Способ очистки отливок от остатков литейной формы

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТЛИВОК ОТ ОСТАТКОВ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ на основе кремнезема, включающий порционную обработку отливок в карбонатном расплаве, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса очистки, порционную обработку отливок чередуют с добавлением в карбонатный расплав алюминия в количестве 3-25% от массы растворенного в расплаве кремнезема. О)

ЗИ) С 23 G 1/28; В 22 D 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АЕТСРСИСИЮ СЕИЕЕСЕИИСТВИ |Ъ! Нi," - .,,"...

СЮ

ФФ

©

CO Ч (21) 3600845/22-02 (22) 06.06.83 (46) 30,09.84. Бюл. У 36 (72) В.К.Доценко, О.Г.Зарубицкий, Ю.В.Польгуев, Б.Ф.Дмитрук, О.К.Севрук и P.À.Óãëÿíñêàÿ (71) Научно-производственное объединение "Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения" и Институт общей и неорганической химии АН УССР (53) 621.74.045:621.747.56(088.8) (56) 1. Литье по выплавляемым моделям .

Под ред. Я.И.Шкленника. М., "Машиностроение", 197 1, с. 317-318.

2. Авторское свидетельство СССР

У 231746, кл. В 22 D 25/00, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 789636, кл. С 23 G 1/28, С 21 D 1/82, В 22 D 29/00, 1977. (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТЛИВОК ОТ

ОСТАТКОВ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ на основе кремнезема, включающий порционную обработку отливок в карбонатном расплаве, о т л и ч а ю щ и it с я тем, что, с целью интенсификации процесса очистки, порционную обработку отливок чередуют с добавлением в карбонатный расплав алюминия в количестве 3-25Х от массы растворенного в расплаве кремнезема.

1 i 16097

Изобретение относится к области очистки отливок от отстатков керамической литейной формы, преимущественно на основе кремнезема, и может найти применение в литейных цехах при производстве литья в разовые песчаные формы на основе кремнезема.

Известен способ очистки отливок от остатков керамики в расплаве едкой щелочи t1 j.

Недостатками этого способа являются высокая стоимость процесса очистки, опасность работы и возможность коррозии отливок.

Известен также способ очистки отливок от остатков керамики растворениу ее н расппаве кальцинированной соды (2,.

Недостатком такого способа является длительность обработки отливок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки

I отливок от остатков керамической литейной формы на основе кремнезема в карбонатном расллаве, содержащем добавки, 10 15 мас.% хлорида и 1-5мас.% фторида щелочного металла ГЗ j.

Способ основан на реакции кремнезема с карбонатам:

Si0 - Na Ñ0 Na Si0 +Ñ0 Ф ЗЗ

Очистку отливок производят порциями, при этом по мере обработки очередных порций отливок расплав обога-. щается силикатом и обецняется карбонатом. Это приводит к тому, что в процессе эксплуатации карбонатной ванны постоянно снижается скорость очистки отливок и увеличивается вынос расплава за.счет непрepûâíoãî повьппения вязкости расплава. Я

Обработку отливок прекращают и расплав заменяют свежим, когда общее количество растворенной в нем кварцевой кирамики достигает 16-)8% от массы ра плава, с

Целью из обре. тония явиHE. 1 с я ин т t !! сификация процесса очистки отливок от остатков литейной формы на основе кремнезема.

Цель достигается тем, что согласно способу очистки отливок от остатков литейной формы на основе кремнезема, включающему порционную обработку отливок в карбонатном расплаве, порционную обработку отливок чередуют с добавлением в карбонатный расплав алюминия в количестве 3-25% от массы растворенного в расплаве кремнезема.

Экспериментально установлено, что алюминий не взаимодействует с расплавленным карбонатом натрия, однако реа-,. гирует с продуктом растворения кремнезема B карбонатном расплаве — метасиликатом натрия.

Эффект от добавки алюминия обьясняется протеканием в расплаве реакции:

4Na>Si0+2A1+1,50z=2NaA1Si>0+3Na>0, 3 в результате которой образуются алюмосиликат и весьма активный рксид натрия, который и ускоряет процесс очистки отливок.

Поэтому количество добавляемого алюминия прямо пропорционально зависит от массы растворенного в расплане кремнезема.

Способ осуществляют следующим образом.

