початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2252103
СУМІШ НАЛИВНА самотвердеющие ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ФОРМ І СТРИЖНІВ ПІД ЧАС ВИКОНАННЯ ОТЛИВОК по виплавлюваних моделях

Ім'я заявника: Південно-Уральський державний університет (RU)
Ім'я винахідника: Дубровін В.К. (RU); Кулаков Б.А. (RU); Карпінський А.В. (RU); Знаменський Л.Г. (RU); Ердаков І.М. (RU); Івочкіна О.В. (RU)
Ім'я патентовласника: Південно-Уральський державний університет (RU)
Адреса для листування: 454080, Челябінськ, пр-кт ім. В.І. Леніна, 76, ЮУрГУ, технічний відділ
Дата початку дії патенту: 2004.02.16

Винахід може бути використано при виробництві художніх, ювелірних та технічних виливків зі сплавів кольорових і чорних металів литтям по виплавлюваних моделях. В якості сполучного в суміші використовують портландцемент, в якості наповнювача - дрібнодисперсний кварцовий пісок. Для поліпшення реологічних і технологічних властивостей використовують добавку - нітрат алюмінію девятіводний. Затворітелем є вода. Компоненти взяті в наступному співвідношенні, мас .: портландцемент 12,72 ... 17,90, дрібнодисперсний кварцовий пісок 53,00 ... 58,80, нітрат алюмінію девятіводний 1,79 ... 3,18, вода - інше.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області ливарного виробництва і може бути використано при виготовленні форм і стержнів у виробництві як художніх і ювелірних, так і технічних виливків зі сплавів кольорових і чорних металів, одержуваних литтям по виплавлюваних моделях (ЛВМ).

В даний час в художньому та ювелірному лиття найбільшого поширення набули суміші на гіпсовому поєднанні / 1 /, а й суміші на основі гідролізованого етилсилікату (ЕТС) / 2 /.

Однак перші не дозволяють одержувати виливки з чорних металів з високою температурою заливки. Гіпс нестійкий при температурах вище 1200 ° С, а залізо є каталізатором його розкладання, тому при заливці, наприклад чавуну, гіпс розкладається з виділенням газоподібних продуктів реакції (SO _3, SO _2), які вражають виливки газовими раковинами по всій поверхні.

Виробництво виливків в оболонкові форми на основі ЕТС має низку недоліків:

• тривалість і многостадийность формування багатошарової оболонки;
• дорожнеча компонентів сполучного - етилсилікату і спирту;
• шкідливі і пожежонебезпечні умови праці в зв'язку з використанням етілсілікатного сполучного.

Найбільш близькою по технічній сутності є самотвердеющие суміш з цементом в якості сполучного / 3, с.116 /. Відповідно до зазначеного прототипом суміш включає кварцовий пісок, портландцемент, поверхнево - активна речовина, сульфат алюмінію, силікат натрію і воду при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас.%:

• портландцемент 12,72 ... 17,90;
• дрібнодисперсний кварцовий пісок 53,00 ... 58,80;
• нітрат алюмінію девятіводний 1,79 ... 3,18;
• вода - інше.

Принцип виготовлення об'ємних форм в лиття по виплавлюваних моделях полягає в тому, що готовий модельний блок, встановлений в опоку, заливають формувальної масою. Тому за своєю консистенцією формовочная маса повинна бути суспензією з хорошою жідкоподвіжностью. Дане ж технічне рішення містить малу кількість затворітеля - води, яке не забезпечує необхідну плинність формувальної суміші, що дозволяє заповнювати всі поднутренія моделі.

Формувальнасуміш даного складу дає можливість одержувати виливки з сплавів чорних металів в промисловому виробництві за постійними моделями.

Разом з тим прототип має наступні суттєві недоліки:

• Незадовільні реологічнівластивості суміші стосовно для лиття по виплавлюваних моделях, нездатність нею повністю заповнювати робочий об'єм опоки і внутрішню порожнину моделі (формувати стрижень), особливо при виготовленні сложнопрофільних виливків з розвиненою поверхнею, наявністю поднутрений, труднозаліваемих порожнин внаслідок низької плинності суміші.
• Суміш-прототип не передбачає нагріву, а після прокалкі володіє низькою міцністю, звідси відбувається руйнування форми вже під час заливки її металом, і внаслідок цього шлюб виливків по засмічення, спотворення форми і геометричних розмірів і, в кінцевому рахунку, неможливість отримання якісної виливки литтям по виплавлюванихмоделями.
• Наявність пригару на відливання чорних металів внаслідок взаємодії заливається сплаву з рідким склом.
• Застосування в суміші неизмельченного кварцового піску дає виливки з підвищеною шорсткістю поверхні.

