Смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,п1 519272

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.01.75 (21) 2097265/02 с,присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень № 24

Дата опубликования описания 26.08.76 (51) М. Кл."- В 22С 9/04

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621 74 045

: 621.742,4 (088.8) (72) Авторы изобретения

Е. Н. Дудаль, Н. Н. Беньковский, Ю. С. Орлов, Л. А. Гутов и И. П. Старченко

Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт ювелирной промышленности (71) Заявитель (54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

ПО ВЫ ПЛАВЛЯ ЕМЪ1 М МОДЕЛЯМ

Изобретение может быть использовано для изготовления мелких деталей сложной конфигурации из цветных, редких и благородных металлов и их сплавов и может найти широкое применение в приборостроительной ювелирной промышленности.

Известна сухая кристобалито-гипсовая формовочная смесь, состоящая из 65 — 70 кристобалита (одна из модификаций кремнезема SiO,) и 30 — 35% высокопрочного гипса

CaSO4 1/2 Н О с минеральными известковыми, клеевыми или гипсо-клеевыми замедлителями схватывания, применяемая в виде суспензий, затворенных на воде, на ювелирных пред приятиях в СССР и за рубежом при изготовлении литейных форм для точного литья по выплавляемым моделям, Однако такая смесь дорогая, так как природные месторождения кристобалита встречаются редко, а его искусственное получение черезвычайно трудоемко. Кроме того, наличие в смеси известково-клеевых, гипсово-клеевых и прочих добавок приводит к значительной шероховатости отливок, что требует дополнительной трудоемкой обработки, увеличивает безвозвратные потери редких и благородных металлов и в конечном счете повышает стоимость готовых изделий.

Известны быстросхватывающие формовочные смеси с гипсовой связкой и различными огнеупорными наполнителями, обладающие свойствами кристобалита, например Р-тридимит, корунд и др., используемые в зубоврачебной практике. Их применяют по упрощен5 ной технологии без вибровакуумирования, что обуславливает полную непригодность упомянутых смесей в качестве заменителей кристобалито-гипсовых смесей, Прототипом предлагаемого состава является смесь «Силаур З-б», 10 содержащая следующие ингредиенты в затворенном состоянии, вес. :

Динас 53 — 57

Гипс 14 — 18

Вода 27 — 30

Эта смесь благодаря высокой щелочностп динаса имеет повышенную вязкость. Формы из этой смеси, значительно разупрочняясь в процессе прокаливания, отличаются низкой

20 газопроницаемостью (0,3 — 0,4 по Дарси) и высокой осыпаемостью (до 35 — 40% по ГОСТу 2189 — 62), что является причиной высокого брака получаемых в таких формах отливок по газовым и неметаллическими включениями, 25 свищам и прорывам.

С целью повышения прочности,,пластичности, газопроницаемости, понижения осыпаемости, газотворности и достаточного замедления схватывания смеси предлагаемый состав

Зо смеси дополнительно содержит азотную и ща519272

55,0 — 72,0

2,5 — 14,5

23,5 — 29,0

1,5 — 2,0

0,035 — 0,07

15 велевую кислоты при следующем соотношении ингредиентов, вес, c.

Динас

Гипс

Вода

Азотная кислота

Щавелевая кислота

Азотная кислота в этой смеси играет роль нейтрализатора содержащихся в динасе окислов СаО, FeO, А1 ОЗ и др., обусловливающих повышенные щелочность и вязкость сго водных суспензий. В процессе нейтрализации в суспензии образуются нитраты кальция, >келеза и алюминия, значительно улучшающие ее реологические сгойства. На основе этих солей и гипса (вводимого в суспепзию после нейтрализации) образуется смесь, дина о-ги псо-азотнокислая (ДГА), обусловливающая более высокую прочность литейных форм по сравнению с формами из «Силаур З-б» (в которых в качестве связующего используется только гипс) как в сыром, так и в обожженном состояниях. Эта смесь также способствует значительному повышению газ опроницаемости (от 0,3 — 0,4 до 0,6 — 1,0 по Дарси) и снижению осыпаемости (с 35 — 40 /о до 5 — 10 /о по ГОСТУ

21 89 — 62) по сравнению с формами из «Силаур З-б», за счет чего значительно снижается брак отливок по газовым и неметалличсским включениям.

Щавелевая кислота предназначена для устранения вредного ускоряющего эффекта двухвалентного железа, содержащегося в динасе, и для замедления схватывания гипсосодер>кащих суспензий ДГА, достаточного для изготовления качественных литейных форм методом вибровакуумирования.

Пример 1. Суспензия, содержащие, /о.

29,00 воды, 55,00 динаса, 1,50 HNO; 0,05

Н>С 04 и 14,4 гипса, имеют средние значения коэффициента внутрижидкостного трения

@=0,О42 и периода текучести т=10,42 мин, соответствующие сырые формы через 16 час, с момента полного затвердевания (по 50 г игле

Вика) дают среднюю относительную усадку

1+0,03, наиболее aa>Kíûå технологичсскис свойства таких же литейных форм после обжига (c целью обезвоживания, выплавления, выжигания модельного воска и упрочнения спеканием) имеют следующие средние значения: податливость (П) 1,52, осыпаемость (Ос) 7,3О/о, газопроницаемость (К) 0,5, удельный коэффициент газовыделения (а)

7,2 см/мин; максимальное относительное линейное термическое расширение (М„а;,)

0,88, пределы прочности: о" сжатия

6,0 кгс/см, о" разрыв 0,7 кгс/см .

Пример 2. Суопензии содержат, /о ..

