Смесь для изготовления водорастворимых стержней
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1<11 76 8528
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.07.78 (21) 2637706/22-02 (51) М. Кл з
В 22С 1//00
// с присоединением заявки № 2637707/11-02
Государственный комитет
СССР (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.743.4 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (72) Авторы изобретения Л. Н. Буряк, В. А. Сысоев, Н. П. Синенко, Б.
Я. Ю. Лапицкий, 3. В. Светикова, В. К. Лобанов, и В. М. Пилипенко
Е. Мул ман; -„
Т. М. ереЬинд "-, ... „-..., 1 !
%* (71) Заявитель (54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ
СТЕРЖНЕЙ
Тугоплавкий материал
Нитрат кальция или ортофосфат калия
Хлористый натрий
0,5 — 5,0
10 — 40
Остальное.
Изобретейие относится к литейному производству изготовления водорастворимых стержней, используемых для оформления внутренних полостей отливок, и применяется в производстве литых и кованых порш- 5 ней двигателей внутреннего сгорания из легких металлов и их сплавов.
Известна смесь для изготовления водорастворимых стержней, содержащая, вес.%: хлористый натрий 95, бура 3, маг- 10 незия 1, высокодисперсный тугоплавкий материал (тальк) 1 (11.
Недостатком известной смеси является низкая растворимость стержней, что обусловливает длительность их вымывания из 15 отливок через специально просверливаемые каналы малого диаметра.
Известна смесь для изготовления водорастворимых стержней, включающая 1—
3 вес.% хлористого натрия, 05 — 2 вес.% 20 тугоплавкого материала и в качестве основы нитрит щелочного металла (21.
Однако известная смесь обладает недостаточно высокой растворимостью и обла- дает высоким коррозионным воздействием 25 на материал деталей.
Цель изобретения — повышение растворимости стержней.
Поставленная цель достигается тем, что
Смесь для изготовления водорастворимых 3О стержней, включающая хлористый натрий, тугоплавкий материал, дополнительно содержит нитрат кальция или ортофосфат калия при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:
Также с целью снижения коррозионного воздействия смеси на материал деталей при сохранении высокой термостойкости смесь содержит 15 — 40 вес.% ортофосфата калия и 1 — 2 вес.% тугоплавкого материала.
В качестве тугоплавкого материала смесь может содержать также аэросил или окись магния, или окись алюминия, или графит, или окись железа.
Исходные компоненты имеют следующие физические свойства.
Хлористый натрий представляет собой кристаллический порошок белого цвета, молекулярная масса 58,4. Плотность
2,.16 г/см . Температура плавления около
800 С. Растворимость в воде при 20 С—
36 г/100 г НзО, при 100 С вЂ” 39 г/100 г
Н,О.
768528
Составы смесей, в вес. %
Время вымывания стержня, ч-мин
Хлористый натрий, вес. у, Нитрат кальция, вес. y„
Примечание и/п.
3 — 15
0,5 аэросила
94,5
То же
5,0
5,0
5,0
5,0
1,О графита
2Я талька
94,0
93,0
92,0
91,0
89,5
90,0
89,0
5,0
1 — 51
88,0
87,0
86,0
1 — 50
1 — 52
1 — 50
10
1 — 16
20
15
16
20
20
18
30
30,0
30,0
Π— 44
Π— 48
ЗО,О
24
Π— 35
Π— 34
27
28
Π— 36
Π— 35
Π— 20 (25) 55,0
54,5
ЗО
40,0
45,0
0,5 аэросила
То же
1,0 графита
45,0
45,0
45,0
45,0
54,0
53,0
52,0
51,0
2,0 талька
45,0
50,0
85,0
79,5
79,0
78,0
77,0
76,0
75,0
69,5
69,0
68,0
67,0
66,0
65i0
59,5
59,0
58,0
57, О
56,0
30,0
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
Т угоплавкий материал, вес. у
3,0 окиси магния
3,0 окиси железа + 1,0 талька
0,5 аэросила
5,0 окись алюминия
1,0 графита
2,0 талька
3,0 окиси магния
3,0 окиси железа 1-1,0 талька
5,0 окиси алюминия
0,5 аэросила
1,0 графита
2,0 талька
3,0 окиси магния
3,0 окиси железа - - 1,0 талька
5,0 окиси алюминия
0,5 аэросила
1,0 графита
2,0 талька
3,0 окиси магния
3 0 окиси железа + 1, О талька
5,0 окиси алюминия
0,5 аэросила
1,0 графита
2,0 талька
З,О окиси магния
3,0 окиси железа -(- 1,0 талька
5,0 окиси алюминия
3,0 окиси магния
3,0 окиси железа + 1,0 талька
5 О Окиси алюминия
3 — 15
3 — 17
3 — 16
3 — 15
1 — 55
3 — 10
1 — 15
1 — 13
1 — 15
1 — 10
1 — 12
Π— 48
Π— 45
Π— 45
Таблица 1
Снижается растворимость
Шихта плохо прессуется
То же
768528
15
Составы смесей, вес. у
Время вымывания стержня, ч-мин ллористый натрия, вес. у, Ортофосфат калия, вес. у, Т угоплавкий
Примечание пп. вес. у, материал, 10,0
Снижается растворимость стержня
1,0 тальк
89,0
10,0
15,0
20,0
30,0
40,0
45,0
88,0
84,0
78,5
68,0
58,0
53,0
3 — 10
1 — 50
1 — 10
1 — ОО
Π— 50
0 — 30
2,0 тальк
1,0 тальк
1,5 тальк
2,0 окись магния
2,0 тальк
2,0 тальк
Шихта плохо прессуется
48,0
2,0 тальк
50,0
0 — 30
Как следует из табл. 1 и 2, использование в шихте компонентов в других количествах, отличных от указанных в формуле изобретения либо слабо повышает растворимость стержней по сравнению с прототипом, либо приводит к получению шихты, плохо поддающейся прессованию при комнатной температуре и атмосферном давлении из-за высокой гигроскопичности формуемой шихты.
