Противопригарное покрытие для литейных форм и стержней
Владельцы патента RU 2785562:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам противопригарных покрытий для литейный форм и стержней, используемых в производстве чугунных отливок. Противопригарное покрытие для литейных форм и стержней на основе скрытокристаллического графита содержит, мас.%: изопропиловый спирт - 40-45, поливинилбутираль - 2-3, графитсодержащий шлам - 10-30, скрытокристаллический графит - остальное. Обеспечивается повышение качества покрытия чугунных отливок. 1 табл.
Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам противопригарных покрытий для литейных форм и стержней, используемых в производстве чугунных отливок.
Известна противопригарная краска для литейных форм и стержней [SU №1184601, опубл. 15.10.1985], содержащая термоактивный диатомит, этиловый спирт, поливинилбутираль при следующем соотношении компонентов, мас. %: термоактивный диатомит - 5-10, этиловый спирт - 50,5-51,2; термоактивированный диатомит - 5-10; поливинилбутираль - 1,9-2,5; графит скрытокристаллический - остальное.
Главным ее недостатком является низкие технологические свойства, в частности низкая толщина покровного слоя, то есть покрытие практически полностью проникает в поры формы.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам к заявляемому покрытию является противопригарная краска для литейных форм и стержней [RU №2632313, опубл. 03.10.2017] состава, мас. %: в качестве растворителя изопропиловый спирт - 40-43, в качестве связующего поливинилбутираль - 2-3, в качестве наполнителя природный и активированный скрытокристаллический графит в соотношении 1:1 - остальное.
Существенным недостатком этой краски является пригар на поверхности отливок, что требует выполнение трудоемких операций по их очистке.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение толщины пригара на поверхности чугунных отливок.
Достигается это тем, что в противопригарном покрытии для литейных форм и стержней, на основе скрытокристаллического графита, поливинилбутираль, изопропиловый спирт, согласно изобретению, дополнительно содержит графитсодержащий шлам при следующем соотношении компонентов, масс. %:
изопропиловый спирт - 40-45;
поливинилбутираль - 2-3;
графитсодержащий шлам - 10-30;
скрытокристаллический графит - остальное.
Содержание изопропилового спирта менее 40 мас. % приводит к снижению смачиваемости наполнителя, а более 45 мас. % влечет за собой низкую плотность покрытия, от чего образуются подтеки во время нанесения на форму.
Содержание поливинилбутираля 2-3 мас. % обусловлено, тем, что менее 2% компонента не обеспечивает достаточного сцепления покрытия с формой, а более 3 мас. % связующего плохо растворяется в спирте.
Графитсодержащий шлам представляет собой углеродсодержащий материал из аспирационной системы очистки газов при производстве скрытокристаллического графита. Элементный состав шлама представлен углеродом (до 45%), серой (до 1,95%), кремнием (до 13,0%). Фазовый состав шлаков представлен графитом (до 44%), кальцитом (до 12,7%), кристаллобалитом (до 1,5%), пиритом (до 3,65%), кварцем (до 19,23%), клинохлором (до 17,1%) и халитом (до 1,56%).
Содержание графитсодержащего шлама 10-30% обусловлено, тем, что менее 10% покрытия не образует проникающий слой, а более 30 мас. % не образует покровный слой. Это связано с размером частиц графита и графитсодержащего шлама. Размер частиц скрытокристаллического графита равен 100 мкм, размер частиц шлама - 3,64 мкм. Как видно, частицы шлама значительно мельче, поэтому они легче проникают в поры формы, образуя проникающий слой покрытия. В то же время крупные частицы графита не могут проникать в поры формы, оставаясь на поверхности формы и образуют покровный слой покрытия.
Приготовление покрытия может быть осуществлено следующим образом. В краскомешалку заливают изопропиловый спирт и поливинилбутираль, перемешивают до его полного растворения, после чего загружают графит и графитсодержащий шлам и продолжают перемешивание до получения однородной массы.
Способ нанесения покрытия и его сушки определяется технологией изготовления формы или стержня. Результаты приведены в сравнении с прототипом в таблице.
Свойства покрытий определяли согласно ГОСТ 10772-78.
Величину пригара определяли на отливках из серого чугуна состава, мас. %: 2,90-2,97 С; 0,92-0,93 Μn; 0,019-0,021 Ρ; 2,41-2,60 Si; 0,120-0,130 Cu;<0,01 Sn; 0,049-0,052 V; 0,021-0,024 Ti; 0,084-0,086 Ni; 0,042-0,044 S; 0,100-0,110 Cr. Температура заливки чугуна составляла 1400°С.
Чугун заливали в форму, выполненную из холоднотвердеющей смеси, состава, мас. ч:
- кварцевый песок 2К1О303 - 100;
- смола Альфабонд - 2,4;
- отвердитель Т-01 - 0,4.
Живучесть смеси составляет 3,2 мин; предел прочности на растяжение (через 1 ч) - 0,19 МПа.
Окрашивание осуществлялось пульверизатором.
При окрашивании формы известным покрытием на поверхности отливок присутствовал пригар толщиной до 131,83 мкм (на нижней стороне отливки) и до 70,18 мкм (на боковой стороне отливки).
Применение разработанного покрытия позволяет снижать величину пригара в 1,1-2,0 раза.
Противопригарное покрытие для литейных форм и стержней на основе скрытокристаллического графита, содержащее поливинилбутираль, изопропиловый спирт, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит графитсодержащий шлам при следующем соотношении компонентов, мас.%:
- изопропиловый спирт - 40-45;
- поливинилбутираль - 2-3;
- графитсодержащий шлам - 10-30;
- скрытокристаллический графит - остальное.
