Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней

 

О П И С А Н И Е „ 939154

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соаетскик

Социалистических

Ресиубиик к .лвтоесномь свиднальствь (61) Дояолнительное к авт. свид-ву{22)Заявлено 05.01.81 (21) 3233266/22-02 с присоелинением заявки М 3233269/22-02 (23 ) Приоритет

Опубликовано 30.06.82. бюллетень 34 24 (51)М. Кя.

В 22 С 1У18

3Ьауаерстееааы11 кеиитет

СССР

No делам изебретени11 и еткритн11

1 (З) УДК 621,742..4(088.8) . Дата опубликования описания 30.06.82

В.И.Корнеев, А.A,Iàíäûáà, П.В.Зозуля, Т Г.Куликова, И.И.Сычев, Б.А.Кузьмин, П.А.Борсутс и Е.Н.Юргинсон

{72) Авторы изобретения г

Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордеяа

Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (71) Заявитель (54) САМОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ

ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к стержневым и формовочным смесям с минеральными связующими для получения высоко-, качественных отливок с учетом экологических требований, Известна смесь для изготовления ли-. тейных форм, содержащая огнеупорный наполнитель, воду и гидравлическое вяжущее в виде цемента, в котором при о сутствует фторид алюмината кальция(1).

Данная смесь характеризуется замедленным затвердеванием на воздухе и затрудненной выбиваемостью иэ отливок в связи с спеканием укаэанного типа цемента с кварцевым песком.

Известна также самотвердеющая смесь, содержащая кварцевый песок, гипс (гидравлическое вяжущее в виде соли кальция, а именно сульфата кальция) и воду (2).

Данная смесь характеризуется черезмерно высоким содержанием гипса,(до 70 мас.4), что определяет их технологические особенности и возмож" ность использования только для цветного литья. Процесс изготовления форм из смеси трудоемок и требует повы" шенных энергозатрат.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая, мас.ч: огнеупорный наполнитель 94; гидравлическое вяжущее в виде соли кальция, а именно сульфат кальция (высоко- прочный гипс) 6-10, крепитель KBC

0,5-2,5; вода 4,75-5:,75 (3 )

Данная смесь характеризуется относительно низкими прочностными показателями при самозатвердевании, что ухудшает качество форм и стержней, Цель изобретения - повышение прочности форм и стержней на всех этапах их эатвердевания.

3 93915

Поставленная цель достигается тем, что самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, гид" равлическое вяжущее B виде соли кальция и воду, содержит в качестве гидравлического вяжущего в виде соли кальция - соединение на основе алю" мината кальция при следующем соотно" шенин ингредиентов, мас.ч: 1О

Огнеупорный наполнитель l00

Соединение на основе алюмината кальция . 5-9 . Вода 4-9

Смесь содержит в качестве соединения на основе алюмината кальция сульфоалюминат кальция.

Смесь содержит в качестве соединения на основе алюмината кальция сульфоалюминат кальция и фторид алюмината кальция при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч:

Огнеупорный наполнитель 100

Сульфоалюминат кальция 2,5-3,5

Фторид алюмината кальция 2,5-3,5

Вода . 4-.7

При содержании в составе предлагаемой смеси соединения на основе алюмината кальция ниже нижнего предела (5 мас.ч.) не достигается требуемого уровня прочностных характеристик форм и стержней, а при содержании его выше верхнего предела (9 мас,ч.) увеличивается влажность и газотворная способность смеси, Сульфоалюминат кальция является продуктом твердофазного спекания при

1400 С гипса, известняка. и боксита с последующим размолом продукта до тонкодисперсного состояния (например, ©

40 до удельной поверхности 0,6 м /r) с общей формулой 3(СаО А1 0 ) CaS04.

При взаимодействии с водой он образует высокосульфатные формы гидросульфоалюмината кальция типа эттрингита 3СаО A12(4,"ЗСа504 31Н О. Высокая энергия связи воды в данном минералогическом образовании позволяет получить высокие прочности форм и стержней.

Высокая водопотребность сульфалюмината кальция требует повышенного водосульфатного отношения (В/С=0,8 "

l,0), Увеличение В/С свыше 1,0 приводит к замедлению твердения, а уменьше" ние В/C ниже 0,8 увеличивает осыпаемость и снижает прочность смеси.

4 4

Фторид алюмината кальция, явля" ющийся так же как и сульфоалюминат кальция продуктом твердофазного спекания, имеет формулу 11СаО 7AI O ." х СаГ . В присутствии воды такой фторалюминат,. кальция очень быстро гидратируется с образованием расщепленных сферолитов гидроалюминатов кальция 4СаО Al О ° (13-19)H O и геля гидроокиси алюмйния, что приводит к энергичному протеканию процесса самозатвердения смеси (другим фактором, способствующим самозатвердеванию, является образование из эттирингита сульфоалюмината кальция, о чем было упомянуто выше).

При увеличении содержания суммы указанных связующих свыше 7 мас.ч. прочность не возрастает, так как высокая скорость их гидратации опережает скорость структурообразования.

Разбавляя смесь песком, т.е. уменьшая содержание связующих, удается привести скорость роста зародышеи кристаллогидратов в соответствие со скоростью роста кристаллов новообразо. ваний. Уменьшение содержания суммы связующих меньше 5 мас.ч. приводит к снижению прочности и увеличению осыпаемости.

Высокая водопотребность рассматри ваемых алюминатов требует высокого водо" алюминатного отношения (В/С=

= 0,8 - 1,0). Увеличение В/А свыше

1,0 приводит к замедлению твердения и повышению влажности смеси. Значение В/А ниже 0,8 приводит к увеличению ооыпаемости и снижению прочности смеси. В данном случае существенным является общая сумма алюминатов в указанных пределах, а не их соотношение в смеси..