После очистки порций отливок в каобонатном расплаве, имеющем температуру 900 С и вьппе, когда содержание в нем ра" òâîðåííîãî кремнезема достигает 1,.5-А,О% в расплав вводят алюминий в количестве 3-25% от массы растворенного в расплаве кремнезема и продолжают обработку порций отливок. Операцию введения алюминия повторяют по достижению в расплаве упомянутой величины содержания кремнезема (1,5-4,0 мас,%).

Добавки хлоридов и фторидов щелочного металла устраняют образование в ванне осадков и несколько разжижают расплав однако их влияние на скорость очистки отливок незначительно, Кроме того, недостаточная интенсивность очистки отливок известным способом приводит к удлинению времени их выдержки в расплаве, а следовательно, к снижению производительности процес-SS са и срока службы технологической оснастки, опасности обезуглераживания и коррозии поверхности отливок.

При достижении в расплаве 16-20% растворенного кремнезема обработку отливок прекращают и расплав заменяют свежим. Каждую порцию отливок после обработки в расплаве охлаждают в воде, на воздухе или в другом расплаве солей в зависимости от требуемой структуры и свойств металла, промывают в течение 5-10 мин в воде и сушат.

Ускорение в 1,1 раза процесса очистки отливок обнаружено уже при добавке 3,0% алюминия от массы раст1 1! (>09 7 4 норе нного кремне.зема. !!ри уззеличении количе ства алюминия свьнпе 3Z эффе кт от его действия непрерывно возрастает и достигает максимума примерно при

207. Al, при этом скорость очистки отливок возрастает в 2-5 раз в зависимости от концентрации растворенного в расплаве кремнезема. При добавке

257. алюминия скорости очистки отливок остается еще довольно высокой 10 (в 1,5-2 раза больше, чем без добавки алюминия), однако при 257 Al u более наблюдается заметное загущение расплава и возрастание в связи с этим выноса солей с отливками. Поэто- 15 му добавка алюминия свыше 257 нецелесообразна.

При чередовании операций обработки порции отливок и добавления алюминия обеспечиваются наиболее благоприят- 2р ные условия его усвоения расплавом, при этом скорость очистки в среднем в 1,5 раза вышее, а вынос расплава с отливками в 1,4 раза меньше по сравнению с введением всего необходимого g5 на процесс алюминия в исходный расплав.

На практике масса обрабатываемой в расплаве порции отливок составляет обычно 10-157 от массы расплава. В одном и том же расплаве очищается до 70-100 таких порций. Добавление алюминия после каждой такой порции, хотя и является оптимальным вариантом его усвоения, однако потребовало бы

35 значительных затрат времени на данную операцию. Поэтому для условий произ- водства целесообразно вводить алюминий 1-2 раза в смену, совмещая эту операцию с добавлением в ванну свеже40 го расплава солей для поддержания рабочего уровня расплава в ванне.

При очистке точного литья за смену в ванне обрабатывается такая масса

4 отливок, с которой в расплав вводится обычно 3-47 кремнезема. Таким об45 разом, алюминий следует вводить в карбонатную ванну каждый раз после растворения в ней 1,5-47 кремнезема или керамики (керамика на точном литье на 96-987. состоит из кремнезема).

В производственном процессе масса или концентрация растворенного в расплаве кремнезема контролируется химическим анализом на SiO или определя-55

2 ется по тоннажу очищаемых отливок и заранее известному среднему содержанию керамики на 1 т литья. Исходя из этих лепных, расечитьззз;зет<зя колпчест»о лобавляемого в расплав алнзмпния .

11овышение скорости очистки отливок за счет добавок алюминия наблюдается. как в число карбонатном расплаве, так и с присадками хлоридов и фторидов щелочных металлов. Применение изобретения не ограничивается только очисткой отливок от керамики, так как ускоряющее влияние алюминия проявляется также при очистке от формовочной массы и пригара отливок, полученных в песчаноглинистые и жидкостекольные формы на основе кремнезема.

Пример 1. В электродно-соляной ванне приготавливают 100 .кг расплава солей следующего состава, мас.7:

Карбонат натрия 85

Хлорид калия 10

Фторид натрия 5

При 900 С в расплаве порциями по

15 кг очищают от керамики точные стальные отливки повышенной сложности.

Время очистки каждой порции отливок

30 мин. На 1 т отливок до обработки в среднем было 20 кг остатков кера мики.

После обработки 10 порций отливок (150 кг литья), когда в расплав переходит 3 кг керамики или 37. к массе расплава, очистку прекращают . и в расплав вводят 90 r гранулированного алюминия (37 к массе керамики).

