Результат интеллектуальной деятельности: СМЕСЬ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изготовлению форм и стержней из холоднотвердеющей смеси для литья при изготовлении отливок, преимущественно из чугуна.

Известна смесь для литейных форм и стержней для производства сложнофасонных крупногабаритных алюминиевых отливок, включающая следующие компоненты, мас.%: кварцевый песок - основа; связующее "Полиафам-1" - 1,2-1,8; вещество с высокой теплопроводностью - 25-20 (патент РФ №2188733, МПК: В22С 1/00, оп. 2002.04.27).

Недостатком известного состава смеси является плохая выбиваемость отливок, сопровождающаяся выбраковкой изделий, и небольшая живучесть смеси.

Известна также смесь для изготовления литейных форм и стержней для изготовления отливок из чугуна, включающая огнеупорный наполнитель, фосфатное связующее и порошок прокаленный магнезитовый каустический при следующем соотношении компонентов, мас.%:

(Авторское свидетельство №11748914, оп. 23.07.1992, МПК В22С 1/00).

Данная смесь обладает низкой живучестью, повышенной осыпаемостью и недостаточной прочностью, при этом отвердитель - порошок прокаленный каустический магнезитовый является достаточно дорогим и дефицитным.

Задачей изобретения является улучшение выбиваемости смеси, что так необходимо в литейном производстве, повышение качества и товарного вида отливок, снижение себестоимости смеси и улучшение экологии производства.

Для достижения поставленной задачи предложена смесь для литейных форм и стержней на основе огнеупорного наполнителя и связующего, которая содержит в качестве наполнителя - песок сухой, глину молотую, в качестве связующего - жидкое стекло М=2,4, и 30% раствор едкого натра γ=1,32 г/см³, а также огнеупорную добавку ПТУ - сырья и асбест хризотиловый в следующем соотношении компонентов, мас.%:

ПТУ сырья является продуктом термодеструкции углеродосодержащего сырья марки П232 с частицами размером 9-600 нм.

Технический результат достигается за счет количественного и качественного состава смеси. В стержневую смесь, связующим которой является натриевое жидкое стекло, вводится продукт термодеструкции углеродосодержащего сырья (ПТУ-сырья). Этот продукт не имеет вредных выделений, повышает термостойкость при соприкосновении жидкого металла с формой или стержнем, изготовленных из такой смеси, за счет того, что продукт имеет высокодисперсную структуру с сильно развитой поверхностью и с открытыми химическими связями.

При перемешивании в смесителе непрерывного действия ЖС минимальная толщина пленки связующего на песчинках зависит от его вязкости и поверхностного натяжения. Чем меньше вязкость связующего, тем тоньше пленка на песчинках и тем прочнее связь песчинок. Разрушение форм и стержней из ЖС сопровождается большими энергетическими затратами при очистке отливок от формовочной и стержневой смеси.

При вводе ПТУ-сырья в жидкое стекло вязкость увеличивается и образуется более толстая и термостойкая адгезивная оболочка на поверхности зерновой основы, так как часть жидкостекольного связующего идет на обволакивание ПТУ-сырья. Таким образом, на стадии смесеприготовления на поверхности зерновой основы формируется пленка с концентраторами напряжения из ПТУ-сырья, который, изменяя угол смачивания зерновой основы жидкостекольным связующим, ведет к меньшим затратам энергии на очистку литья от формовочной и стержневой смеси.

Жидкостекольная смесь имеет более низкую газотворную способность по сравнению с традиционными связующими, что снижает вероятность образования газовых раковин и значительно улучшает экологическую обстановку в месте заливки форм.

Может быть также использовано жидкое стекло с модулем М=2,8, жидкое стекло с определенным модулем подбирается в процессе производства, исходя из требований к живучести смеси.

Асбест хризотиловый марки А-370, ГОСТ 12871-93 дается в стержневую смесь для податливости стержня при кристаллизации металла, он позволяет избежать горячих трещин при затвердевании металла отливки.

Возможность осуществления изобретения подтверждается следующим примером.

Был изготовлен состав для литейных форм и стержней, включающий следующие компоненты, мас.%: песок сухой зернового состава 4K₂O₂02 ГОСТ 2138-91 - 86,2, глину огнеупорную молотую марки П-1, П-2 ТУ 14-8-216-76 в количестве 2,55, асбест хризотиловый ГОСТ 12871-93 в количестве 5,2, 30% раствор едкого натра γ=1,32 г/см³ ГОСТ 2263-79 марки ТД в количестве 0,9, стекло натриевое жидкое для литейного производства М=2,4 ГОСТ 13078-81 в количестве 5,2 и продукт термодеструкции углеродосодержащего сырья - ПТУ сырья марки П232 ГОСТ 7885 в количестве 0,05.

Технологический процесс приготовления смеси заключается в следующем. Исходные материалы загружали в смеситель в следующей последовательности. Сначала загружали песок сухой, глину молотую и асбестовую крошку и перемешивали их в течение 5 мин. Затем добавляли 30% раствор едкого натра и перемешивали еще 2 мин. После чего добавляли жидкое стекло М=2,4 и ПТУ-сырья и все вместе перемешивали еще 3 мин. Общее время перемешивания составило 10 мин.

Для определения физико-механических свойств смеси были изготовлены образцы в форме столбиков и восьмерок. Испытания предела прочности при сжатии проводились по ГОСТ 4071.1-94. Испытания показали, что прочность на сжатие δсыр. составила 0,13-0,18 кг/см², а прочность на сжатие δсух. составила более 20 кг/см². Влажность смеси составила 2,5÷3,6%.

Смесь выбивается после изготовления отливок из чугуна без нарушения поверхности деталей, не оставляя пригара на отливках из чугуна.

Таким образом, для изготовления смеси для литейных форм и стержней используются дешевые, экологически чистые материалы. Смесь обладает хорошей выбиваемостью, а отливки имеют товарный вид.