Формовочная смесь для изготовления литейных форм и стержней

Авторы патента:

Шаповалова Екатерина Витальевна (RU)

B22C1/00 - Изготовление литейных форм (формовка огнеупорных материалов вообще B28B)

Владельцы патента RU 2533250:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (RU)

Изобретение относиться к литейному производству. Смесь содержит кварцевый песок 82-85 мас.%, огнеупорную глину или бентонит 5-8 мас.%, 6-8% водный раствор стиромаля 5-8 мас.%, декстрин 2-2,5 мас.% и воду 2-5 мас.%. Достигается обеспечение прочности смеси через 30-40 минут после ее приготовления, повышение качества готового литья и повторно используемого песка из отработанной смеси. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.

Изобретение относиться к литейному производству и может быть использовано для изготовления литейных форм и стержней из самотвердеющих смесей на основе водорастворимого полимера, преимущественно для условий массового производства при изготовлении чугунного и стального литья.

Известен способ получения жидкой самотвердеющей смеси для изготовления литейных форм и стержней (SU 1540923, опубл. 15.01.88). Смесь содержит, мас.%: шлак феррованадиевого производства 3,8…4,5, жидкое стекло 6,0…7,0, пенообразователь 0,1…0,15, огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния остальное. В качестве пенообразователя она содержит анионактивное вещество.

Недостатком способа является присутствие в смеси жидкого стекла, которое дает пригары на готовом литье, что требует дополнительной механической обработки. При разливе возникает задымленность в производственном помещении.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой формовочной смеси является формовочная смесь повышенной текучести (SU 199351, опубл. 13.07.1967), включающая песок, огнеупорную глину или бентонит, сульфитно-спиртовую барду, воду и крепитель КО, представляющий собой кубовые остатки от дистилляции жирных кислот (СЖК), растворенные в уайт-спирите в количестве двух процентов.

Однако связующие добавки не обеспечивают высокой прочности стержней в отвержденном состоянии.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение прочности смеси через 30-40 минут после его приготовления, повышение качества готового литья, уменьшение затрат на регенерирование формовочных и стержневых песков, улучшение качества повторно используемого песка из отработанной смеси, а также улучшение чистоты воздушной среды в производственном помещении.

Формовочная смесь для изготовления литейных форм и стержней включает кварцевый песок, огнеупорную глину или бентонит, воду, природный полимер, при этом она дополнительно содержит водорастворимый полимер-стиромаль в виде 6-8% водного раствора, а в качестве природного полимера используют декстрин.

Предлагаемая формовочная смесь содержит компоненты в следующем соотношении, % мас.:

Кварцевый песок	82-85
Огнеупорная глина или бентонит	5-8
6-8% водный раствор стиромаля	5-8
Декстрин	2-2,5
Вода	2-5

В процессе промышленных испытаний выявлено, что формовочная смесь с использованием водорастворимого полимера удовлетворят предъявляемым к ней физико-механическим свойствам:

Газопроницаемость не менее	45 ед.
Предел прочности по сырому	0,05-0,2 кг/см²
Предел прочности по сухому	4-12 кг/см²

Оптически активный полимер (стиромаль) получают при сополимеризации стирола с малеиновым ангидридом. Осуществляют перевод в водорастворимое состояние путем гидролиза ангидридных групп полимера до 15%. Затем для перевода кислотных ангидридных групп в нейтральное положение добавляют жидкое стекло до доведения pH 5,5-6,5. Водорастворимый полимер доводят до концентрации 6-8% мас. в воде, данный водный раствор используют в технологии изготовления стержней в литейном производстве.

Введение в состав смеси водорастворимого полимера (стиромаль) и природного полимера-декстрина приводит к снижению выброса токсичных газов и задымления производственных помещений. Применение данной рецептуры по изготовлению формовочной смеси позволяет повторно использовать без регенерации формовочные и стержневые смеси и пески, так как связующие компоненты сгорают, не оставляя пригаров как на литье, так и на самих формовочных смесях.

Формовочную смесь после отработки смешивают с вновь приготовленной в соотношении отработанного кварцевого песка к новому, равном 1:1. Отработанную формовочную смесь подвергают грохочению по классу 0,8 с получением подрешетчатого продукта, который промывают в спиральном классификаторе, а затем после промывания направляют на оттирку в течение 15-40 минут в оттирочные машины.

