Вид РИД
Изобретение
Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам формовочных смесей для изготовления литейных форм и стержней, используемых при литье химически активных металлов (титана, алюминия, магния) и сплавов на их основе.
Известна смесь для изготовления форм и стержней, отверждаемых углекислым газом, содержащая мас.%: увлажненный магнезитовый (периклазовый) порошок 90-92 и жидкое стекло 8-10 (1).
Недостатком известной смеси является высокая осыпаемость изготовленных из нее форм и стержней, что отрицательно сказывается на качестве отливок. Другой недостаток известной смеси является использование в качестве основы дефицитного и дорогостоящего периклазового порошка.
Известна смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых углекислым газом, содержащая мас.%: наполнитель из материала на основе периклаза в виде лома использованных литейных форм и стержней 50-80, жидкое стекло 10,5-13, периклазовый порошок остальное (1).
Известна (патент РФ №1789319, опубл. 23.01.93 г., бюл. №3) наиболее близкая по технической сущности и достигаемому эффекту смесь для изготовления форм и стержней, отверждаемых углекислым газом, содержащая в мас.%:
|
Недостатком известной смеси является то, что она придает повышенную осыпаемость и низкую газопроницаемость литейной форме и стержням. Это приводит к повышенному браку титановых фасонных отливок по газовым раковинам и по геометрическим параметрам при высокотемпературной прокалке и заливке жидкого металла.
Техническим результатом изобретения является снижение осыпаемости и повышение газопроницаемости литейной формы.
Поставленный технический результат достигается за счет того, что смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых углекислым газом, содержащая наполнитель в виде недоплава электротехнического периклаза и связующее в виде жидкого стекла, согласно изобретению дополнительно содержит порошок лома использованных литейных форм недоплава, а в качестве связующего взято высокомодульное натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,0-3,2 и плотностью 1,15-1,5 г/см3 при следующем соотношении компонентов, мас.%:
|
при этом размер фракций порошка недоплава производства электротехнического периклаза и порошка лома использованных литейных форм из недоплава должны находиться в следующих пределах, а соотношение между фракциями должно соответствовать следующим значениям, мас.%:
|
Применение порошка лома использованных литейных форм из недоплава позволяет повторно использовать дефицитный и дорогостоящий периклаз, что снижает стоимость литейных форм и стержней без ухудшения качества последних.
Экспериментально установлено, что для получения литейных форм и стержней с оптимальной газопроницаемостью и технологической прочностью после прокалки необходимо, чтобы размер фракций порошка недоплава производства электротехнического периклаза и порошка лома использованных литейных форм из недоплава находился в следующих пределах, а соотношение между фракциями должно соответствовать следующим значениям, мас.%:
|
Крупные фракции (2,50-1,60) мм порошка недоплава производства электротехнического периклаза и порошка лома использованных литейных форм из недоплава в количестве 43-50 мас.% необходимы для образования несущего каркаса литейной формы и стержня, которые в сочетании со средними и мелкими фракциями в указанных соотношениях обеспечивают газопроницаемость и прочность литейных форм и стержней.
Средние фракции (1,60-0,315) мм порошка недоплава производства электротехнического периклаза и порошка лома использованных литейных форм из недоплава в количестве 45-50 мас.% являются наполнителями для создания плотной, но газопроницаемой упаковки, обеспечивающими технологическую прочность как в сыром состоянии, так и после ее прокалки.
Увеличение количества порошка средних фракций (1,60-0,315) мм недоплава производства электротехнического периклаза и порошка лома использованных литейных форм из недоплава более 50 мас.% и мелкой фракции (0,315-0,05) мм более 7,0 мас.% ведет к ослаблению каркаса литейной формы или стержня.
Уменьшение количества порошка средней фракции менее 45 мас.% и мелкой фракции менее 5 мас.% ведет к разрыхлению и осыпанию литейной формы и стержня в процессе прокалки и последующей заливки металла.
Применение высокомодульного натриевого жидкого стекла с силикатным модулем 2,0-3,2 и плотностью 1,15-1,5 г/см3, обладающего повышенной текучестью, позволяет обеспечить сырую прочность при изготовлении форм и стержней, а главное снизить осыпаемость и повысить газопроницаемость.
