислый аммоний
Сернокислый магний
Мочевина Остальное
Отличием предлагаемого состава присадки от состава-прототипа является введение фтористого алюминия, который может иметь не более 3 молекул кристаллизационной воды, тогда как содержащийся в присадке-прототипе сернокислый алюминий имеет 18 молекул воды, а весовые соотношения этих двух компонентов в присадках примерно равны. По этой причине и по присущей этому веществу гигроскопичности присадка-прототип увлажняется в процессе транспортировки и хранении. Повышенная влажность присадки отрицательно влияет на качество отливок, получаемых литьем в песчаные формы, так как загрязняет поверхность и сечения отливок окислами и шлаками.
Содержащиеся в предлагаемой присадке фтористый алюминий не гигроскопичен, а частичное его взаимодействие с жидким магнием образует на поверхности отливок пленку фтористого магния, которая оказывает положительное действие на чистоту поверхности отливок и их коррозионную стойкость.
Для улучшения технологических характеристик присадки и формовочных смесей при получении особо ответственных деталей авиакосмической техники в ее состав вводят одно вещество из группы: углекислый марганец, углекислый магний, сернокислая медь, сернокислый алюминий, сернокислый аммоний, сернокислый магний.
Каждое из этих веществ имеет различные температуры разложения и эффективнее защищают поверхность отливки от образования окислов и пригара в процессе заполнения и кристаллизации жидкого металла в литейной форме.
Предлагаемые составы присадки и формовочные смеси, включающие ее, опробованы в лабораторных и заводских условиях. В бегунах-смесителях готовилась типовая формовочная смесь в количестве 40-400 кг из песков с добавлением в нее присадки одного из составов, приведенных в таблице 1, в которой по порядковому номеру 1-9 указаны предлагаемые составы, а под номером 10 состав присадки-прототипа. Присадка ко всем составам формовочной смеси добавлялась в количестве 6% от общего веса формовочной смеси. Всего было приготовлено девять составов формовочной смеси с различными составами присадок (таблица 2).
Изготовленные литейные песчаные формы заливались жидким магниевым сплавом МЛ5 и после их охлаждения из них извлекались металлические фасонные отливки и образцы.
По чистоте поверхности отливок и образцов производилась оценка защитных свойств применяемых составов формовочной смеси и защитных присадок. Из данных таблицы 2 следует, что все опробованные составы защитных присадок позволяют получать лучшее качество по чистоте (окисным включениям) поверхности отливок по сравнению с защитной присадкой-прототипом, что подтверждает повышенные защитные свойства предлагаемых присадок. Количество дефектных отливок уменьшается примерно в 2-4 раза. За исключением состава присадок № 7, 8 все они не содержат сернокислого алюминия, который из-за содержания в нем 18 молекул воды сильно увлажняют присадку и при контакте с жидким металлом возможно выделение сероводорода. Однако состав присадок № 7, 8 содержит сернокислого алюминия меньше, чем состав прототипа и поэтому возможное выделение сероводорода также меньше.
При применении присадок составов № 1, 2, 3, 4 сероводород не выделяется и этим улучшает санитарно-гигиенические условия труда и экологию окружающей среды.
Количество дефектных образцов при их применении по сравнению с присадкой-прототипом уменьшается в 2-4 раза, что позволит получать экономический эффект.
Таким образом, применение предлагаемого изобретения позволит получать качественные отливки из различных магниевых сплавов, снизить трудовые и энергетические затраты по устранению дефектов в отливках (деталях) и улучшить санитарно-гигиенические условия.
Формула изобретения
1. Присадка для формовочной смеси литейных форм магниевого литья, включающая мочевину, борную кислоту, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фтористый алюминий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Борная кислота 14-20
Фтористый алюминий 8-18
Мочевина Остальное
2. Присадка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит один компонент из группы, включающей углекислый марганец, углекислый магний, сернокислую медь, сернокислый аммоний, сернокислый алюминий, сернокислый магний, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Борная кислота 14-20
Фтористый алюминий 8-18
Один компонент из группы: углекислый
марганец, углекислый магний,
сернокислая медь, сернокислый аммоний,
сернокислый алюминий, сернокислый магний 4-8
Мочевина Остальное