27,00 воды, 63,00 динаса, 1,8 HNO, 0,65

Н>С 04 и 8,15 гипса. Сырые и обожженные литейные формы обладают следующими средними значениями вышеперечисленных параметров: ц,"=0,035, т=11,2 мин, Х=+0,12, 5=1 82ю/ Oc=7 15ю/О К=О 75 а=

З5

4г ,0

6,5

=3,8 см/мин, Alirarrc— = 1,4 /о, о," =8,0 кгс/см -, а азр =0,7 кгс/см .

Пример 3. Суспензии при содержании, /о. 23, 50 воды, 72,50 динаса, 2,00 HNOq, 0,05

INC 04 и 2,45 /о гипса имеют следующие значения: p,=0,035; т=12 мин; 1=+0,24; П=

=6,2/о, Ос=5,9; К=!,08; а=2,1 см/мин

Л!макс= 1,81 /о > о",=7,2 кгс/см - о" д

= 0,65 кгс/см .

Исходя из сущности этих примеров и учитывая различия в литейных свойствах применяемых сплавов, выделяются три основные группы разновидностей смеси ДГА:

I. От 10 до 16% гипса — предпочтительно для литья относительно низкотемпературных сплавов (t,,(900 С) с незначительной литейной (объемной) усадкой ((I ), например, на основе А1 u Mg.

2. От 5 до 9 гипса — для литья сплавов с

4.,=900 — 1200 С и литейной усадкой, равной

1 — 30, например, на основе Сц Ац и Ag.

3. От 2,2 до 4,0 /о гипса — для литья сплавов с tn: )1200 С, например, на основе Fe, Со, Ni, ÐI è äð.

Таким образом, выбор соотношения содержаний гипса и динаса (порошка) в предложенной смеси ДГА определяется литейными свойствами выбранного материала отливок.

В свою очередь, это соо" íîøåíèå определяет выбор содержания воды (в указанных выше пределах 23,5 — 29 /ц). Чем выше содержание гипса (или ниже — динаса), тем выше должно быть содержание воды и наоборот.

Для его расчета в каждом конкретном случае применяется прием интерполяции (по вышеуказанным пределам). В соответствии с указанным выше условием предварительной нейтрализации динаса установлена единственно целесообразная технологическая последовательность смешивания компонентов с водой: динас, азотная, щавелевая кислоты и гипс.

Последний вводится в суспензию только после полной нейтрализации динаса азотной кислотой.

Момент завершения нейтрализации определяется по прекращению выделения из суспензии тазов (нейтрализация может быть ускорена за счет применения вакуума).

Поскольку различные сорта динаса обладают различной щелочностью, то оптимальное количество азотной кислоты в указанных выше пределах (1,5 — 2,0 /о ), связано с ней: рН=7,0 — 7;5 соответствует нижнему пределу необходимого количества HNOq, равному

1,5 /о, .рН=10,5 — 11,0 — верхнему, равному

2,0 /о. При промежуточных значениях рН (по отношению к указанным — предельным) неооходимое количество HNO3 определяется путем интерполяции.

Критерием выбора необходимого количества замедлителя — щавелевой кислоты в указанных пределах (0,035 — 0,07) является период текучести т суспензии (смеси) ДГА, 519272 определяемый как промежуток от ввода в суспензию гипса до исчезновения водной пленки на поверхности затвердевающей смеси.

Этот выбор производится опытным путем по условию: 10(т(14 мин, В табл. 1, 2 приведены составы и свойства предлагаемых смесей. t обжига = const =

=850 С, т обжига=сапам=8 час, измерения

/ (макс о, Ор р проводились при температуре формы=700 С, П, а, — при температуре формы=550 С, остальные — после охлаждения до комнатной температуры.

Таблица 1

Состав, вес. о/ я-гипс высокопрочныи

Азотная Щавелевая

Смесь №

Вода кислота кислота,Силаур Зб"

1,50

1,80

2,00

0,05

0,05

0,05

Т аблица 2

Удельный коэффициент газовыделения, см/мин

Максимальное расширение, Податливость после обжига, 0/

/О

Осыпаемость, Период текучести, мин

// разр кгс/смв

Газопроницаемость

// в сж ° кгс/см

Вязкость оо

0,3

1,20

1,52

1,82

0,84

0,88

1,40

0,098

0,042

0,035

0,7

7,3

7,15

5,9

7,2

0,7

0,65

3,8

2,1

6,2

1,81

0,035

Формула изобретения жения осыпаемости и газотворности литейных форм, она дополнительно содержит щавелевую и азотную кислоты при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, преимущественно для литья ювелирных и подобных изделий из цветных, редких и благородных металлов и их сплавов, включающая динас, гипс и воду, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения схватывания смеси, повышения прочности, пластичности газопроницасмости и сни15

Составптель В. Муравьева

Техред Е. Подурушина

Корректор Л. Котова

Редактор Т. Пилипенко

Заказ 2274,6 Изд. № 1560 Тираж 1003 Подписное

LIIIHHHH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская паб., д. 4i5

Типография, вр. Сапунова, 2

14,4

10,42

11,2

12,0

Усадка через

16 час с момента затворения

+0,03

+0,03

+0,12

+0,24

Дипас сорта „С/!" порошок с дисперсностью

0,01 мк

55,00

55,00

63,00

72,00

16,00

14,45

8,15

2,45

4,0

6,0

8,0

7,2

0,54

0,50

0,75

1,08

Динас

Гипс

Вода

Азотная кислота

Щавелевая кислота

29,00

29,00

29,00

23,50

55,0 — 72,0

2,5 — 14,5

23,5 — 29,0

1,5 — 2,0

0,035 — 0,07