Смесь для изготовления литейных полупостоянных форм методом прессования

 

А. М. Моксунов, Ю. П. Поручиков, р. М. Шкундин, Ю. Л. Бущвр

И. А. Максунов и Ю. П. Говырин

41 !:. ",. 1 11:.!!0„ -"ÿ Д

БИБД110 1 ЕК(72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ПОЛУПОСТОЯННЫХ

ФОРМ МЕТОДОМ ПРЕССОВАНИЯ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей, используемым для изготовления полупостоянных (мно гократного использования) форм методом прессования.

Известна смесь для изготовления литейных полупостоянных форм, содержащая цирконовый порошок, алюмофосфатную связку, окись магния и сподумен (1).

Полупостоянные формы из данной смеси обладают удовлетворительными механическими характеристиками н термостойкостью, однако желательно дальнейшее улучшение этих свойств

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных полупостоянных форм методом прессования, содержащая глину огнеупорную или шамот или алюминатный цемент 0,3—

20 вес.%, связующее в виде растворимого фосфата, например однозамещенного фосфата алюминия с плотностью его водного раствора

1,35 — 1,55 г/см 0,3 — 20 вес.% и цикроновый порошок — остальное до 100 вес.% (2).

Полупостоянные формы, изготовленные нз смеси указанного состава, обладают прочностью на сжатие в сыром состоянии 1,4 — 2,0 кгс/см и после термообработки 180 — 250 кгс/см .

Прессованные формы подвергаются спеканию до 1200 С в течение 40 ч. В процессе спекания имеет место усадка форм (примерно на

8 — 10%), .следствием чего является их некоторое коробление и нарушение геометрической точности. Термостойкость форм нуждается в улучшении, так как через 5 — 10 заливок металла обнаруживаются признаки разрушения,которые удается частично устранить путем мелкого ремонта. Стальные и чугунные отливки, полученные в формах указанного состава, обладают хорошим качеством поверхности.

Целью изобретения является снижение температуры и продолжительности термообработки полупостоянных форм и повышение прочности форм в сыром и термообработанном состояниях.

Поставленная цель достигается тем, что, смесь для изготовления литейных лолупостоянных форм методом прессования, вклю5р дополнительные операции способствуют полу3 967664 чающая цирконовый порошок, глину огнеупорную и связующее в виде .однозамещенного фосфата алюминия плотностью 1,35 — 1,55 г/см . дополнительно содержит хлорид алюминия и графитовый порошок при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Глина огнеупорная 10 — 18

Связующее в виде одноэамещенного фосфата алюминия плотностью 1,35 — 1,55 г/см 14 — 17 1О

Хлорид алюминия 0,2 — 1,8

Графитовый порошок 10 — 50

11ирконовый порошок Остальное

Хлорид алюминия предварительно вводится в фосфатное связующее и легко растворяется в нем.

Хлорид алюминия оказывает ингибирующее действие при комнатной температуре, за счет чего живучесть смеси сохраняется в течение

1 сут и более (при хранении в герметичной емкости, например в полиэтиленовых мешках). В. то же время в условиях сравнитель но низкотемпературного нагрева (270 — 350 С) он способствует эффективному отверждению форм.

При содержании хлорида алюминия ниже нижнего предела его ингибирующее влияние при комнатной температуре и отверждающее влияние при первичной термообработке проявляется в недостаточной степени, а при со30 держании его выше верхнего предела не наблюдается дальнейшего усиления его влияния при одновременном возрастании затрат на сам материал., За счет введения порошка аморфного графита улучшаются теплофизические характеристики формы. При этом соотношение между содержанием циркона и графита устанавливается с учетом типа заливаемого сплава и требований к структуре металла. Если, например, необходимо получить мелкозернистую структуру металла (алюминий, сталь), то со- держание графита выбирают близким к верхнему пределу и уменьшают содержание циркона. Если же необходимо получать отливки, которые должны затвердевать с не очень 45 высокой скоростью (например, из чугуна), то уменьшают -содержание графита и повышают содержание циркона.

С повышением содержания циркона прочность форм возрастает, что следует учитывать при изготовлении массивных форм.

Таким образом, нижний предел по содержанию графита выбран исходя из достижения требуемой, минимально необходимой теплопроводности формы, а верхний предел — ис. ходя иэ достижения требуемой, минимально необходимой прочности формы.

Содержащаяся в смеси глина выполняет роль пластификатора и совместно с фосфатом аммония — связующего, Структурные и модификационные превращения, свойственные глине, в присутствии фосфатов устраняются, и она сохраняет свои вяжущие свойства даже при самой высокотемпературной обработке (свыше -1200 С) .

Приготовление смеси осуществляют путем

;предварительного перемешивания всех сухих ингредиентов в течение 20 мин с последующим введением связующего (фосфата алюминия совместно с хлоридом алюминия) и перемешиванием смеси в течение еще 25—

30 мин.

