Суміш для виготовлення ливарних форм і стрижнів

1 Суміш для виготовлення ливарних форм і стрижнів на основі двоокису кремнію, що містить вогнестійку глину, їдкий натр, рідке скло та домішку, що містить вуглець, яка відрізняється тим, що як домішку суміш містить РАДОЛ модифіковане гідроксидом натрію буре вугілля при наступному співвідношенні компонентів в мас % рідке скло 6,0 - 7,0 їдкий натр 0,6-1,0 вогнестійка глина 2,1-2,5 РАДОЛ - модифіковане гідроксидом натрію буре вугілля 0,3 - 0,8 вогнестійкий наповнювач на основі двоокису кремнію решта 2 Суміш по п 1, яка відрізняється тим, що буре вугілля модифіковане гідроксидом натрію в масовому співвідношенні між гідроксидом натрію та бурим вугіллям в розрахунку на сухі речовини в діапазоні від 0,3 до 0,6 Винахід відноситься до ливарного виробництва і може бути використаний для виготовлення ливарних форм та стрижнів з рідкоскляних сумішей ВІДОМІ різноманітні суміші формувальних матеріалів, основними компонентами яких є кварцовий пісок, вогнестійка глина, бентоніт, рідке скло, феррохромний шлак, водний розчин їдкого натра та технологічні домішки різного призначення [1] ВІДОМІ суміші, що містять технологічні домішки для поліпшення вибиття і пек, попередньо омилений, що вводиться в рідкоскляне зв'язуюче в КІЛЬКОСТІ 10-20мас % [2], 2 озерний сапропель - тонкодисперсне колоїдальне відкладення прісноводних водоймищ, який додають в КІЛЬКОСТІ 1-Змас % від суміші [3], 3 лужні лігносульфонати в КІЛЬКОСТІ 0,9-1,1 мас % в сполученні з біхроматом калію 0,1-0,2мас % від формувальної суміші [4] Переліченим сумішам притаманний ряд недоліків погане вибиття сумішей, висока газотворність формувальних сумішей за рахунок виділення вуглеводню в робочу зону при нагріванні суміші розплавленим металом, що погіршує санітарно-ппенічні умови праці і є причиною утворення газових раковин у виливку, дефіцитність багатьох компонентів відомих сумішей в Україні Найбільш близьким до винаходу, що заявляється, по суті і результату, що досягається, є суміш для виготовлення ливарних форм та стрижнів [5], прийнята нами в якості прототипу Суміш-прототип містить компоненти в мас % рідке скло - 6,0-7,0, їдкий натр - 0,6-1,0, вогнестійку глину - 2,1-2,5, вермикулярний графіт - 0,8-1,8, вогнестійкий наповнювач на основі двоокису кремнію - решта Вермикулярний графіт в суміші виконує функцію роззміцнюючої домішки Суміші притаманне гарне відбиття, проте вона має наступні недоліки висока газотворність суміші (6-7см3/г), причому в ході термічного руйнування вермикулярного графіту за рахунок тепла розплавленого метала в атмосферу робочої зони виділяються пари сірчаної кислоти та окиси сірки (SO2, SO3), состав суміші містить вермикулярний графіт, який є труднодоступним в Україні, оскільки виробництво вермикулярного графіту в Україні відсутнє В основу винаходу поставлено задачу розробити суміш для виготовлення ливарних форм та стрижнів з новими якостями Суміш О сч 41742 ливарних форм та стрижнів, що заявляється від повинна мати знижену газотворність з одночасним суміші - прототипа є те, що в якості роззміцнюючої виключенням виділення летючих сполук сірки. домішки замість вермикулярного графіту Заміна роззміцнюючої домішки - вермикулярного