RU216146U1 - Литейная форма - Google Patents

Литейная форма Download PDF

Info

Publication number
RU216146U1
RU216146U1 RU2022124734U RU2022124734U RU216146U1 RU 216146 U1 RU216146 U1 RU 216146U1 RU 2022124734 U RU2022124734 U RU 2022124734U RU 2022124734 U RU2022124734 U RU 2022124734U RU 216146 U1 RU216146 U1 RU 216146U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
facing layer
core
liquid glass
mold
quartz sand
Prior art date
Application number
RU2022124734U
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Алексеевич Кидалов
Наталья Владимировна Григорьева
Артем Алексеевич Белов
Наталья Ильинична Габальченко
Анна Сергеевна Адамова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ)
Application granted granted Critical
Publication of RU216146U1 publication Critical patent/RU216146U1/ru

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к области литейного производства. Литейная форма содержит нижнюю и верхнюю полуформы, стержень и литниковую систему. Полуформы выполнены из смеси, включающей 94 мас.% кварцевого песка 1К2О303 и 6 мас.% жидкого стекла, и снабжены облицовочным слоем. Облицовочный слой полуформ и стержень выполнены из смеси, включающей 92 мас.% кварцевого песка 1К2О303, 6 мас.% жидкого стекла, 1 мас.% отхода контактной очистки нефтяных масел, содержащего кальциевый бентонит, пропитанный нефтяными маслами, и 1 мас.% ультрадисперсного пиролитического углерода. Использование разупрочняющих добавок - отхода контактной очистки масел и пиролитического углерода обуславливает возникновение дефектов в силикатной пленке на поверхности зерен огнеупора, которые снижают остаточную прочность облицовочного слоя литейной формы и стержня. Обеспечивается улучшение выбиваемости отливок и стержней. 8 ил., 2 табл.