Изобретение иллюстрируется примерами № 1 — 5 и составами и технологическими свойствами, ко орые, соответственно, приведены в табл. 3 и 4.
Пример 1. 89,5 вес.% порошкбобразного хлористого натрил, 10 вес.% нитрата кальция и 0,5 вес.% аэросила смешивают
Нитрат кальция — Са (МОа) — представляет собой кристаллический порошок белого цвета, молекулярная масса 164,9.
Плотность 2,36 кг/см . Температура плавления 561 С. Растворимость в воде при
20 С вЂ” 126 г/100 г Н.О, при 100 С—
363 г/100 г Н О.
Ортофосфат калия представляет собой бесцветные прозрачные кристаллы, в массе белого цвета, гигроскопичен, молекулярная масса — 338,38. Температура плавления — 1340 С. Растворимость в воде при
20 С вЂ” 98,5 г/100 г Н20, при 60 С
178,5 г/100 г Н О. Ортофосфат калия способствует фосфотации поверхности охлаждаемой полости, что исключает возможность коррозии металла. В случае применения в смеси нитрата кальция в качестве тугоплавкого материала смесь содержит тальк или аэросил, или окись магния, или окись алюминия, или графит, или окись железа. При применении в смеси ортофосфата калия смесь содержит тальк или окись магния, или окись алюминия, или окись железа.
Смесь для изготовления водорастворимых стержней получают путем их механи30
45 ческого смешения до получения однородной массы. В готовом виде смесь представляет собой порошкообразную массу.
Для получения водорастворимых стержней полученной смесью заполняют специальную пресс-форму, устанавливают пуансон и производят прессование при удельном давлении 1500 — 2000 кГс/см .
Отпрессованные стержни подвергают термической обработке для удаления остаточной влаги и увеличения механической прочности стержней.
Соотношение компонентов в смеси является оптимальным, поскольку выход за пределы указанных компонентов в сторону их уменьшения не позволяет значительно повысить растворимость стержней.
Выход за пределы указанных компонентов в сторону увеличения повышает гигроскопичность шихты, что ухудшает технологичность процесса формования (прессования) стержней, Оптимальность соотношения ингредиентов смеси иллюстрируется составами и технологическими свойствами, которые представлены соответственно в табл. 1 и 2.
Таблица 2 до получения однородной массы. Шихту формуют в специальных пресс-формах при удельном давлении прессования
1800 кГс/см . Отпрессованные стержни подвергают термической обработке при 300 С в течение трех часов.
Отформованные водорастворимые стержни используют для получения полости масляного охлаждения в кованых или литых поршнях двигателей внутреннего сгорания.
Вымывание водопроводной водой водорастворимого стержня при ковке (отливке) поршня двигателя типа D-70, при диаметре просверленных в форме (отливке) двух каналов по 80 мм, происходит 1 ч 55 мин против 3 ч 50 мин для стержней, изготовленных из известной шихты, 768528
Таблица 3
Тугоплавкий материал, вес. го
Состав смеси, вес. у, Время вымывания стержня, ч мин хлористы и натрий окись алюминия окись окись нитрат кальция аэросила графит тальк пп. магния железа
1 — 51
1 — 53
1 — 50
1 — 52
1 — 50
1,0
2,0
3,0
3,0
1,0
5,0
0,5
1 — 16
1,0
1 — 15
1 — 13
1 — 15
1 — 10
0 — 48
0 — 45
0 — 45
0 — 44
0 — 48
0 — 45
0 — 35
1,0
3,0
3,0
5,0
0,5
1,0
2,0
3,0
3,0
1,0
5,0
0 — 35
0 — 34
0 — 35
0 — 36
0--35
0,5
3,0
3,0
1,0
5,0
3 — 50
Известная шихта
Пример 2. 84 вес.% порошкообразного хлористого натрия, 15 вес.% ортофосфата калия и 1 вес.% талька смешивают до поТаблица 4
Смеси с добавкой ортофосфата калия
Смеси с добавкой нитрата кальция
Прочностные характеристики смеси, кГс/см
Прочность на сжатие до термической обработки
Прочность на изгиб до термической обработки
Прочность на сжатие после термической обработки
Прочность на изгиб после термической обработки
6 — 5
8 — 7
80 — 65
90 — 70. 12,5
12,5
150 †1
130 †1 лучения однородной массы. Шихту формуют в специальных пресс-формах при удельном давлении 1800 кГс/смв. Отпрессованные. стержни подвергают термической обработке при 700 С в течение трех часов.