Формы изготавливаются прессованием, причем необходимая прочность форм в сыром состоянии обеспечивается уже при давлении прессования 50 кгс/см . При давлении свыше

?40 кгс/см наблюдается затрудненное удаление модели из формы.

Первичную термообработку форм осуществляют при 270 — 300 С, при этом удаляется несвязанная вода и формируется основная прочность, а однозамещенный фосфат алюминия переходит в двухзамещенный. Продолжительность термообработки прямо пропорциональна массе формы, Формы со средней толщиной стенок 150 — 200 мм выдерживают- ся при указанных температурах 2 — 2,5 ч.

Вторичную термообработку проводят при

650 — 700 С. При этих температурах в присутствии хлорида алюминия двухзамещенный алюмофосфат переходит в трехэамещенный.

Нагрев форм до этих температур проводят во включенной печи, затем формы выдерживают при 650 — 700 С в течение 4 — 5 ч, Вторичную термообработку формы можно и не проводить, так как ее твердеиие завершается в процессе прогрева при заливке металла. Вторичная термообработка обязательна в том случае, если производится дополнительная пропитка поверхности формы раствором фосфата алюминия и затирка ее рабочей поверхности пастой того же. состава, что и формовочная смесь, только из более мягких фракций циркона и графита. Эти чению отливок с гладкой, чистой поверхностью и мелкозернистой плотной структурой.

В табл. 1 приведены составы смесей; в табл. 2 — свойства смесей.

967664

Таблица 1

Графитовый порошок

10

50

40

Глина огнеупорная

10!

8 0,3 — 20,0

12

14

17 0,3 — 20,0

1,8

Хлорид алюминия

0,2

0,8

1,2

14,8 60,0 — 99,4

Цирконовьш порошок

57,2 43,8

26,2

Таблица 2

Смесь

Показатели

5 6 (известная) Прочность на сжатие в сыром состоянии, кгс/см 2,85

2,9

2,8 ?,4 — 2,0

3,8

3,2

Прочность на сжатие в термообработанном состоянии, кгс/см

379,02 336,62 337,42

Термостойкость, %

1,50 0,81

2,30

0,79 0,90 0,5

Из данных приведенных в табл. 2, следует, что предлагаемая смесь обеспечивает получение полупостоянных форм с повышенными показателями прочности (в сыром и термообработанном состояниях) .

Кроме того, достигнуто существенное сокращение температуры и продолжительности термообработки. Вместо термообработки при

1200 С в течение 40 ч, как в известном техническом решении, предусмотрена двухстадийная термообработка: на первой стадии при

270 — 300 С в течение в среднем 2 — 3 ч и на второй стадии при 650 — 700 С в течение 4 — 5 ч.

Предлагаемый состав, включающий 30 вес.% графитового порошка, 10 вес.% глины огне- .

SS упорной, 15 вес.% раствора однозамещенного фосфата алюминия плотностью 1,55 г/см .

0,8 вес.% хлорида алюминия и 44,2 вес.% цирконового порошка, используется для изготовления полупостоянной формы, которая, после прессования и первичной термообработки при 280 С в течение 3 ч подвергается затирке пастой того же состава, что и смесь, но приготовленной на порошках с более высокой дисперсностью. После вторичной термообработки при 700 С форма заливается металлом. Отливки отличаются плотной мелкозернистой.; структурой и имеют гладкую и чистую поверхность. В одной форме получают свыше 25 отливок.

Формула изобретения

Смесь для изготовления литейных полупо. стоянных форм метоцом прессования, включа-. ющая цирконовый порошок, глину ofíåóïoðную, связующее в виде однозаме ценного фосфата алюминия плотностью 1,35--1,55 г/см, Однозамещенный фосфат алюминия (плотность водного раствора 1,55 г/см ) 294,10 201,27 ?80-250

0,2- 1,8

10-50

Остальное

Хлорид алюминия

Графитовый порошок

Цирконовый порошок

1. Авторское свидетельство СССР N 372016, кл, В 22 С 1 00, 1971.

ЭО

Составитель С. Тепляков

Техсед М. Тенер

Редактор Т. Кугрышева

Корректор И.Король

Заказ 7973/19

Подписное

Тираж 852

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4)5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 967664 о т л и ч,а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения температуры и продолжительности термообработки полупостоянных форм и повышения прочности форм в сыром и термообработанном состояниях, она дополнительно содержит хлорид алюминия и графитовый порошок при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Глина огнеупорная 10 — 18

Связующее в виде однозамещенного фосфата алюминия плотностью 1,35 — 1,55 г/GM 14-17

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Патент Японии Р 48 — 25293, кл. 1IA21, 1973.