Description

Полезная модель относится к технологии и оборудованию для литейного производства, в частности, к литейным формам из жидкостекольных смесей.
Известна литейная форма, содержащая верхнюю и нижнюю полуформы, выполненные из жидкостекольной формовочной смеси, формообразующую полость, образованную с помощью разовой модели отливки из выплавляемого или выжигаемого материала, и литниковую систему (Патент RU 124606, МПК B22C9/04, 2013).
Известна литейная форма, выполненная из сыпучей жидкостекольной смеси, содержащей огнеупорный наполнитель (кварцевый песок), жидкое стекло и жидкий отвердитель («Катасил 1М») (Патент RU 2512710, МПК B22C9/00, 2014).
Недостатком данных литейных форм является сложность изготовления для получения крупногабаритных отливок сложной конфигурации.
Наиболее близкой является литейная форма, состоящая из нижней и верхней полуформ, разделенных диафрагмой, стержня и литниковой системы (Авт. св. SU 1660832, МПК B22C9/08, 1991).
Недостаток данной литейной формы заключается в плохой выбиваемости стержня из цилиндрической отливки и разделительной диафрагмы, изготовленной из жидкостекольной смеси.
Задачей технического решения является снижение остаточной прочности жидкостекольных смесей при минимизации экологической нагрузки на литейное производство.
Технический результат – улучшение выбиваемости отливок и стержней.
Технический результат достигается при использовании литейной формы, содержащей нижнюю и верхнюю полуформы, стержень и литниковую систему, в которой нижняя и верхняя полуформы выполнены из смеси, включающей 94 мас.% кварцевого песка 1К2О303 и 6 мас.% жидкого стекла, и снабжены облицовочным слоем, при этом облицовочный слой и стержень выполнены из смеси, включающей 92 мас.% кварцевого песка 1К2О303, 6 мас.% жидкого стекла, 1 мас.% отхода контактной отчистки нефтяных масел, содержащего кальциевый бентонит, пропитанный нефтяными маслами, и 1 мас.% ультрадисперсного пиролитического углерода.
Выполнение облицовочного слоя полуформ и стержня литейной формы из песчано-жидкостекольной смеси с использованием 1 мас.% разупрочняющих добавок - отхода контактной отчистки масел «Лукойл-Волгограднефтепереработка» (состава: кальциевый бентонит, пропитанный нефтяными маслами; состав органической части: парафинонафтеновые углеводороды - 72,5 мас.%; легкие ароматические углеводороды - 12,5 мас.%; смолы - 0,7 мас.%; тяжелые ароматические углеводороды - 14,3 мас.%) и 1 мас.% ультрадисперсного пиролитического углерода воздейдействует на структуру пленки водного силиката натрия на зернах огнеупорного наполнителя - 92 мас.% кварцевого песка. В связи с окислением углерода и испарением воды, входящей в состав 6 мас.% жидкого стекла при повышении температуры нагрева образцов, активно протекает процесс карбонизации с ростом кристаллов карбонатов натрия, а также образуются поры, обусловленные выходом газов CO и CO2 и парами воды. Наличие подобных дефектов снижает остаточную прочность облицовочного слоя литейной формы и стержня (то есть в зоне контакта с отливкой) за счет нарушения сплошности силикатной пленки, образования ее надрывов, что положительно влияет на выбиваемость отливки.
Использование разупрочняющих углеродосодержащих добавок в составе облицовочного слоя обеспечивает технический результат при минимизированной экологической нагрузке в процессе производства литейных форм, так как позволяет снизить концентрацию выделяемых газов во время заливки и охлаждения литейной формы в сравнении с условием использования добавок в составе всей литейной формы.
Толщина облицовочного слоя определяется относительно массы получаемых отливок (см. Абрамов Г.Г. Справочник молодого литейщика / Г.Г. Абрамов, Б.С. Панченко. - Москва: Высшая школа, 1991. - 319 с., стр.142, таблица 4.3).
В таблице 1 представлены составы смесей для литейной формы – пример классической песчано-жидкостекольной смеси (пример 1) (Степанов Ю.А. Формовочные материалы / Ю.А. Степанов, В.И. Семенов. – Москва: Машиностроение, 1969. - 158 с., стр. 67, таблица 13), из которой выполнено «тело» литейной формы и смеси, используемой для выполнения облицовочного слоя и стержня заявленной литейной формы с разупрочняющими добавками - заявленным отходом контактной отчистки масел (ОКОМ) и ультрадисперсным пиролитическим углеродом (пироуглерод) (пример 2).
