Обсыпочный материал для изготовления керамических форм по выплавляемым моделям

 

OflHCAHHE

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

""554060

Союз Совемзек

Социа листмцееиив

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.06.75 (21) 2156779/02 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 06.07.77 (51) М.Кл. В 22С 9/04

Гащдарствева аманат

Света Миеирв ИЮ аа двум взебратаай

И 6TKPN73fll (53) УДК 621.74.045:621.

742 4(088 8) (72) Авторы изобретения

А. С, Лакеев, Г. П. Борисов, В. Е. Марченко, В. А. Барабаш, Г. С. Годунов, 3. К. Анчеева, Р. С. Голубева и Б. E. Максимов

Институт проблем литья АН Украинской ССР, (71) Заявитель (54) ОБСЫПОЧНЫИ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к обсыпочному материалу для изготовления керамических форм по выплавляемым моделям.

При изготовлении многослойных;керамических форм для литья по выплавляемым моделям применяют специалыные обсыпочные материалы, в качестве которых используют огнеупорные порошки: кварцевый песок, электрокорунд, шамот и др. После заливки в такие формы металла и затвердевания отливки необходимо очищать от керамики. Эта операция очень трудоемка и длительна, а в случае отделения,керамики от отливок из сплавов алюминия применяют ручной труд(1).

Известно применение в качестве обсыпоч ного материала 100% мела, либо мрамор ной крошки, либо известняка и др., кото рые,до обжига в воде не растворяются, но становятся раствор и мыми поле обжига 12).

Однакр такие обсыпочные материалы приводят к нарушению геометрических размеров керамических форм и их р а стр ескив а нию вследствие объемных изменений, происходящих в обсылочном материале при его переходе из одного состояния в другое. Кроме того, чтобы произошло разложение материала обсыпки,(карбонатов), необходимо соблюдать очень жесткий режим обж|ига, чего практически очень трудно добиться. Вследствие же интенси вного выделения .при разложении карбонатов углекислого газа ухудшаются санитарно-гигиенические у словия труда.

Известно использование в качестве обсы5 почного материала одного хлористого натрия (3). Ввиду взаимодействия связующего жидкого стекла и хлористого натрия при,изготовлении жидкостеколыных форм обсыпочная соль

NaCi интенси внo ра створяется как в суспен1р зии предыдущего слоя, так и в суспензии последующего слоя вследствие, наличия значительного количества свободной воды в связующем (жидком стекле). Иными словами,,вводимая соль взаимодействует с составляющи15 ми огнеупорной су спензии (водой, применяе-мой для разбавления жидкого стекла), вся находится в керамической форме в связанном состоянии в .виде монолитного слоя силикатов натрия и не может вымываться водой при очистке отливок с разупрочнением керамики.

Кроме того, обжиг такой фо рмы со слоистым расположением силиката натрия приводит к остекловыванию и ра стрескиванию слоев силиката натрия, а следовательно, и всей фор мы с образованием бра ка литья.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является обсыпочный материал, состоящий из огнеупорного наполнителя и растворимой соли (4). В качестве раствори554060

3 мой соли используют хлористый аммоний ичи азотнокислый аммоний. Однако такое сочетание обсыпочного материала не поз валяет улучшать очистку отливок от керамики,и не способствует компенсации объемных изменений, происходящих в обсыпочном материале при фаэных превращениях при,прокаливании форм, что приводит к значительному браку по трещинообразованию.

Для улучшения технологии очистки отливок от керамики,и снижения брака по трещинам предлагаемый материал в качестве растворимой соли содержит соль щелочного или щелочноземельного металла при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:

Соль щелочного или щелоч ноземельного металла 25 — 80

Огнеупорный,ниполнитель 20 — 75.

В качестве солей щелочных и щелочноземельных металлов могут быть использованы NBCI, СаС1, ВаС1, КС1, SrClq с Т. пл. выше Т. пл. заливаемого металла. Эти 1соли ведут себя в составе оболочки совершенно одинаково: равномерно раоп редляются при перемешива нии между частицахги огнеупорного материала (иварцевого песка, шамота, электрокорунда, плавленного кварца, циркония и др.), не взаимодействуя с ни ми, и растворяются при очистке отливок в .воде, разрушая структурный каркас и облегчая очистку отливак.

На графике (см. чертеж),приведены значения прочности оболочек форм в зависимости от добавки в обсыпанный материал любой из названных солей.

При добавке в обсыпочный материал до

25 /о растворимой, соли эффекта разупрочнения после заливки (кривая 2) практически не наблюдается, что объясняется значительным разобщением кристаллов соли зернами кварца, т. е. очень малым количеством точек контакта кристаллов соли в единице объема.

В связи с этим повышение, прочности прокаленных форм (кривая 1);в результате оплавления соли и заполйения ее расплавом пор и микротрещин- керамики и последующей кристаллизации соли незначителыное, т. е.:прочность структуры керамики с малым (до 25 /о) количеством сол и в обсыпочном материале определяется, iB основном, структурным каркасом кварцевых зерен и геля ЯО, Разупрочнение керамики при растворении такого малого количества соли практически отсутствует (иривая 2) .

