смесь для изготовления литейных форм и стержней
Классы МПК: | B22C1/00 Формовочные смеси и материалы для литейных форм и стержней; структура формовочных смесей |
Автор(ы): | Евлампиев Анатолий Александрович (RU), Стрельников Игорь Анатольевич (RU), Иванова Людмила Александровна (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-07-15 публикация патента:
10.01.2006 |
Изобретение относится к литейному производству. Смесь содержит в мас.%: формовочную глину 4-5, экструзионный крахмальный реагент 1-5, воду 2-4 и остальное - огнеупорный наполнитель. Введение в смесь экструзионного крахмального реагента позволяет увеличить прочностные характеристики смеси. 2 табл.
Формула изобретения
Смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых тепловой сушкой, содержащая формовочную глину, огнеупорный наполнитель, связующее и воду, отличающаяся тем, что в качестве связующего смесь содержит экструзионный крахмальный реагент при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Формовочная глина | 4-5 |
Экструзионный крахмальный реагент | 1-5 |
Вода | 2-4 |
Огнеупорный наполнитель | Остальное |
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления литейных форм и стержней из смесей, отверждаемых тепловой сушкой.
Известны типовые смеси для изготовления литейных форм и стержней, включающие песок, формовочную глину, активирующие добавки и связующее [1].
К недостаткам следует отнести недостаточно высокие физико-механические свойства.
Известна формовочная смесь для приготовления разовых литейных форм, включающая бентонит, технический углерод, воду, ПАВ и огнеупорный наполнитель [2].
К недостаткам следует отнести то, что технический процесс приготовления формовочной смеси усложняется за счет использования свежеприготовленной суспензии.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных форм, включающая бентонит, активирующую добавку (кубовую жидкость КЖ-1), воду и огнеупорный материал [3].
Однако смесь указанного состава имеет неудовлетворительные физико-механические свойства, в частности предел прочности на сжатие во влажном и высушенном состоянии, а также осыпаемость, что отрицательно влияет на качество литейных форм и литья.
Изобретение направлено на создание формовочной смеси с улучшенными физико-механическими свойствами.
Технический результат заключается в улучшении физико-механических свойств смеси для изготовления литейных форм и стержней.
Для достижения технического результата смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых тепловой сушкой, содержащая формовочную глину, огнеупорный наполнитель, связующее и воду согласно изобретению, в качестве связующего содержит экструзионный крахмальный реагент при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Формовочная глина | 4-5 |
Экструзионный крахмальный реагент | 1-5 |
Вода | 2-4 |
Огнеупорный наполнитель | остальное |
Вышеуказанная смесь дополнительно для упрочнения связки может содержать в своем составе ПВА до 1 мас.%.
Для изготовления смеси используют следующие материалы:
Формовочная глина (бентонит) | ГОСТ 3226-77 |
Экструзионный крахмальный реагент | ТУ 9-11-8-9-001-3595-67-17-2001 |
Песок кварцевый К02 | ГОСТ 2138-91 |
Экструзионный крахмальный реагент является готовым материалом, включающим в себя отходы мукомольного производства. Дальнейшей дополнительной обработке (помолу и просеиванию) экструзионный крахмальный реагент перед употреблением в формовочной смеси не подвергается.
Заявляемую смесь готовят путем сухого перемешивания в бегунах огнеупорного наполнителя, формовочной глины в течение 2-3 мин. Затем добавляют необходимое количество экструзионного крахмального реагента и перемешивают в течение 3-4 мин. Далее вводят воду и перемешивают еще 3-4 мин. После чего из полученной смеси готовят стандартные образцы для испытания. Составы по изобретению приведены в табл.1. Физико-механические свойства приведены в таблице 2.
Образцы сушат при 110-150°С в течение 20-30 мин.
Вода в количестве 2-4% необходима для повышения адгезии глины к огнеупорному наполнителю. При содержании воды менее 2% увеличивается осыпаемость смеси, а при содержании более 4% снижается прочность в сыром состоянии.
Введение в состав экструзионного крахмального реагента, который представляет собой тонкодисперное вещество с весьма малым размером частиц, позволяет увеличить прочностные характеристики смеси.
Оптимальное содержание экструзионного крахмального реагента в смеси находится в пределах 1-5%. При содержании экструзионного крахмального реагента в смеси меньше 1% снижается прочность на сжатие смеси, а увеличение содержания реагента выше 5% не имеет смысла, так как значительного изменения показателей не происходит.
В табл.1 приведены составы предлагаемых и известных смесей и свойства смесей.
Таблица 1 | ||||||||||
Ингредиенты | Содержание, мас.% | |||||||||
№1 прототип | №2 | №3 | №4 | №5 | ||||||
Формовочная глина (бентонит) | 4,5 | 4 | 4,5 | 4,5 | 5 | |||||
Кубовая жидкость (в пересчете на сухое в-во) | 0,08 | - | - | - | - | |||||
Экструзионный | - | 1 | 2 | 3 | 5 | |||||
крахмальный реагент | ||||||||||
Вода | 3 | 2 | 2 | 3 | 4 | |||||
Огнеупорный материал: кварцевый песок | 92,42 | 94,0 | 91,5 | 89,5 | 86 |
Таблица 2 | |||||
Свойства | Составы смесей по табл.1 | ||||
№1 | №2 | №3 | №4 | №5 | |
Предел прочности на сжатие во влажном состоянии, МПа | 0,045 | 0,047 | 0,048 | 0,049 | 0,05 |
Предел прочности на сжатие в высушенном состоянии, МПа | 0,15 | 0,45 | 0,5 | 0,7 | 1,0 |
Осыпаемость, % | 0,6 | 0,5 | 0,45 | 0,4 | 0,2 |
Из таблицы 2 следует, что прочность на сжатие в высушенном состоянии и прочность на сжатие во влажном состоянии выше, а осыпаемость смеси ниже, чем у известной формовочной смеси.
Таким образом, введение экструзионного крахмального реагента в указанных количествах позволяет получать формовочные смеси с оптимальными технологическими и физико-механическими свойствами, обеспечивающими изготовление качественных литейных форм. При этом уменьшается стоимость формовочной смеси за счет низкой стоимости экструзионного крахмального реагента, являющегося отходом мукомольного и крахмального производств.
Источники информации
1. Абрамов Г.Г., Панченко Б.С. "Справочник молодого литейщика". М., Высш. Шк., 1991, с.123.
2. RU №2227079 7, В 22 С 1/02, 2004.04.20.
3. Авторское свидетельство СССР №1214308, кл. В 22 С 1/00, 1986 г.
Класс B22C1/00 Формовочные смеси и материалы для литейных форм и стержней; структура формовочных смесей