Таблица 1
Состав смесей, мас.%
Пример Кварцевый песок
2О303
ОКОМ Пироуглерод Жидкое стекло
1 94 - - 6
2 92 1 1 6
Для подтверждения характеристик литейной формы с облицовочным слоем, в соответствии с ГОСТ 23409.7-78, определялись следующие свойства: прочность на сжатие во влажном состоянии, предел прочности на сжатие и разрыв.
Определение прочности образцов на сжатие во влажном состоянии производилось на образцах диаметром и высотой 50 мм. Изготовление образцов производится при уплотнении смеси с помощью лабораторного копра модели 2М030 в гильзе с внутренним диаметром 50 мм и высотой 120 мм. После уплотнения гильзу с поддоном снимают с копра, отделяют поддон от гильзы и с помощью выталкивателя образец осторожно извлекают из гильзы. Образец устанавливают на площадку прибора модели 084М2. Испытание проводят на трех образцах, значение предела прочности принимают как среднее арифметическое значение трех определений.
Для определения предела прочности на сжатие цилиндрические образцы выдерживали в сушильном шкафу в течение 40 минут при температуре 150-180°С, а затем испытывались на приборе модели РМ-500.
Прочность образцов при растяжении в сухом состоянии определяли на образцах, имеющих форму «восьмерки». Образцы изготавливали в специальном стержневом ящике. На поддон устанавливали половины стержневого ящика, не допуская их перекоса, затем на ящик устанавливают воронку. Половины ящика скрепляют винтом. Навеску смеси (110-120 г) насыпали в собранный ящик, затем свободно устанавливают колодку. Смесь уплотняли на стандартном копре тремя ударами груза. Затем разбирали стержневой ящик, излишек смеси в ящике счищали колодкой. Образец помещают в сушильный шкаф. Время сушки образцов составляло 20 минут. Перед испытанием высушенный образец охлаждался на воздухе при комнатной температуре. Испытание на растяжение производилось на приборе модели РМ-500 на трех образцах одной и той же смеси. Результатом определения предела прочности являлось среднее арифметическое значение трех определений.
Остаточная прочность определялась аналогично испытанию на определение предела прочности на сжатие. Предварительно цилиндрические образцы в течение 40 минут прокаливались в печи при температурах 180°С, 400°С, 600°С, 900°С.
Результаты испытаний на остаточную прочность представлены в таблице 2.
По результатам, представленным в таблице 2 видно, что выполнение литейной формы с облицовочным слоем и стержнем с разупрочняющими добавками (ОКОМ и пироуглерод) (пример 2), в сравнении с выполнением литейной формы и стержня из классической песчано-жидкостекольной смеси без упомянутого облицовочного слоя (пример 1), наблюдается снижение остаточной прочности в каждом интервале температур.
Таблица 2
Пример Прочность, σw, МПа Предел прочности на разрыв, σт, МПа Остаточная прочность, σw, МПа
180°С 400°С 600°С 900°С
1 0,053 1,47 2,50 1,59 0,87 2,50
2 0,057 1,40 2,47 1,07 0,43 1,34
Структура пленок жидкого стекла на огнеупорном наполнителе исследовалась с помощью двухлучевого электронного сканирующего микроскопа «Versa 3D».
На фигурах 1-4 – показана структура жидкостекольных пленок на зернах огнеупорного кварцевого наполнителя без добавок при температуре нагрева образца, равной соответственно 180°С (увеличение ×1000), 400°С (увеличение ×1000), 600°С (увеличение ×500), 900°С (увеличение ×131).
На фигурах 5-8 – показана структура жидкостекольных пленок на зернах огнеупорного кварцевого наполнителя с добавлением ОКОМ и пироуглерода при температуре нагрева образца, равной соответственно 180°С (увеличение ×300), 400°С (увеличение ×600), 600°С (увеличение ×600), 900°С (увеличение ×300).
Литейная форма с облицовочным слоем из песчано-жидкостекольной смеси, содержащей заявленное соотношение жидкого стекла, кварцевого песка, отхода контактной отчистки масел и ультрадисперсного пиролитического углерода состоит из нижней и верхней полуформ, стержня-вставки, одинакового с облицовочным слоем состава, и литниковой системы. Для приготовления песчано-жидкостекольной смеси для облицовочного слоя в лабораторные бегуны загружались компоненты смеси в следующей последовательности: кварцевый песок (92 мас.%), разупрочняющие добавки (1 мас.% отхода контактной отчистки масел и 1 мас.% ультрадисперсного пиролитического углерода) и жидкое стекло (6 мас.%).
