Водорастворимый материал для литья термопластичных шликеров на основе al2o3

Авторы патента:

Зинкин Игорь Алексеевич (RU)

Зинкин Алексей Игоревич (RU)

Скуратов Василий Алексеевич (RU)

B22C7/02 - разовые модели

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

Владельцы патента RU 2631998:

Общество с ограниченной ответственностью "СибТочМаш" (RU)

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано, в частности, для изготовления водорастворимых стержней для литья шликеров на основе Al₂O₃. Материал содержит, мас.%: хлорид натрия 17÷12, калий йодистый 15÷16, натрий азотнокислый 14÷11 и нитрат аммония 54÷62. Обеспечивается повышение качества отливок из керамического шликера. 2 табл., 3 пр.

Изобретение относится к формовочным смесям и материалам для литейных форм и стержней, в частности к составам стержневых смесей для изготовления водорастворимых и легко вымываемых стержней, используемых для литья термопластичных шликеров на основе Al₂O₃.

В основном водорастворимые стержневые материалы применяются в металлургической промышленности для формирования замковых поверхностей отливаемого изделия, препятствующих свободному открытию формы после завершения литья металла.

Известна смесь для изготовления водорастворимых стержней (патент SU 596352), содержащая водорастворимую соль(хлорид натрия), огнеупорный наполнитель (кварцевый песок), в качестве связующего она содержит мочевиноформальдегидную смолу и кубовый остаток дистилляции синтетических жирных кислот при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:

Огнеупорный наполнитель	1÷6
Мочевиноформальдегидная смола	1÷4
Кубовый остаток дистилляции
синтетических жирных кислот	1÷3
Водорастворимая соль	Остальное

Недостатком этой смеси является то, что огнеупорный наполнитель, в качестве которого выступает кварцевый песок, снижает качество поверхности готового стержня в виду размера своих частиц, что не приемлемо для отливок из керамического термопластичного шликера на основе Al₂O₃. Также удаление стержней производится под действием напора воды, что в случае с отливками из керамического термопластичного шликера на основе Al₂O₃ не всегда возможно ввиду его низкой механической прочности после этапа литья. Кроме того, водорастворимые стержни нуждаются в просушке после сочетания всех компонентов. Смесь обладает низкой текучестью и пластичностью, формование стержней возможно только методом прессования, что накладывает ограничения на форму получаемых стержней.

Цель изобретения - получение водорастворимого стержневого материала для шликерного литья изделий из керамики на основе Al₂O₃, обеспечивающего выполнение следующих требований:

- Высокое качество поверхности стержня.

- Возможность изготовления стержней сложной конфигурации и различной толщины.

- Полное растворение стержней в воде, без направления струи воды с напором.

- Изготовление стержней методом литья.

Изобретение направленно на повышение качества отливок из керамического шликера на основе Al₂O₃, а также расширение возможностей изготовления изделий сложной формы.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен водорастворимый материал для литья шликеров на основе Al₂O₃, содержащий: хлорид натрия (NaCl), калий йодистый (KI), натрий азотнокислый (NaNO₃), нитрат аммония (NH₄NO₃), отличающийся следующим соотношении компонентов, мас. %:

Хлорид натрия (NaCl)	17÷42
Калий йодистый (KI)	15÷16
Натрий азотнокислый (NaNO₃)	14÷11
Нитрат аммония (NH₄NO₃)	54÷62

Возможность достижения результатов обеспечивается тем, что хлорид натрия (NaCl) в количестве 12-17% (от общего процента масс) плавится при температуре 750-820°С, далее расплав охлаждают до 650-700°C, в этот момент хлорид натрия (NaCl) становится аккумулятором начальных центров кристаллизации, затем добавляют калий йодистый (KI) в количестве 15% (от общего процента масс), смесь перемешивают, при этом калий йодистый становится аккумулятором вторичных центров кристаллизации, после этого смесь доводят до температуры 308-350°C и добавляют натрий азотнокислый (NaNO₃) 14%, который образует дополнительные центры кристаллизации и наконец при охлаждении температуры смеси до 200-125°С добавляют нитрат аммония (NH₄NO₃) 54÷62%.

Составы смеси приведены в таблице 1.

В результате были выбраны оптимальные составы №5, №8, №10.

Оптимальным для хлорида натрия (NaCl) является интервал 12-17%, это обусловлено тем, что при снижении концентрации менее 12% увеличивается время растворения водорастворимых стержней примерно на 40%, при увеличении концентрации более 17% значительно уменьшается прочность (предел прочности при изгибе) с 5 мПа до 1,5 мПа.

При 15% калия йодистого (KI) объемная усадка стержня составляет 1-1,5%, при уменьшении количества калия йодистого процент объемной усадки возрастает до 3-5%, увеличение более 15% содержания калия йодистого в смеси приводит к значительному снижению механической прочности почти в 1,5 раза.

Оптимальность интервала содержания натрия азотнокислого (NaNO₃) в интервале 11÷14% обеспечивает прочность (предел прочности при изгибе) стержней в момент залития щликера в интервале температур 100-140°С.

