Суміш для виготовлення ливарних стержнів та форм

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для получения отливок из чугуна, стали и цветных металлов. Известно множество стержневых и формовочных смесей на основе органических и неорганических материалов: лигносульфонатах, жидком стекле, синтетических смолах, фосфатах и др. Широкое применение получили смеси с жидким стеклом из-за их недефицитности, дешевизны и нетоксичности. Однако, затруднительны их выбиваемость и регенерируемость. Смеси на лигносульфонатах дешевы и недефицитны, однако имеют нестабильные свойства, что связано с нестабильностью свойств самих связующих. Смеси с синтетическими смолами позволяют получать высокопрочные стержни и формы, однако эти связующие дороги, имеют малую термостойкость и выделяют токсичные вещества. Наиболее перспективными являются металлофосфатные связующие, так как обеспечивают стержням и формам высокую термостойкость, достаточную прочность и удовлетворительные санитарно-гигиенические условия труда. Они открывают возможность внедрения в литейных цехах ресурсосберегающей технологии, поскольку возможно многократное использование отработанной смеси. Известна смесь для изготовления литейных стержней на фосфатных связующих, включающая, мас.%: алюмохромофосфатное связующее - 2,0 2,3; глицерин - 0,5 - 10 и огнеупорный наполнитель - остальное. Применение этой смеси возможно только при изготовлении стрежней вручную, так как смесь имеет высокую прочность в сыром состоянии и изза этого не может быть использована для изготовления стержней на пескодувных и пескострельных машинах. Известна смесь для изготовления литейных стержней в нагреваемой оснастке, включающая (мас.%) алюмохромфосфатное связующее - 2,8 3,6; глицерин - 0,2 - 0,3; водную композицию полиокса - 1,7 - 2,5; пылевидный кварц - 1,6 - 2,4 и кварцевый песок - остальное. Недостатком смеси является ее повышенная прилипаемость к оснастке. Известна смесь, включающая глину 8,0 - 12,0; уголь каменный молотый 1,5 - 5,0; воду 3,0 - 3,5; алюмохромофосфатное связующее 0,5 - 2,0; четвертичную аммониевую соль полигликолевых эфиров алкилфенолов 0,2 - 0,5 и огнеупорный наполнитель (основа). Смесь имеет недостаток, аналогичный смеси, описанной ранее. Известна смесь для изготовления литейных стержней и форм в нагреваемой оснастке, включающая, мас.%: Связующее на основе фосфатов алюминия 2-4 Полиэлектролит(поли-N,Nдиметил 3,5диметиленперидинийхлорид) 0,2 - 0,7 Кварцевый песок Остальное Смесь имеет низкую живучесть и повышенную сырую прочность, т.е. использование ее ограничено. Наиболее близкой к предлагаемому составу по технической сущности является смесь, включающая, мас.%: Алюмохромофосфатное связующее, ТУ 6 - 18 - 166 - 83 2,5 - 5,5 Вода, ГОСТ 2874 - 82 0,5 - 3,0 Дизельное топливо, ГОСТ 305 - 82 0,3 - 1,0 Кремнийорганическая эмульсия КЭ-60 - 09, ТУ 6 - 02 0,1 - 0,2 - 85874 Глицерин, ГОСТ 6259 - 75 0,1 - 0,3 Пылевидный кварц, ГОСТ 2138 - 74 2-3 Кварцевый песок, ГОСТ 9077 82 Остальное Смесь имеет незначительную прилипаемость к оснастке по сравнению с вышеперечисленными смесями, в частности при изготовлении стержней по нагреваемой оснастке, однако при изготовлении стержней вручную (особенно при работе с холодными металлическими ящиками) прилипаемость имеет место, в результате чего на стержневые ящики необходимо наносить разделительное покрытие. Это приводит к снижению производительности труда и качества стержней. Заявляемое решение направлено на улучшение технологических свойств смеси; увеличение формуемости и снижение прилипаемости смеси к оснастке, а также повышение скорости отверждения стержней при их сушке. Сущность решения в том, что имея общую с прототипом основу, состоящую из фосфатного связующего, воды, глицерина и кварцевого песка, стержневая смесь имеет технологическую добавку: железный сурик с олеиновой кислотой при следующем соотношении компонентов, мас.