Многокомпонентность суміші передбачає складність процесу її приготування. Таким чином, суміш прототипу не дозволяє отримати якісні виливки як з чорних, так і кольорових сплавів методом лиття по виплавлюваних моделях.

В основу винаходу покладено мета - створення такої наливний самотвердеющие суміші для виготовлення виливків з чорних і кольорових сплавів по виплавлюваних моделях, яка забезпечила б одержання високоякісних виливків, переважно сложнопрофільних за рахунок оптимальних технологічних і фізико-механічних властивостей форм і стрижнів (реологія, міцність, тріщиностійкості , температурний коефіцієнт лінійного розширення, вибіваемость) і стабільності техпроцесу їх виготовлення. Новий технологічний процес повинен бути менш трудомістким, при цьому собівартість виготовлення виробів повинна бути нижче, ніж в аналогічних способах.

Зазначена мета досягається тим, що суміш наливна самотвердеющие для виготовлення форм і стрижнів при виробництві виливків по виплавлюваних моделях, що включає дрібнодисперсний наповнювач на основі кремнезему, портландцемент і воду, відповідно до винаходу містить нітрат алюмінію девятіводний при наступному співвідношенні зазначених інгредієнтів, мас.%:

• портландцемент 12,72 ... 17,90;
• дрібнодисперсний кварцовий пісок 53,00 ... 58,80;
• нітрат алюмінію девятіводний 1,79 ... 3,18;
• вода - інше.

Нітрат алюмінію девятіводний ГОСТ 3757-75 вводиться розчиненням його у водопровідній або дистильованої води в процесі приготування формувальної суміші. Добавка скорочує час загустіння суміші, так як нітрат алюмінію прискорює процес початку освіти кристалогідратів цементу, а й сам виступає в ролі єднальної, огортаючи частки наповнювача. Це призводить до відсутності седиментации у водному затворітеле, забезпечуючи стабільність властивостей суспензії на цементному сполучному, а простота її складу і легкість введення нітрату алюмінію спрощують процес в порівнянні з прототипом. При прокалке форм нітрат алюмінію розкладається в інтервалі температур 150-200 ° С з утворенням оксидів азоту і Аl ₂ О _3, що збільшує пористість форм і перешкоджає утворення тріщин. і добавка покращує вибіваемость формувальної суміші як за рахунок підвищення пористості, так і за рахунок зменшення залишкової міцності, найімовірніше, через зміни характеру зростання кристаллогидратов. У той же час міцність залишається на достатньому рівні, що забезпечує заливку металу і високу якість форм.

У заявленій технічному рішенні в порівнянні з прототипом збільшений вміст затворітеля майже в чотири рази, що робить суміш суспензією по консистенції, придатної для виготовлення наливних об'ємних форм для лиття як дрібних, так і великогабаритних виробів.

Диспергирование частинок кварцового піску до зернистості 50 ... 160 мкм забезпечує високу якість відбитка форм на цементному сполучному, а й їх необхідні фізико-механічні характеристики. При цьому диспергування може бути здійснено простим помелом кварцового піску, наприклад марок 3К ₃ О ₂ О3 або 5К ₃ О ₂ О3 (ГОСТ 213 8-91).

Застосування в якості сполучного портландцементу дозволяє одержувати виливки з сплавів чорних металів з високою температурою заливки, так як цемент, на відміну від гіпсу, набагато стійкіше до дії високих температур.

Підготовку заявляється суміші для виготовлення форм і стрижнів на цементному сполучному при виробництві виливків з кольорових, чорних і дорогоцінних сплавів здійснюють наступним чином. Навішують розрахункова кількість портландцементу і диспергированного кварцового піску. Потім відміряють необхідну кількість води і розчиняють в ній потрібну кількість нітрату алюмінію.