Анализ качества отливок на ведущих предприятиях страны показал, что из числа дефектов, обусловленных литейной песчано-глинистой формой, 55-65% составляют засоры, 10-15% - пригар, 15-20% - горячие трещины, 5% - газовые раковины и около 5% - искажение геометрических тел. Также наблюдается специфический дефект, обусловленный спеканием смеси в труднодоступных полостях отливок, если они выполнены стержнями на основе связующих смол с низкой температурой деструкции. Этот дефект возникает в том случае, если связующее при нагреве расплавляется или размягчается. Под давлением металла происходит доуплотнение смеси, выжимание расплавленного связующего в поры и последующее затвердевание при остывании, что приводит к затруднению выбивки стержней из отливок. Применение водорастворимого полимера- стиромаля позволяет минимизировать дефекты отливок, обусловленные литейной песчано-глинистой формой.

В процессе заливки металла в песчано-глинистые формы с использованием стержней на основе стиромаля под воздействием высоких температур водорастворимый полимер распадается на углекислый газ и воду (пар) вследствие чего отсутствуют вредные выбросы в атмосферу. В процессе выбивки отливок из формы стержневая смесь осыпается, фактически не требуется дополнительная очистка отливок от песка. Песок можно использовать повторно без предварительной подготовки. Пригара (так называемой «шубы») на стенках отливки не наблюдается. Водорастворимый полимер-стиромаль может быть использован для замены вредных фенолформальдегидных смол, используемых в технологии получения отливок из черных сплавов.

Примеры осуществления изобретения.

Пример 1.

В смесителях непрерывного действия смешивают в следующей последовательности кварцевый песок в количестве 85% мас. и воду в количестве 2% мас., затем добавляют огнеупорную глину в количестве 6% мас., 6% водный раствор стиромаля в количестве 5% мас., декстрин в количестве 2% мас. и перемешивают до текучего состояния и выливают в форму.

Пример 2.

Приготовленную формовочную смесь на основе кварцевого песка, составляющего 82% мас., бентонита в количестве 7% мас., 8% водного раствора стиромаля в количестве 7% мас., декстрина в количестве 2,0% мас. и воды 2,0% мас., смешивают с отработанной смесью в соотношении нового кварцевого песка к отработанному, равному 1:1. Отработанную формовочную смесь подвергают грохочению по классу 0,8, где отделяют крупные фракции, состоящие из немагнитных включений (скрапа, шлака, окалины и др.). Надрешетчатый материал, содержащий металлические включения, прочные агрегаты песка, зерна шлака и др., направляют в отвал. Подрешетчатый продукт промывают в спиральном классификаторе, затем направляют на оттирку в течение 15-40 минут в оттирочные машины для окончательного разрушения агрегатов и очистки поверхности кварцевых зерен от пленочных образований.

В связи с тем, что формовочная смесь, приготовленная по предлагаемому изобретению, не имеет нагара на зернах кварца (водорастворимый полимер и декстрин сгорают без образования нагара), то подготовка материала облегчена и требует меньших затрат на регенерацию отработанного песка.

1. Формовочная смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая кварцевый песок, огнеупорную глину или бентонит, воду и природный полимер, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит стиромаль в виде 6-8% водного раствора, а в качестве природного полимера содержит декстрин.

2. Формовочная смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Кварцевый песок	82-85
Огнеупорная глина или бентонит	5-8
6-8% водный раствор стиромаля	5-8
Декстрин	2-2,5
Вода	2-5

Изобретение относится к составам связующих, предназначенных для изготовления литейных форм и стержней теплового отверждения. Связующее изготовлено на основе растительного масла с добавлением анионного ПАВ, выбранного из ряда: натриевые, калиевые, триэтаноламиновые, моноэтаноламиновые, аммиачные соли жирных кислот, таллового масла, соапстока, таллового пека, канифоли, их смеси; и с добавлением неионогенного ПАВ в виде продукта этоксилирования или пропоксилирования алкилфенолов, жирных кислот, жирных спиртов, содержащего в своей структуре 2÷15 этоксилированных или пропоксилированных звеньев.

Модифицированные бентониты для современных литейных приложений // 2526336

Изобретение относится к литейному производству. Литейную форму получают путем введения смеси для получения литейной формы в модель, уплотнения смеси для получения литейной формы внутри модели и извлечения литейной формы из модели.

Термостойкая матрица и способ ее получения (варианты) // 2525554

Изобретение относится к оснасткам для получения изделий композиционных материалов способом горячего отверждения. Термостойкая матрица выполнена из смеси портландцемента и расширяющегося цемента, или из смеси портландцемента и напрягающего цемента, причем доля расширяющегося или напрягающего цемента равна «А», где А определяется из соотношения: А=Ку/(Кр+Ку), где: Ку - коэффициент усадки портландцемента, Кр - коэффициент расширения расширяющегося или напрягающего цемента.