Ввиду высокой огнеупорности фтори сульфоалюминатов (их получают твердофазным спеканием при температурах ниже появления жидкого расплава) они легко размалываются до высокой„ удельной поверхности порядка 0,6 м /г и при этом могут долго храниться в закрытой таре., не теряя своих гидравлических (вяжущих)свойств.

Смесь приготавливают путем перемешивания сухих ингредиентов (песка и порошкового вяжущего на основе алюмината кальция) с последующим вве" дением воды и окончательным перемешиванием смеси до равномерного распределения воды по массе сухих ингре" .диентов.

5 939154 4

Изобретение иллюстрируется следую- сроки твердения, сбеспечивает досщим примером. . таточную живучесть, низкую осыпае" .

В табл., t приведены составы пред- мость, низкую остаточную влажность, лагаемых смесей 1-8 и состав по высокую газопроницаемость и хоровую прототипу. выбираемость. Отработанная смесь почСвойства смесей приведены в табл.2. ти вся может использоваться повторИэ данных табл. 2 следует, что но. Смесь рекомендуется для иэготовпредлагаемая смесь обеспечивает позы- ления средних и крупных стержней и жение прочности на сжатие во все форм.

1 а

° ь а ! а

Ю

° 4й

Х

1*о

1о

CL о

ftI

Ю у о

ffI

Е

Ф\ о а

CL

Х

Ф о

CD з

I» х

Ф

X !

;Е .

CL

Х

>Я

И

r !

Е о с о о с

c s

z >*

=г З

Jl Z ф 7

pS с з

Х fn

Ct: о

ftl

1) сг

I 1

1 1

1 I

I I

I -!

1 1

I I

I 1

t 1

I I ,!

I iO I

I 1

1 1

I I

1 I

1 1

I I

1 1

I а 1

1 1

I 1

I 1

l I

° 1 х

2l I I

Е 1 1

Q I I

Ф I Й I

L 1 I

Ф I I

5 I I а

C I I

1 1 м 1

1 I

I I

I I

1 I

I 1

I I

I 1

1 . 1

1 cV 1

1 I

I I

I 1

Ф ! 1

1 I

I I

) 1

939154

«

ОЪ

I I 1 о

D а а о Ф ЮЬ ел о а а о

° в Ю

C4 CV о а а

Ю ! д м о м о о а а о

° I ° с м сЧ о m о I о а о

z к

=к z

О 6Е

Y Х

Х 1- ffl о е

O Z ffI э r.

>з g Q

Ф Щ

Э 1=! ffl а в z

fN C ь л

939154

Табли ца 2 ееееаее

Показатели свойств для смесей предлагаемых по

20 25 30 30 35 25 40 20

Живучесть, мин

Прочность на сжатие, НПа, через,ч

0 1 0,3 0,2 0,05 0,05 0,05 Менее 0,05 0,1

Менее 0,005

0,3 0,6 0 5 0 3 0 3 0,4

06 08 07 05 0 5 06

07 09 08 07 07 08

2,6 3,0 2,8 3,0 2 9 32

0,1 0,2 0,009-0,013

0,2 0,4 0,015-0, 312

0,4 0,7

28 31 04810

Влажность рФ: исходная

30 40 50 35 45 40 30 50 5060

0,5 1,0 1,5 0,5 1;О Ов5 0 5 1,О через 24 ч

Гаэопроницаемость, ед. 150 140 130 150 130 150 160 120

Осыпаемость,3 0,2 0,1 0,1 0,1 0 2 0 1 ОэЗ Оэ1

Остаточная прочность после нагрева образцов до

О

1350 С и остывания, НПа

0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0.05 0.05 0.05

1 Приближенные показатели прочности в кгс/см могут быть получены увеличением показателей МПа в 10. раз.

Формула изобретения

1. Самотвердеющая смесь для из". готовления. литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, гидравлическое вяжущее в виде соли кальция и воду, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения прочности форм и стержней на всех этапах эатвердевания, она содержит в качестве гидравлического вяжущего в виде соли кальция " соединение на основе алюмината кальция при следующем cootношении ингредиентов мас.ч.:

Огнеупорный наполнитель 100

Соединение на основе алюмината кальция . . 5-9

Вода 4-9

2, Смесь по и. 1, о т л и ч а ю-.щ а я с я тем, что она содержит в качестве соединения на о нове алвюната кальция сульфоалюминат кальция.

3, Смесь по и 1, о т л и ч а ющ а я с л тем, .что она содержит в качестве соединения на основе алюми-. ната кальция сульфоалюминат кальция и фторид алюмината кальция при следующем соотношении ингредиентов, мас.v.: . 939154

1 00

2,5-3,5

25 Зв5

4-7

Составитель С.Тепляков

Техред. А. Ач . Корректор 6.Иакаренко

Редактор Н.Гришанова

Заказ 4547/20 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП ."Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

11

Огнеупорный наполнитель

Сульфоалемнат кальция

Фторид алюмината кальция

Вода

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии И 56-38611, кл. 11 А 112, опублик. 1975. 12

2. Кестнер О.Е., 6араданьянц В.К. и др. Точное литье цветных сплавов в гипсовые и керамические формы. M.

"Машиностроение", 1968 с.10"35.

3.Иванов Н.Х. и Сидоренко 6.И. Легковыбиваемые текучие активиэированные смеси и оборудование для их flpMloToB ления. M., НИИИАШ, 1971, с 71, табл. 20, с.73, табл. 20.