Пример конкретного выполнения: для приготовления смеси для литейных форм и стержней использовались смешивающие бегуны, в которые загружали порошок недоплава производства электротехнического периклаза следующего количественного и качественного состава, мас.%: MgO - 94,3, SiO2 - 3,32, Fe2O3 - 0,28, CaO - 2,1 в количестве (мас.%): 40,0; 45,0; 50,0 от веса загружаемого замеса и порошок лома использованных литейных форм из недоплава следующего количественного и качественного состава, мас.%: MgO - 91,6, CaO - 2,12, SiO2 - 6,00, Fe2O3 - 0,28, в количестве (мас.%): 45,0; 47,0 и 48,0 от веса загружаемого замеса
с размером фракций 2,50-1,60 мм в количестве (мас.%): 43,0; 45,0 и 50,0 каждого порошка;
с размером фракций 1,60-0,315 мм в количестве (мас.%): 50,0; 49,0 и 45,0 каждого порошка;
с размером фракций 0,315-0,05 мм в количестве (мас.%): 7,0; 6,0 и 5,0 каждого порошка.
После этого включали бегуны и проводили тщательное перемешивание смеси для усреднения составов в течение 5 минут. Затем заливали в состав замеса натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 2,0 и 3,2, разведенное до плотности 1,15; 1,30 и 1,50 г/см3 в количестве (мас.%): 12,0; 8,0 и 5,0 и продолжали перемешивание в течение следующих 5 минут.
Далее смесь перегружали в металлическую емкость и полученную массу использовали для изготовления литейной формы и стержней, а также образцов для определения осыпаемости и газопроницаемости литейных форм.
Из полученных смесей изготовили методом ручной набивки цилиндрические образцы с диаметром и высотой, равными 50 мм, и литейные формы массой до 200 кг, которые отверждали продувкой углекислым газом, а затем обжигали в электрической печи при температуре 1000°С.
На изготовленных образцах определяли величину осыпаемости литейных форм и газопроницаемость.
Определение осыпаемости проводили на приборе 056 в комплекте с прибором для взбалтывания 022. Для косвенной характеристики осыпаемости визуально определяли глубину распространения трещин в обожженных формах с помощью измерительной линейки по ГОСТ 427-75.
Для определения качества отливок в обожженные формы заливали расплав титана марки ТЛ в условиях глубокого вакуума. Глубину образовавшегося на отливках слоя повышенной твердости измеряли с помощью прибора ПТ-3М, чистоту поверхности отливок - с помощью профилометра по ГОСТ 19300-86.
Газопроницаемость литейной формы проводили в отвержденном и прокаленном состоянии по ГОСТ 29234.11-91.
Состав смеси для изготовления литейной формы и стержней приведен в таблице №1, результаты испытаний образцов литейной формы - в таблице №2.
|
|
Технико-экономическая эффективность от использования формовочной смеси по предлагаемому изобретению выразится в повышении качества отливок из химически активных металлов, а также в снижении себестоимости изготовления форм и стержней для получения этих отливок.
Использованная литература
1. Журнал «Огнеупоры» №1 за 1987 г., стр.34-37.
Смесьдляизготовлениялитейныхформистержней,отверждаемыхуглекислымгазом,содержащаянаполнительввидепорошканедоплавапроизводстваэлектротехническогопериклазаисвязующее,отличающаясятем,чтоонадополнительносодержитпорошокломаиспользованныхлитейныхформизнедоплава,авкачествесвязующегосодержитвысокомодульноенатриевоежидкоестеклоссиликатныммодулем2,0-3,2иплотностью1,15-1,5г/смприследующемсоотношениикомпонентов,мас.%:Порошокнедоплавапроизводства электротехническогопериклаза40,0-50,0Порошокломаиспользованных литейныхформизнедоплава45,0-48,0Высокомодульноенатриевое жидкоестеклоссиликатным модулем2,0-3,2 иплотностью1,15-1,5г//см5,0-12,0,c0c1211none1345приэтомразмерфракцийпорошканедоплавапроизводстваэлектротехническогопериклазаипорошкаломаиспользованныхлитейныхформизнедоплавасоставляетот0,05до2,50мм,асоотношениефракцийсоставляетмас.%:2,50-1,60мм43,0-50,01,60-0,315мм45,0-50,00,315-0,05мм5,0-7,0c0c1211none1547