Соотношение в пределах 54÷62% для нитрата аммония (NH₄NO₃) позволяет оптимально сочетать время растворения стержней и их механическую прочность. При содержании нитрата аммония в смеси менее 54% увеличивается время растворения водорастворимых стержней примерно на 30%, при увеличении содержания нитрата аммония более 62% значительно уменьшается механическая прочность (предел прочности при изгибе) с 5 мПа до 2 мПа.

Пример 1.

Для получения водорастворимого стержневого материала хлорид натрия (NaCl) в количестве 17% плавят при Т=750-820°C, далее расплав охлаждают до 650-700°С и добавляют в него калий йодистый (KI) в количестве 15%, смесь перемешивают и охлаждают до Т=308-350°С, затем добавляют натрий азотнокислый (NaNO₃) 14%, затем охлаждают до Т=200-215°C и добавляют нитрат аммония (NH₄NO₃) в количестве 54%. После сочетания всех компонентов смесь перемешивается, при необходимости вакуумируется либо до заливки в форму, либо после. Охлаждение проводят до температуры Т=20-25°C.

Пример 2.

Для получения водорастворимого стержневого материала хлорид натрия (NaCl) в количестве 12% плавят при Т=750-820°С, далее расплав охлаждают до 650-700°С и добавляют в него калий йодистый (KI) в количестве 15%, смесь перемешивают и охлаждают до Т=308-350°C, затем добавляют натрий азотнокислый (NaNO₃) 11%, затем охлаждают до Т=200-215°C и добавляют нитрат аммония (NH₄NO₃) в количестве 62%. После сочетания всех компонентов смесь перемешивается, при необходимости вакуумируется либо до заливки в форму, либо после. Охлаждение проводят до температуры Т=20-25°C.

Пример 3.

Для получения водорастворимого стержневого материала хлорид натрия (NaCl) в количестве 15% плавят при Т=750-820°С, далее расплав охлаждают до 650-700°С и добавляют в него калий йодистый (KI) в количестве 15%, смесь перемешивают и охлаждают до Т=308-350°C, затем добавляют натрий азотнокислый (NaNO₃) 12%, затем охлаждают до Т=200-215°C и добавляют нитрат аммония (NH₄NO₃) в количестве 58%. После сочетания всех компонентов смесь перемешивается, при необходимости вакуумируется либо до заливки в форму, либо после. Охлаждение проводят до температуры Т=20-25°С.

Полученный стержневой материал обеспечивает высокое качество поверхности отливаемых стержней, высокую твердость кристаллизовавшихся стержней, полностью растворяется в воде без дополнительных воздействий.

После сочетания компонентов полученная смесь заливается в форму для придания конечной конфигурации, в случае необходимости возможна дополнительная вакуумизация расплава в форме для удаления лишнего воздуха, образующегося в процессе литья. Залитые формы остывают при комнатной температуре.

Водорастворимый материал для литья термопластичных шликеров на основе Al₂O₃, содержащий хлорид натрия, калий йодистый, натрий азотнокислый и нитрат аммония при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Хлорид натрия	17÷12
Калий йодистый	15÷16
Натрий азотнокислый	14÷11
Нитрат аммония	54÷62

Изобретение относится к литейному производству. Способ изготовления моделей из пенополистирола включает установку в пресс-форму по меньшей мере одного элемента, улучшающего механические свойства отливки и фиксируемого в модели, засыпку гранул пенополистирола и вспенивание гранул в пресс-форме.

Способ получения модельного материала из пенополистирола с легирующими добавками для металлического литья методом газифицируемых моделей // 2618995

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью металлов по газифицируемым моделям. Способ включает нанесение на гранулы окончательно вспененного пенополистирола легирующих добавок.

Устройство для отливки детали под давлением // 2603756

Изобретение относится к литью под давлением деталей, в частности восковой модели. Устройство содержит два блока с полостями, форма которых, после наложения блоков один на другой, соответствует форме отливаемой детали (25).

Композиция для изготовления выплавляемых моделей // 2600468

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья лопаток и других деталей ГТД сложной конфигурации. Композиция для изготовления выплавляемых моделей содержит, мас.%: твердый углеводород, и/или воск - 0,1-80, и/или полимер с температурой плавления до 300°C - 0,05-30, углеводородную смолу - до 80, фталевые кислоты - до 70, краситель - до 1,5 и полистирол или бисфенол - до 70.

Способ изготовления моделей из пенополистирола для получения композиционных отливок методом литья по газифицируемым моделям // 2594060

Изобретение относится к области литейного производства. Модель изготавливают из пенополистирола, затем на ее поверхности посредством фиксирующих элементов устанавливают подложку, изготовленную из металлического материала.

Оснастка для литья под давлением детали // 2559602

Изобретение относится к литью под давлением детали, в частности выплавляемой модели. Оснастка содержит два блока(4, 21), в которых выполнены полости (5, 22), форма которых после совмещения блоков (4, 21) соответствует форме отливаемой детали (26).

Формообразующее устройство // 2552508

Изобретение относится к литейному производству. Устройство содержит массив формующих элементов, неподвижную плиту, средства фиксации формующих элементов в заданных формируемой поверхностью положениях и подвижную плиту.