Полученные водорастворимые стержни ис1
3
5
7
9
11
12
13
14
16
17
18
19
21
22
89,0
88,0
87,0
86,0
85,0
79,5
79,0
78,0
77,0
76,0
75,0
69,5
69,0
68,0
67,0
66,0
65,0
59,5
59,0
58,0
57,0
56,0
55,0
10,0
10,0
10,0
10,0
10,0
20,0
20,0
20,0
20,0
20,0
20,0
30,0
30,0
30,0
30,0
30,0
30,0
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0
40,0 пользуют для получения полости масляного охлаждения в литых или кованых порошках. Вымывание водой водорастворимого стержня при ковке (отливке) поршня
5 двигателя типа D-70 через 2 канала диаметром 10 мм, просверленных в форме (отливке), происходит в течение 1 ч 50 мин против 3 ч 50 мин для стержней, изготовленных из известной шихты.
10 Пример 3. 78,5 вес.% порошкообразного хлористого натрия, 20 вес.% ортофосфата калия и 1,5 вес.% талька смешивают до получения однородной массы. Формование, термообработку и вымывание стержня про15 изводят, как в примере 1. Вымывание водой стрежня происходит в течение 1ч 10 мин против 3 ч 50 мин для стрежней, изготовленных из известной шихты.
Пример 4, 68 вес.% порошкообразного
20 хлористого натрия, 30 вес.% ортофосфата калия и 2 вес. окиси магния смешивают до получения однородной массы. Формование, термообработку и вымывание водой стержня происходит в течение 1 ч-против
25 3 ч 50 мин для стержней, изготовленных из известной шихты.
768528
Тугоплавкий материал
Нитрат кальция или ортофосфат калия
Хлористый натрий
0,5 — 5,0
10 — 40
Остальное.
Составитель И. Гоичарук
Техред В. Серякова
Корректор О. Гусева
Редактор С. Титова
Заказ 2261/1 Изд. № 512 Тираж 889 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, K-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
Пример 5. 58 вес.% порошкообразного хлористого натрия, 40 вес. ортофосфата калия и 2 вес.% талька смешивают до получения однородной массы. Формование, термообработку и вымывание стержня производят, как в примере 1. Вымывание водой стержня происходит в течение 50 мин против 3 ч 50 мин для стержней, изготовленных из известной шихты.
Прочностные характеристики определялись на полуавтоматическом приборе для испытания образцов на прочность 084М.
Величина остаточной влаги опрессованных стержней после прогрева их при 300 С в течение 3 ч составляет не более 0,2 /о.
Смесь в соответствии с изобретением обладает вымываемостью в 2 раза лучшей, чем известная, за счет улучшения растворимости стержней.
А при использовании ортофосфата калия 20 обладает пониженным коррозионным воздействием солей смеси на материал детали при сохранении высокой термостойкости водорастворимого стержня за счет фосфотации поверхности деталей. 25
Смесь по изобретению может найти применение в производстве литых и кованых поршней двигателей внутреннего сгорания из легких металлов и их сплавов.
Формула изобретения
1. Смесь для изготовления водорастворимых стержней, включающая хлористый натрий и тугоплавкий материал, о т л и ч ающаяся тем, что, с целью повышения растворимости стержней, она дополнительно содержит нитрат кальция или ортофосфат калия при следующем соотношении ингредиентов, вес. :
2. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью снижения коррозионного воздействия смеси на материал деталей при сохранении высокой термостойкости стержня, она содержит 15 — 40 вес.% ортофосфата калия и 1 — 2 вес.% тугоплавкого материала.
3. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве тугоплавкого материала смесь содержит тальк, аэросил или окись магния, или окись алюминия, или графит, или окись железа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент ФРГ № 1483641, кл. В 22С
9/10, 1973.
2. Авторское свидетельство СССР № 435045, кл. В 22 С 1/12, 1972 (прототип).