Затем снова обрабатывают 10 порций отливок, вводят 90 r алюминия и так чередуют операции до растворения в расплаве 16Х кремнезема или керамики, после чего расплав признан непригодным.

Пример 2. Обрабатывают отливки аналогично примеру 1, но алюминий добавляют в расплав по 600 r или по 20Х к массе растворенной керамики, выдержку отливок сокращают до 15 мин, а обработку порций заканчивают по достижении 207 керамики в расплаве.

Пример 3. Обрабатывают отливки аналогично примеру 1, но после обработки каждых 150 кг отливок в расплав вводят 750 r алюминия или 25Х к массе предварительно растворенной в нем керамики, а выдержку отливок сокращают до 20 мин. Обработку порций прекращают после растворения в расплаве 18Х керамики.

После очистки в карбонатном расплаве отливки во всех трех приме16097 ром 2 40 .50 мм, которые на 2 мин погружают в расплав, извлекают иэ него и после охлаждения определяют разницу в массе до и после обработки, отнесенную к площади поверхности образца.

Опыты проводят следующим образом.

В каждом иэ свежеприготовленных расплавов обрабатывают по 3 отливки

1! тI

10 угольник и 3 пластинки, определяя среднее значение скорости очистки и величину выноса солей.

Затем в каждом из расплавов растворяют до 3% керамики (для ускорения

15 опытов в расплав вводят керамику, отделенную от отливок), после чего в расплав третьей печи вводят 30 г гранулированного алюминия или 10% к массе растворенной керамики.

20 После этого определяют скорость очистки и величину выноса солей для всех расплавов. Далее вводят в каждый расплав еще по 3% керамики (всего по 6%), в расплав третьей

25 печи вводят 30 г алюминия, произво- дят замеры и так повторяют перечисленные операции через каждые 3% растворенной керамики до того момента, когда расплавы загущаются продукта3g ми реакции и теряют способность к интенсивной очистке отливок.

Результаты опытов сведены в таблицу.

Скорость очистки отливок в карбонатной ванне, г/мин

Концентрация растворенной в расплавах керамики, % к массе расплава

73

1,25 1,60 1,45

1,10 1,54

100

2,20

1,00 i 50 2,52

100

130

100

2,40

1,05 1,45

157

100

158

0 95 1 41 2,45

0,5 1,25 2,35

170

117

233

140

227

310

1,74

0,75

267

177

220

3 11 рах в зависимости от требуемой структуры и свойств металла охлаждают в воде, на воздухе или в другом расплаве солей, а затем э течение 5-10 мин промывают в воде и сушат.

Пример 4. В каждой иэ трех лабораторных печей приготовлено по

1 кг расплава. В первой печи расплав чистого карбоната натрия, во второй и третьей — расплавы с составом согласно примеру 1.

Рабочую температуру расплавов в пределах 920-930 С регулируют автоматически.

При проведении опытов определяют значения двух характеристик: скорость растворения керамики (г/мин) и величину выноса расплава (г/м ).

Для определения скорости очистки обрабатывают отливки "угольник поворотный" из стали 55Л массой 130 r, имеющую до очистки в среднем 16 г керамики. Окончание процесса очистки фиксируют методом акустической эмиссии, Количество удаленной с поверхности отливок керамики определяют путем их. взвешивания до обработки в расплаве и после нее. Перед BTopbIM взвешиванием отливки охлаждают, промывают в воде и сушат, Величину выноса солей определяют с помощью стальных пластинок размеВеличина выноса солей на образцах из карбонатной ванны, г/м2

1116097

Составитель С. Тепляков

Редактор А. Гулько Техред Ж.Кастепевич

Корректор И. МУска

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом,. предлагаемый способ позволяет в 2-5 раэ увеличить скорость удаления остатков формы с поверхности отливок, сократить тем самым продолжительность обработки 5 отливок в высокотемпературном карбоиатиомрасппаве и,следовательно,повысить производительность способа, увеличить срок службы технологической оснастки,практически исключить обезуглеро- 1о жив анне и коррозию поверхности отливок.

Заказ 6872/22 Тираж 899

Присутствие алюминия в расплаве в 1,5 раза уменьшает вынос солей с отливками по сравнению с известными способами, способствует экономии материалов, обеспечивает высокую работоспособность и жидкотекучесть расплава до растворения в нем 18-20Х кремнезема. Благодаря этому уменьшается количество простоев, связанных с доплавлением солей и сливом отработанных расплавов.