%: Фосфатное связующее 2,5 - 5,5 Вода 0,5 - 3,0 Глицерин 0,01 - 0,3 Железный сурик 0,2 - 2,0 Олеиновая кислота 0,01 - 0,5 Кварцевый песок Остальное Кроме того, в прототипе в качестве фосфатного связующего применяется алюмохромфосфатное, а в предлагаемом решении можно использовать и алюмоборофосфатный концентрат. Сопоставительный анализе прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемое решение отличается введением новых компонентов - железного сурика и олеиновой кислоты, а также алюмоборофосфатного концентрата, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "новизна". Известно применение железного сурика в лакокрасочных материалах как пигмент для получения свето-, щелоче- и кислотостойких покрытий. Применение в составе смеси железного сурика позволяет увеличить формуемость смеси, так как является тонкодисперсным материалом. Основной компонент железного сурика - оксид железа Fe2O3 увеличивает теплопроводность смеси, за счет чего увеличивается скорость отверждения стержней при их сушке, т.е. сокращается время сушки. Олеиновую кислоту применяют для получения лакокрасочных материалов в качестве пластификатора. Олеиновая кислота, представляющая собой ненасыщенную жирную карбоновую кислоту, снижает прилипаемость смеси к оснастке, т.к. придает гидрофобные свойства. Получение указанных признаков за счет введения олеиновой кислоты и железного сурика соответствует критерию "изобретательский уровень". Из известных источников использования добавки железного сурика с олеиновой кислотой не следует, что эта добавка в сочетании с АХФС или АБФК и другими компонентами смеси позволяет получить ранее неизвестные эффекты, а именно снижение прилипаемости смеси к оснастке, улучшение формуемости и повышение скорости горячего отверждения смесей, что подтверждает изобретательский уровень решения. Применение в качестве фосфатного связующего алюмоборофосфатного концентрата позволяет увеличить живучесть смеси по сравнению со смесью на алюмохромофосфатном связующем. Для экспериментальной проверки были приготовлены семь вариантов смесей и смесь по прототипу. Порядок приготовления в бегунах следующий: сначала загружают кварцевый песок и железный сурик и механически перемешивают 1 минуту, затем добавляют воду, глицерин, фосфатное связующее и олеиновую кислоту, перемешивают 3 - 10 минут. Составы смесей по предложенному составу и прототипу представлены в табл.1. Испытания свойств смесей проводили в соответствии с ГОСТ (см. табл.2.) Из приведенных данных следует, что свойства стержневых смесей, содержащих компоненты в указанных в формуле изобретения количествах, превосходит свойства смеси-прототипа: нет прилипаемости стержневой смеси к оснастке при изготовлении стержней как по горячим, так и холодным ящикам; выше формуемость предлагаемой смеси; увеличивается скорость отверждения стержней в нагреваемой оснастке. Использование железного сурика и олеиновой кислоты в количествах более 2 и 0,5% (соответственно) нецелесообразно по экономическим соображениям, а менее 0,2 и 0,01 (соответственно) не дает необходимого технического эффекта. В целом, смесь является многокомпонентной системой и поэтому ее состав был оптимизирован в указанных пределах с учетом комплексного влияния компонентов. Реализация изобретения позволяет получать качественные стержни и формы, так как исключается прилипаемость смеси к оснастке, отрицательно влияющая на чистоту поверхности стержней, улучшается формуемость, что позволяет полностью заполнять тонкие сечения и поднутрения в стержневых ящиках, получать четкий отпечаток. Исключение операции нанесения разделительного покрытия для устранения прилипаемости смеси к оснастке повышает производительность труда. Увеличение скорости горячего отверждения стержней также повышает производительность труда.