використовують домішку РАДОЛ - модифіковане графіту на недефіцитну технологічну домішку, при гідроксидом натрію буре вугілля. збереженні якостей по легкості вибиття суміші. Другою істотною відміною суміші, що Поставлена задача вирішується за рахунок заявляється від суміші-прототипу є зниження використання нової суміші наступного состава в газотворності формувальної суміші в процесі мас %: експлуатування. рідке скло 6,-7,0 їдкий натр 0,6-1,0 Важливою відміною суміші, що заявляється є вогнестійка глина 2,1-2,5 зниження кількості роззміцнюючої домішки до 0,30,8%. модифіковане буре вугілля РАДОЛ 0,3-0,8 вогнестійкий наповнювач на основі Тривкі та інші технологічні характеристики суміші, що заявляється, забезпечують можливість двоокису кремнію решта їх використання для виготовлення ливарних форм Вогнестійким наповнювачем в суміші є та стрижнів. кварцовий пісок. Вогнестійку глину введено до Виготовлення суміші здійснюється таким составу суміші для надання необхідної міцності на чином. стиск в сирому стані. Водний розчин їдкого натра (щільність 1400кг/м3) введено в состав суміші для В бігуни загружають кварцовий пісок, вогнестійку глину, домішку технологічну РАДОЛ та забезпечення її живучості та пластичності. Рідке перемішують протягом 1-2 хвилин, після чого скло в суміші виконує функцію зв'язуючого та є вводять рідке скло, їдкий натр та суміш водним розчином силікату натрію. перемішують ще 3-4 хвилини. В якості роззміцнюючої домішки замість вермикулярного графіту у прототипі З виготовленої суміші виготовлюють використовують технологічну домішку РАДОЛ, яка стандартні зразки, які сушать протягом 40-45 є бурим вугіллям, модифікованим гідроокисом хвилин при 180-200°С натрію (NaOH) в ваговому співідношенні між NaOH Визначення фізико-механічних та та бурим вугіллям в розрахунку на суху речовину в технологічних якостей сумішей проводили у діапазоні від 0,3-0,6 та висушеним до вологості 10відповідності з вимогами, що пред'являються до 15%. матеріалів такого типу. Визначали міцність на стиск в вологому стані (бв), міцність на розрив Досягнуті при реалізації винаходу технічні після теплової сушки (бс) та газотворчу ефекти можна розтлумачити таким чином. В спроможність (ГС) за Держстандартом СРСР процесі приготування формувальної суміші в 23409-78. Роботу вибиття (А) визначали за ливарних сумішниках (бігунах) модифіковане допомогою лабораторного копра з конічним гідроокисом натрію буре вугілля (РАДОЛ) утворює бойком. Склади та фізико-механічні якості сумішей молекули натрієвих солей гумінових кислот наведено в таблицях 1,2. (НСГК), розчинних в шарі води, адсорбованої на поверхні піску та глини, в водних розчинах рідкого З даних таблиць бачимо оптимальне скла та їдкого натру. За рахунок цього досягається співвідношення компонентів в суміші. Для максимально можлива молекулярна ступінь роззміцнюючої домішки РАДОЛ нижній показник, розподілу НГСК в об'ємі формувальної суміші (на що заявляється дорівнює О.