Литейная форма работает следующим образом.
При заливке металла в литейную форму, выполненную из песчано-жидкостекольной смеси (облицовочный слой с разупрочняющими добавками отходом контактной отчистки масел и пиролитическим углеродом), литейная форма нагревается.
По мере нагревания облицовочного слоя формы, при температуре 180°С на поверхности силикатной пленки образуются немногочисленные кристаллы карбонатов натрия (фиг. 5). При этом структура пленки не нарушается. Дальнейшее увеличение температуры нагрева до 400°С приводит к более активному процессу карбонизации сопровождающемуся образованием пор (дефектов) за счет выхода газов CO и CO2, а также потерей воды (фиг. 6).
При повышении температуры нагрева до 600°С, происходит увеличение количества дефектов (фиг. 7). Структура пленки нарушается не только на поверхности зерен наполнителя, но и в манжетах (места соприкосновения зерен наполнителя). При этом большое количество дефектов препятствует полному сплавлению силикатной пленки температуре 900°С (фиг. 8). На поверхности наблюдаются дефекты в виде пустот и трещин, что положительно влияет на остаточную прочность литейной формы.
После образования отливки в заявленной литейной форме, она подвергается разрушению для извлечения отливки. За счет образования дефектов на пленке связующего при деструкции углеродосодержащих добавок снижаются прочностные показатели облицовочного слоя и стержня, что ведет к снижению трудозатрат при извлечении отливки и улучшению ее выбиваемости.
При этом при нагреве (после заливки металла) литейной формы, выполненной из классического песчано-жидкостекольного материала (без облицовочного слоя), до температуры 180°С на пленке жидкого стекла образуются дефекты за счет удаления (испарения) влаги, входящей в его состав, что приводит к ее разрушению (фиг.1). Повышение температуры до 400°С и 600°С приводит к протеканию данного процесса с большей интенсивностью за счет удаления кристаллизационной, конституционной и гидратной воды (фиг.2, 3). Жидкостекольная пленка в данном интервале температур имеет глобулярную структуру, целостность ее нарушена, что приводит к снижению прочностных характеристик литейной формы. При этом изменения кристаллической решетки кварцевого наполнителя в районе 573°С сопровождающее изменение его объема создают дополнительные внутренние напряжения негативно влияющие на целостность пленки связующего. Однако, при нагреве литейной формы до температуры 900°С, структура пленки становится сплошной, надрывов не имеет, что связано со способностью связующего расплавляться при температуре свыше 7 93°С, сопровождая сплавление дефектов (фиг. 4). В связи со сплавлением силикатной пленки литейная форма имеет монолитную структуру, что увеличивает ее прочность. Процесс выбивки в данном случае усложняется, что провоцирует увеличение трудозатрат данной операции, снижает выбиваемость и производительность.
В производственных условиях была изготовлена опытная партия отливок «лопатка смесителя-пневмонагнетателя» из белого чугуна доэвтектического состава: 2,53% С; 2,09% Mn; 1,36% Si; 3,02% Cr; 0,093% Ni, 0,030% S; 0,0050 P; Fe - основа. Толщина облицовочного слоя составляла 10 мм. В процессе выбивки стержни, изготовленные из песчано-жидкостекольной показали улучшенную выбиваемость по сравнению со стержнями выполненными из классической песчано-жидкостекольной смеси 94 мас.% кварцевого песка 1К2О303, 6 мас.% жидкого стекла.
Таким образом, литейная форма, состоящая из нижней и верхней полуформ, выполненных из смеси 94 мас.% кварцевого песка 1К2О303, 6 мас.% жидкого стекла и снабженных облицовочным слоем, стержня и литниковой системы, в которой облицовочный слой и стержень выполнены из смеси 92 мас.% кварцевого песка 1К2О303, 6 мас.% жидкого стекла, 1 мас.% отхода контактной отчистки масел «Лукойл-Волгограднефтепереработка» и 1 мас.% ультрадисперсного пиролитического углерода, обеспечивает улучшение выбиваемости отливок и стержней.