При увеличении содержания растворимой соли в керамике (свыше 25 /о в обсыпоч ном материале) наблюдается резкий скачок прочности формы после обжига (кривая 1) и ее падение после заливки и раамокания формы (кривая 2). После наступления максимума при 50 /о соли прочность прокаленной фармы падает (начияает преобладать структурный каркас, образущийся в результате оплавления, и лоследующая кристаллизация соли), оставаясь, однако, выше прочности керамики

4 без соли (кривая 1) . В то же время прочность разупроч ненной керамики (кривая 2) является наименьшей при 60% соли, а после добавки в обсыпочный материал соли свыше

5 80 (о она возрастает, что приводит к ухудшению очистки отливок от керамики.

Кроме того, при содержании в обсыпочном материале более 80 /О,растворимой соли iB результате обжига, происходит спекание кера10 мики в монолит, т. е. кварцевых зврен мало и они уже .не могут оказывать разобщающего действия на кристаллы соли. Монолитная солекерамическая форма становится, пластичной при температурах обжига (изменяет геомет15 рическую форму и размеры), растрескивается при заливке вследствие значительных вйутрен них напряжений, практически негазойроницаема. Все это не позволяет использовать такую фор|му на практике.

20 Проводимые (дилатометрические ис следования показывают, что при введении в обсыпочный материал более 20 /О соли последняя сглаживает (выра вни вает) наблюдающийся в керамике без соли резкий скачок расширения

25 формы в интервале температур 500 — 600 С; коэффициент термического расширения изменяется с (1,21 — 21,6) Х,10 5 (керамика без соли) до (2,17 — 6,13) Х 10 — (с солью). В связи с таким резким сужением коэффициен30 та расширения керамики с солью отпадает опасность растрескивания форм при резких изменениях температуры в интер вале температур модификационных превращений кварца (я P). Брак форм,по трещинам резко со35 иращается.

Следовательно, нижний предел содержания солей в обсьгпочном материале 25О/о (остальное — огнеупорный наполнитель),,верхний 80 /о (остальное — огнеупорный напол40 нитель) .

Применение предлагаемой обсыпки позволяет производить заливку керамических форм без упрочнительного материала, а также в холодном состоянии, осуществлять вьгсакокаче45 ственную и быструю, очистку отливок из сплавов алюминия от керамики. Возврат керамики может быть полезностью. использован.

Пример. При:изготовлении по общепринятой технологии четырехслойного покры50 тия,в об сыпочный материал (кварцевый пе. сок) вводят 25; 50 и 80 вес. % растворимойсоли. Вьгплавление моделей произ водят в модельной композиции при 120 — 140 С. Формы прокалывают,при 800 10 С в течение 20 — 30

55 мин, После залHIBKH и затвердевания металла отливки с формой помещают в воду для разупрочнения формы вследствие растворения соли.

Физико-меха ничес кие свойства керамики и

50 технологические свойства в зависимости от количества нводи мой соли в состав обсыпочного материала приведены в таблице.

Применение предложенного состава об- сыпки выгодно,с экономической точки зрения, 55 так как стоимость солей значительно ниже

554060

Свойства керамики

Прочность при изгибе разупрочненной формы, кг/см

Прочность при изгибе прокаленной формы, кг/см

Количество растворимой соли в обсыпочном материале, вес. %

Вид очистки отливок от керамики

Без солей (заводская технология) 20,0

20,0

16,0 о0

25,0

50,0

0,8

80,0

50,0

1,5»

80,0

Низкая прочность обусловлена вь1сокой хрупкостью закристаллизовавшейся соли— монолита.

Соль щелочного,или щелоч:ноземельного металла 25 — 80

Огнеупорный,нааолнитель 20 — 75.

Формула изобретения стоимости таких обсыпочных материалов, как электрокорунд, двуокись циркония, циркон и ,др,, а также в связи с возможностью использования возврата соли.

Обсыпочный материал для изготовления керамических форм по выплавляемым моде.лям, включающий огнеупорный на полнитель и растворимую соль, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения технологии очистки отливок от керамики и снижения брака по трещинам, в качестве растворимой соли он содержит соль щелочного или щелочноземельного металла при следующем соотношении ннгредиентов, .вес. %:

Длительная ручная очистка; применение пескоструйной очистки

Ручная очистка сокращена вдвое; пескоструйная очистка; вибрация 6 — 10 мин

Р чная очистка отсутствует; быстрое растворение соли; вибрация 5 — 20 с

Реечная очистка отсутствует; длительное «вымывание» соли; вибрация 1 — 2 мин

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Шкленни к Я. И. и Озеров В. А. Инженерная монография «Литье по выплавляемым моделя м», М., 1971, с. 189 — 194.

30 2. Патент Англии № 1171196, кл. В 5А, опубл. 28.05.1968.

3. Авторское овидетельство СССР № 160281, M.Êë. В 22С 9/04, 25.12.1962.

4. Авторское свидетельство СССР № 103569, М.Кл В 22С 9/04, 15.10.1955 (прототип) .

554060 б0 ъ

Ю

0

Z 40 Ю Ю 700 леличест5ю gaemApvnrou соли Р adenine Вес./, Редактор И. Корченко

Заказ 3779 Изд. № 357 Тираж 992 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

МОТ, Загорский филиал

50 ф 4

Фф

ФО я г0

Составитель В. Муравьева

Техред И. Карандашова Корректор О. Тюрина