Способ связывания немонолитных оксидных неорганических материалов этерифицированными аминопласт-смолами, отвержденные композиции из этих материалов и этерифицированные аминосмолы // 2516505

Изобретение относится к способу связывания немонолитных оксидных неорганических материалов отверждаемыми композициями, а также к отвержденным композициям, которые могут быть получены указанным способом.

Композиции, содержащие определенные металлоцены, и их применение // 2512517

Изобретение относится к огнеупорной композиции для получения литейных форм. Композиция содержит (a) не менее 85 частей по массе огнеупора, (b) 0,5-10 частей по массе связующего и (c) трикарбонил циклопентадиенил марганца, его производные, в количестве от примерно 0,0005 до примерно 4 частей по массе, где части по массе указаны в расчете на 100 частей по массе огнеупорной композиции.

Дисперсия, суспензия и способ получения формы для точного литья с использованием суспензии // 2504452

Суспензия для получения литейной формы содержит от 50 до 80 мас.% термостойких частиц, средний размер которых составляет от 0,5 до 150 мкм, от 5 до 35 мас.% частиц оксида алюминия, средний диаметр которых составляет менее 300 нм, и от 5 до 35 мас.% воды, pH указанной суспензии составляет от 5 до 12.

Суспензия огнеупорная для оболочковых форм по выплавляемым моделям // 2503520

Изобретение относится к литейному производству. Суспензия включает этилсиликат, спиртовой раствор нитрата алюминия девятиводного, микропорошки электрокорунда, алюминиевый порошок и оксид иттрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: этилсиликат 5,0-8,0; спирт этиловый 14,0-17,0; нитрат алюминия девятиводный 1,3-2,0; кислота соляная или азотная 0,06-0,1; поливинилбутираль 0,03-0,09; алюминиевый порошок 3,0-6,0; оксид иттрия 4,0-8,0; микропорошки электрокорунда - остальное.

Стержневая смесь со связующим на основе сульфата магния // 2500499

Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит, мас.%: кварцевый песок 85,5-87,5; MgSO4·7H2O 4,0-4,5; маршаллит 3,0-3,5 и воду 5,5-6,5.

Способ приготовления бескремнеземного связующего для литья по выплавляемым моделям химически активных сплавов // 2499650

Изобретение относится к области литейного производства. Водный раствор алюмоборфосфатного концентрата подвергают электродиализу при силе тока 0,2…1,5 А, затем смешивают с водным раствором поливинилового спирта в объемном соотношении (2…4):1.

Способ изготовления средства замены бурового долота или сопла // 2498877

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению керамической вставки для формирования в процессе литья в корпусе бурового инструмента полости для установки сменной детали.

Огнеупорная уплотнительная смесь // 2549026

Изобретение относится к области литейного производства. Смесь содержит, мас.%: порошковую глину 7-15, воду 2,8-4,2, многоатомный спирт 2,8-4,2 и формовочный песок - остальное. Обеспечивается повышение живучести огнеупорной уплотнительной смеси. 6 з.п. ф-лы., 2 табл.

Наполнитель для литейных формовочных смесей // 2552216

Изобретение относится к литейному производству. Наполнитель содержит в мас.%: хромитовый песок 30-70, дистен-силлиманит 70-30. Используемый хромитовый песок имеет округлую форму. Средний размер зерна дистен-силлиманита составляет от 0,83 до 1,25 от среднего размера зерна хромитового песка. Обеспечивается уменьшение пригарообразования на отливках. 4 з.п. ф-лы, 11 табл.

Композиции инициатора свободнорадикальной полимеризации, содержащие трет-бутилгидропероксид, и их применение // 2560492

Изобретение относится к литейному производству. Композиция содержит эпоксидную смолу и композицию гидропероксида, содержащую раствор трет-бутилгидропероксида, который содержит не более чем 7 вес.% воды. Обеспечивается повышение мгновенных пределов прочности литейной формы. 7 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 табл., 7 пр.