Змас %, зменшення рівні твердих розчинів). При стверджуванні суміші нижче цього рівня призводить до погіршення з утворенням ливарних форм та стрижнів показників роботи вибиття. Верхній показник, що ізольовані окремі молекули НГСК вбудовуються в заявляється дорівнює 0,8мас %, збільшення вище силікатний каркас зв'язуючого. показника, що заявляється призводить до збільшення газотворчості суміші. При нагріванні форми в ході заливки розплавленого металу молекули НГСК руйнуються Для виготовлення технологічної домішки як під впливом тепла, так і під дією гідроксиду РАДОЛ використовували буре вугілля (ДСТУ 3472натрію. Це руйнує суцільність силікатного каркасу, 96), яке змочували водним розчином гідроксиду що обумовлює гарне відбиття запропонованої натрію (NaOH). Після 1,5-2 годин контакту суміші рідкоскляної суміші. Силікатні плівки руйнуються за кімнатної температури суміш сушили до тільки в місцях, включених в каркас молекул НГСК. аналітичної вологості 10-15%. Тому якщо варіювати вміст домішки РАДОЛ, Дані таблиці 3 обґрунтовують значення можна регулювати залишкову міцність вагового співвідношення між гідроксидом натрію формувальної суміші. При цьому метал відливок та бурим вугіллям в розрахунку на сухі речовини, характеризується однорідною структурою без що заявляються. Зниження вагового газових раковин, поверхня відливок піддається співвідношення нижче 0,3 погіршує вибиття суміші. пригару в меншому ступіні. Руйнування А збільшення до 0,7 не призводить до поліпшення модифікованого гідроксидом натрію бурого вугілля фізико-механічних властивостей формувальної відбувається в широкому діапазоні температур від суміші. 300°С до 1000°С з утворенням Н2О, СО2 та Реалізація винаходу, що заявляється, "блискучого" вуглецю [1], що дозволяє уникнути дозволяє: інтенсивного (вибухового) газовиділення за отримати формувальні суміші для високих температур та істотно знизити загальну виготовлення ливарних форм та стрижнів з газотворність суміші. доступної в Україні речовини, з гарним вибиттям; Істотною відміною суміші для виготовлення знизити газотворчість сумішей, уникнути 5 41742 6 виділення летючих сполук сірки в робочу зону та 0,8мас %. Технічні ефекти, досягнуті за рахунок підвищити санітарно-гігієнічні умови праці; винаходу, що заявляється, цілком вирішують знизити вміст роззміцнюючої домішки до 0,3задачу, що покладено в його основу. Таблиця 1 Состави сумішей для виготовлення ливарних форм та стрижнів № приклада Склад суміші кварцовий пісок 90,5 91,1 91,0 90,9 90,8 90,7 90,6 90,5 90,4 87,7 89,3 89,2 89,1 89,0 88,9 88,8 88,7 88,6 Прототип 1 2 3 4 5 6 7 8 Прототип 9 10 11 12 13 14 15 16 Вміст компонентів, мас % їдкий натр вогнестійка глина 0,6 2,1 0,6 2,1 0,6 2,1 2,1 0,6 2,1 0,6 0,6 2,1 0,6 2,1 0,6 2,1 2,1 0,6 рідке скло 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 6,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 модифіковане вугілля РАДОЛ8 0,8(графіт) 0,2 0,3° 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8в 0,9 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,8(графіт) 0,2 0,3° 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8в 0,9 а) вугілля, модифіковане гідроксидом натрію в ваговому співвідношенні NaOH до вугілля - 0,4 (в розрахунку на сухі речовини) б) нижня межа, що заявляється в) верхня межа, що заявляється Таблиця 2 Фізико-механічні властивості сумішей для виготовлення ливарних форм та стрижнів Властивості сумішей Прототип № приклада 1 2 3 4 5 6 