Усовершенствованный способ изготовления по выплавляемой восковой модели кольцевого лопаточного узла турбомашины, металлическая форма и восковая модель для реализации такого способа // 2534594

Изобретение относится к литейному производству. Восковая модель (50) кольцевого лопаточного узла статора турбомашины содержит радиально внутренний (52) и радиально внешний (54) коаксиальные экраны, соединенные друг с другом лопатками (56), из которых по меньшей мере одна лопатка (58) имеет внутреннюю полость.

Устройство для изготовления моделей поршня // 2513672

Изобретение относится к области литейного производства. Устройство содержит нижнюю плиту, металлическую форму, механизм закрытия и раскрытия форм, стержень для получения полости в модели, механизм подъема стержня с моделью, печь для литья под низким давлением, трубу-литник для заливки модельного состава из печи, пневмоприводы полуформ с цилиндрами.

Композиция для изготовления выплавляемых моделей // 2447969

Изобретение относится к литейному производству. .

Смесь для литейного дела холодного отверждения с увеличенным рабочим временем // 2631214

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для литья металлических деталей с использованием пресс-форм и стержней, формованных холодным отверждением.

Смесь для изготовления литейных форм // 2626698

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления форм, применяемых при производстве литых биметаллических штампов горячего деформирования, пресс-форм для литья под давлением, ковочных штампов для твердожидкой штамповки.

Система утилизации мокрых углеродсодержащих отходов // 2625189

Изобретение относится к системам утилизации мокрых углеродсодержащих отходов. Система содержит корпус котла, топку с кипящим слоем, теплообменник и золоуловитель, топка содержит сводчатый корпус из огнеупорного материала с колосником, расположенным на расстоянии 1/3 высоты корпуса от нижней его части, на котором расположена сопловая решетка, причем суммарная площадь сопловых отверстий составляет порядка 30÷50% от площади колосниковой решетки, а в нижней части корпуса топки установлен шнековый разгрузчик, причем на колосниковой решетке расположен инертный носитель в виде крупнозернистого кварцевого песка, а внутри корпуса котла расположены водонагревательные трубы, соединенные с теплопотребителем, при этом в сопла подается теплоноситель от дутьевого вентилятора, соединенного теплопроводом с выходом высокотемпературного воздухонагревателя теплообменного аппарата, а в боковой стенке котла установлено вихревое сопло-горелка, работающее от газообразного топлива, например биогаза, поступающего из биореактора, при этом отходы подаются от пневмозагрузочного устройства через распылительное устройство, выполненное с тангенциальным подводом теплоносителя, а дымоход расположен в одной из боковых стенок котла и соединен теплопроводом с теплообменным аппаратом, выход которого соединен с золоуловителем, содержащим входной патрубок, корпус, выходной патрубок, бункер, оросительные и распылительные сопла, в качестве которых используются центробежные форсунки для распыливания жидкости.

Противопригарная краска для литейных форм и стержней // 2615429

Изобретение относится к литейному производству. Противопригарная краска для литейных форм и стержней содержит цирконовый порошок, воду, пыль бигхаузную, ортофосфорную кислоту и алюмохромфосфатное связующее при следующем соотношении компонентов, мас.%: цирконовый порошок 70,0-80,0; пыль бигхаузная 2,0-4,0; ортофосфорная кислота 5,0-8,0; алюмохромфосфатное связующее 2,0-5,0; вода остальное.

Металлополимерная композиция для изготовления pim - изделий // 2614010

Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к металлополимерным композициям для изготовления PIM-изделий путем формования и спекания указанных композиций.

Песок для литейной формы, способ изготовления песчаной литейной формы и стержень для литья металла // 2608861

Изобретение относится к литейному производству, а именно к вспененной песчаной смеси, используемой для изготовления литейных песчаных стержней и литейных песчаных форм для литья алюминия или алюминиевых сплавов.

Способ изготовления оболочковых керамических форм // 2604281

Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению отливок по удаляемым (выплавляемым, выжигаемым, газифицируемым) моделям. Способ включает послойное нанесение на модель оболочек путем погружения модели в суспензию из огнеупорного наполнителя и раствора связующего и последующей обсыпки зернистым материалом.

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.

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.

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.

Формовочная смесь для изготовления литейных форм при литье магниевых сплавов // 2632754

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для песчано-смоляных и песчано-глинистых форм, используемых при литье магниевых сплавов. Формовочная смесь содержит кварцевый песок, связующее и противопригарную добавку в виде карбида кремния в количестве от 4% до 36 мас.% по отношению к общей массе формовочной смеси. Карбид кремния представляет собой порошок или микропорошок со средним размером частиц менее среднего размера частиц песка, используемого в формовочной смеси. Формовочная смесь дополнительно может содержать олеофильный бентонит в виде сухого порошка или в набухшем состоянии в количестве от 0,5% до 12 мас.% по отношению к общей массе формовочной смеси. Обеспечивается повышение надежности защиты магниевых сплавов от окисления, чистоты поверхности отливок. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.