Формовочные смеси, содержащие карбонатные соли, и их применение // 2564656

Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит заполнитель формовочной смеси и карбонатную соль в количестве от 0,25 мас.% до 5,0 мас.% от массы заполнителя в формовочной смеси. Обеспечивается снижение образования просечек в металлической отливке. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

Способ формования песчаной формы и песчаная форма // 2566123

Изобретение относится к литейному производству. Песчаную литейную форму изготавливают из песка, поверхностно-активного вещества, воды и жидкого стекла. Молярное соотношение диоксида кремния по отношению к оксиду натрия в жидком стекле составляет от 0,65 до 1,30. Составляющие компоненты перемешивают. Песчаную смесь уплотняют в пространстве для изготовления песчаной литейной формы и отверждают. Обеспечивается улучшение качества отливки за счет подавления получающегося газообразного водорода. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формовочные смеси, содержащие соль органической кислоты, и их применение // 2567932

Изобретение относится к литейному производству. Формовочная смесь содержит заполнитель формовочной смеси и соль органической кислоты. Соль органической кислоты выбрана из группы, состоящей из цитратов, ацетатов, тартратов и их смесей, в количестве от 0,25 мас.% до 5,0 мас.% от массы заполнителя в формовочной смеси. Обеспечивается снижение образования просечек. 7 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

Добавка, предотвращающая возникновение ужимин, для изготовления литейных форм и стержней // 2570680

Настоящее изобретение относится к литейному производству. Добавка содержит полые алюмосиликатные микросферы в количестве от 90% до 99% и флюс от 1% до 10% от общего веса добавки. Использование добавки при изготовлении литейных форм обеспечивает предотвращение возникновения ужимин в отливках. 9 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил., 6 табл., 4 пр.

Холоднотвердеющая смесь для изготовления форм и стержней // 2576289

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при литье алюминиевых и магниевых сплавов. Холоднотвердеющая смесь содержит, мас.ч.: кремнезем - 100, карбамидная смола - 2,1-3,5, ортофосфорная кислота - 0,5-1,3, по меньшей мере, одно соединение бора - 0,1-0,3, и нанодисперсный углеродсодержащий модификатор в количестве 0,005-0,1% от массы карбамидной смолы. Обеспечивается повышение прочности форм и стержней, выбиваемости и живучести смеси, снижение шероховатости поверхности. При заливке сплавов создается защитная атмосфера от окисления. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Связующее на основе полиуретана для получения стержней и литейных форм с применением изоцианатов, содержащих уретониминовую и/или карбодиимидную группу, смесь формовочных материалов, содержащая указанное связующее, и способ применения указанного связующего // 2578603

Настоящее изобретение относится к связующему на основе полиуретана с применением изоцианатов, содержащих уретониминовые и/или карбодиимидные группы для получения стержней и литейных форм, к смеси формовочных материалов, содержащей связующее, и к способу применения связующего для получения литейных форм. Описано связующее для смесей формовочных материалов, содержащее: (A) одно или несколько полиольных соединений, содержащих по меньшей мере 2 гидрокси группы на молекулу, включающих по меньшей мере одну фенольную смолу в качестве полиольного соединения; и (B) одно или несколько изоцианатных соединений, содержащих по меньшей мере 2 изоцианатные группы на молекулу, включающих по меньшей мере одно изоцианатное соединение по меньшей мере с 2 изоцианатными группами на молекулу, дополнительно содержащее по меньшей мере одну уретониминовую группу и/или карбодиимидную группу на молекулу. Также описаны смесь формовочных материалов, содержащая указанное связующее и основной жаростойкий материал для форм, и способ получения формованного изделия в виде литейной формы или в виде стержня, включающий этапы, на которых: (i) смешивают основные жаростойкие материалы для форм с вышеописанным связующим; (ii) вводят смесь формовочных материалов или ее ингредиенты в пресс-форму; (iii) отверждают смесь формовочных материалов в пресс-форме так, чтобы получить цельную форму; и (iv) затем отделяют отвержденную форму от пресс-формы и необязательно дополнительно отверждают ее, тем самым получают отвержденное формованное изделие. Технический результат - обеспечение смеси формовочных материалов, с помощью которой формованные изделия для литейной промышленности могут быть получены с меньшими выбросами в окружающую среду. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 5 табл., 16 пр.

Смесь для изготовления водорастворимых стержней // 2591886

Изобретение относится к литейному производству. Смесь для изготовления водорастворимых стержней содержит, мас.%: галогенид аммония 5-10, нитрат натрия и нитрат калия в сумме 25-35, карбамид - остальное. Соотношение содержания нитрата натрия к нитрату калия составляет 0,81-0,83. Введение нитратов натрия и калия в состав смеси обеспечивает повышение прочности, свободную линейную усадку и высокое качество поверхности стержня. 2 табл.