7 8 б в , кПа 12 20 18 16 14 14 12 12 10 9 10 11 12 13 14 15 16 18 28 26 24 24 22 22 20 16 Прототип Властивості сумішей ГС, см7г бс, МПа 2,9 6, 2,7 3,7 2,5 3,8 2,4 4,0 2,3 4,1 2,2 4,3 2,0 4,7 5,2 1,7 6,0 1,2 2,6 3,5 3,0 2,8 2,8 2,6 2,3 2,0 1,5 А (800°С), Дж 3,25 6,5 3,25 3,25 3,25 3,25 3,25 3,25 3,25 7 3,9 4,1 4,3 4,5 4,7 4,9 5,5 6,2 6,5 13,0 6,5 6,5 4,87 4,87 4,87 3,25 3,25 Таблиця З Приклади, що обґрунтовують кордони вагового співвідношення між гідроксидом натрію та бурим вугіллям в РАДОЛ і, що заявляються (в розрахунку на сухі речовини) № приклада 1 17 18 19 20 21 22 Состав суміші Суміш Суміш Суміш Суміш Суміш Суміш 2 №4 (табл. 1) №4(табл 1) №4 (табл.1) №4 (табл.1) №4 (табл. 1) №4 (табл. 1) Вагове співвідношення NaOH/вуплля 3 0,2 0,3а 0,4 0,5 0,6° 0,7 б в , кПа 5с,МПа ГС,СМ3/г А (800°С), Дж 4 14 15 16 16 17 17 5 2,2 2,4 2,4 2,5 2,7 3,1 6 4,5 4,2 4,0 3,9 3,8 3,7 4,87 3,25 3,25 3,25 3,25 4,87 41742 Продовження таблиці З 1 23 24 25 26 27 28 Суміш Суміш Суміш Суміш Суміш Суміш 2 №12 (табл №12 (табл №12 (табл №12 (табл №12 (табл №12 (табл 1) 1) 1) 1) 1) 1) 3 02 0 3а 04 05 0 6° 07 _ 4 22 22 24 24 25 26 5 23 27 28 28 28 ЗО 6 49 47 45 45 44 44 65 4 87 4 87 3 25 4 87 65 а) нижня межа що заявляється б) верхня межа що заявляється Приклади конкретного виконання Приклад 1 В бігуни вводять в мас % кварцовий пісок 90,5, вогнестійку глину 2,1, домішку технологічну РАДОЛ 0,2, суміш перемішують протягом 1-2 хвилин, після чого вводять рідке скло 6,0 та їдкий натр 0,6 та суміш додатково перемішують ще 3-4 хвилини Приклади 2-16 Всі операції виконують, як описано в прикладі 1, змінюючи тільки КІЛЬКІСТЬ компонентів в суміші (див табл 1) Приклад 17 виготовлення роззміцнюючої домішки РАДОЛ 1кг бурого вугілля змішують з 1дм3(л) 20% водного розчину гідроксиду натрію Через 1,5-2 години контакту суміші за кімнатної температури, суміш висушують до аналітичної вологості 10-15% Після висушування суміші вагове співвідношення гідроксиду натрію та бурого вугілля дорівнює 0,2 в розрахунку на сухі речовини Приклади 18-28 Виконуються так, як приклад 17 Змінюється вагове співвідношення між гідроксидом натрію та бурим вугіллям в розрахунку на сухі речовини Комп ютерна верстка Т Чепелева (див табл 3) Джерела інформації 1 Иванов В Н Словарь - справочник по литейному производству -М Машиностроение, 1990-384с 2 Ас СССР №171994, МПК В 22d Связующий материал/ В А Соколова, Т Е Пешкина, А Е Фонканц, Л С Лебедева, К Д Никулаева, С Д Лебедев, Опубл22У1 1965 БИ №12 3 А с СССР №1507504 А1, МКИ4 В 22 С1/02, 1/16 Смесь для изготовления литейных форм и стержней/ Д М Кукуй, В В Шевчук, СВ Кузнецов, Г М Горустович, И И Лиштван, Опубл 15 09 89 Бюл №34 4 Ах СССР №1600901 А1, МКИ5 В 22 С1/02, 1/16 Смесь для изготовления литейных стержней/ В И Микшта, А В Кальнин, С В Дозморов, Л П Душенко, Опубл 23 10 90 Бюл №39 5 А С СССР №1637934 А1, МКИ5 В 22 С1/02, 1/18 Смесь для изготовления литейных форм и стержней/ В И Ковалев, Д И Милочкина, В Д Кассов, А А Кузнецов, АГТурчанин Опубл 30 03 91 Бюл №12 Підписне Тираж 38 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності Львівська площа, 8, м Київ МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул І Кудрі, 29, м Киів-42, МСП 01601