Claims (1)

  1. Литейная форма, содержащая нижнюю и верхнюю полуформы, стержень и литниковую систему, отличающаяся тем, что нижняя и верхняя полуформы выполнены из смеси, включающей 94 мас.% кварцевого песка 1К2О303 и 6 мас.% жидкого стекла, и снабжены облицовочным слоем, при этом облицовочный слой и стержень выполнены из смеси, включающей 92 мас.% кварцевого песка 1К2О303, 6 мас.% жидкого стекла, 1 мас.% отхода контактной очистки нефтяных масел, содержащего кальциевый бентонит, пропитанный нефтяными маслами, и 1 мас.% ультрадисперсного пиролитического углерода.
RU2022124734U 2022-09-20 Литейная форма RU216146U1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU216146U1 true RU216146U1 (ru) 2023-01-18

Family

ID=

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1257364B (de) * 1964-05-06 1967-12-28 Gen Electric Graphitueberzug fuer feuerfeste Giessformen und Verfahren zu seiner Herstellung
FR1572884A (ru) * 1967-07-18 1969-06-27
SU884820A1 (ru) * 1979-11-20 1981-11-30 Предприятие П/Я Р-6543 Смесь дл изготовлени литейных форм и стержней
SU1026924A1 (ru) * 1981-09-28 1983-07-07 Волгоградский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Смесь дл изготовлени литейных форм и стержней
SU1118474A1 (ru) * 1983-04-01 1984-10-15 Волгоградский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Противопригарна краска дл литейных форм и стержней
SU1201037A1 (ru) * 1984-07-23 1985-12-30 Stepan P Doroshenko Смесь для литейных форм и стержней
SU1660832A1 (ru) * 1988-01-25 1991-07-07 Горьковский Политехнический Институт Литейна форма
CN108290353A (zh) * 2015-11-24 2018-07-17 西格里碳素欧洲公司 用于熔融金属或玻璃的成型工具

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1257364B (de) * 1964-05-06 1967-12-28 Gen Electric Graphitueberzug fuer feuerfeste Giessformen und Verfahren zu seiner Herstellung
FR1572884A (ru) * 1967-07-18 1969-06-27
SU884820A1 (ru) * 1979-11-20 1981-11-30 Предприятие П/Я Р-6543 Смесь дл изготовлени литейных форм и стержней
SU1026924A1 (ru) * 1981-09-28 1983-07-07 Волгоградский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Смесь дл изготовлени литейных форм и стержней
SU1118474A1 (ru) * 1983-04-01 1984-10-15 Волгоградский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Противопригарна краска дл литейных форм и стержней
SU1201037A1 (ru) * 1984-07-23 1985-12-30 Stepan P Doroshenko Смесь для литейных форм и стержней
SU1660832A1 (ru) * 1988-01-25 1991-07-07 Горьковский Политехнический Институт Литейна форма
CN108290353A (zh) * 2015-11-24 2018-07-17 西格里碳素欧洲公司 用于熔融金属或玻璃的成型工具

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2566123C1 (ru) Способ формования песчаной формы и песчаная форма
JP5441402B2 (ja) 鋳物製造用構造体、鋳物製造用構造体用組成物、鋳物製造用構造体の製造方法、及び鋳物の製造方法
RU2380138C2 (ru) Усовершенствованный пенокерамический фильтр для улучшения фильтрования расплавленного чугуна
RU216146U1 (ru) Литейная форма
Leushin et al. Production of moulding cores and waterglass mixtures using" dry ice" for steel and iron casting
RU210051U1 (ru) Литейная форма
RU210048U1 (ru) Литейная форма
Harun et al. Shell mould composite with rice husk
RU2674273C1 (ru) Способ изготовления керамической формы для литья по выплавляемым моделям
RU2735607C1 (ru) Способ изготовления литейных стержней и форм из жидкостекольных смесей
RU2450885C1 (ru) Облицовочный материал для литейных форм и стержней
Bobrowski et al. Thermal deformation of moulding and core sands with an inorganic binder containing a relaxation additive
Kidalov et al. Forming of the structure of binder film in waterglass mixtures depending on the setting method
CN218340952U (zh) 一种球墨铸铁铸造桥壳用保温冒口套
SU593647A3 (ru) Смесь дл изготовлени литейных форм и стержней
RU2821224C1 (ru) Способ испытания связующих материалов для холоднотвердеющих смесей на термостойкость
RU2820616C1 (ru) Смесь для изготовления литейных форм и стержней
RU2729475C1 (ru) Шихта для изготовления керамического кирпича
SU659276A1 (ru) Способ сушки литейных керамических форм и стержней
Zych et al. Kinetics of hardening and drying of ceramic moulds with the new generation binder–colloidal silica
RU2684628C1 (ru) Способ изготовления фильтрующей пенокерамики для обработки алюминиевых расплавов
RU2793659C1 (ru) Смесь для изготовления литейных форм и стержней
SU404544A1 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ JlHTbFX ИЗЛОЖНИЦ
RU2285577C1 (ru) Способ литья алюминиевых сплавов
SU1163958A1 (ru) Состав дл изготовлени литейный форм и стержней