Перед виготовленням форм і стрижнів в попередньо підготовлений затворітель, з розрахунку 360 ... 380 мл затворітеля на 1 кг сухих складових засипають портландцемент, перемішують протягом 0,5-1 хв і потім засипають пісок. Далі суміш ретельно перемішують при швидкості обертання крильчатки 3000 ... 6000 об / хв. Після цього суспензія використовується для виготовлення форм і стрижнів. При втраті сумішшю достатнього рівня плинності можливо разжижить її знову додатковим перемішуванням. Після виготовлення форма сушиться, потім проводиться витоплення (видалення) модельного складу гарячим повітрям при температурі 120-160 ° С і прогартовує форм при 550 ° -700 ° С. Температура форм перед заливкою металу знижується до 400-500 ° С.

Зміст в пропонованої суміші портландцементу менш 12,72 мас.%, Призводить до збільшення часу її загустіння, що, в свою чергу, негативно позначається на міцності, Обсипальність готових форм і седиментаційних стійкості самої формувальної суміші, а й до зниження якості поверхні готового відливання. Причиною цього є нестача сполучного матеріалу в формувальної суміші. Навпаки, зміст портландцементу більш 17,90 мас.%, Призводить до надмірного збільшення міцності і погіршення вибіваемость, а й подорожчання формувальної суміші.

Кількість нітрату алюмінію девятіводного в складі суміші 1,79 ... 3,18 мас.% Є оптимальним з позиції живучості суміші, максимальної седиментаційною стійкості суспензії, малої Обсипальність форм і легкої вибіваемость формувальної суміші. Зміст в суміші нітрату алюмінію менш 1,79 мас.% Призводить до надмірного збільшення часу початку затвердіння суміші, розшарування її, а так само утрудненою вибіваемость виливків з форм внаслідок високої міцності суміші після заливки їх металом. Зміст нітрату алюмінію більш 3,18% призводить до швидкого схоплювання суміші, тобто до втрати здатності перемішуватися, заповнювати порожнину опоки і, отже, неможливість отримання якісних виливків.

і на ці властивості суспензії та готової форми впливає затворітель (вода), оптимальна кількість якого знаходиться в межах 36-38 мас. ч. на 100 мас. ч. сухих компонентів суміші.

У заявленій складі рекомендується використовувати портландцемент по ГОСТ 10178-85.

Пропонований склад суміші для виготовлення форм і стрижнів на цементному сполучному ілюструється наступним прикладом.

Приклад. Готують суху суміш з портландцементу марки ПЦ-400 (ГОСТ 10178-85) і диспергированного кварцового піску. Потім зважують нітрат алюмінію і розчиняють його в затворітеле - дистильованої воді, далі вводять саму суху суміш з наступним перемішуванням протягом 1,5-2 хв.

Паралельно для отримання порівняльних даних здійснюють приготування суміші на цементному сполучному згідно прототипу. Склади сумішей наведені в табл.1.

Підготовлені суміші використовують для виготовлення форм і стрижнів на цементному сполучному з фіксацією їх фізико-механічних властивостей.

Показниками для порівняння є коефіцієнт термічного лінійного розширення (КТЛР) суміші в інтервалі температур 20 ... 700 ° С, міцність форм стиску через сушіння і після розжарювання, обсипальність формувальної суміші після прокалкі форм, шорсткість поверхні виливків, отриманих в ці форми.

КТЛР визначали на дилатометрі "PAULIK", використовуючи зразки діаметром 5 мм і висотою 30 мм.

Міцність форм визначали, відчуваючи на стиск стандартні зразки діаметром і висотою 50 мм після витримки на повітрі через 24 і 72 години, після розжарювання (700 ° С, 3 години) і охолодження до кімнатної температури.

Обсипальність формувальної суміші оцінювали за стандартною методикою на приладі моделі 056 для визначення Обсипальність формувальних сумішей.

Шорсткість виливків з бронзи БрО5Ц5С5 визначали на профілометри моделі 296.

Результати випробувань сумішей наведені в табл.2.

Результати випробувань показують, що в порівнянні з прототипом заявлений склад суміші дозволяє в 1,2-1,5 рази зменшити КТЛР, підвищити міцність форм після розжарювання в 6-10 разів до рівня, який забезпечує отримання якісних виливків і перешкоджає руйнуванню форми під час заливки металу, знизити обсипальність форм після розжарювання і поліпшити в 2-16 разів якість поверхні виливки.

Суміш пройшла промислові випробування на ЗАТ "Уральська бронза" (Челябінськ) на широкій номенклатурі художніх виливків масою від 50 г до 80 кг. Були отримані якісні виливки, собівартість яких в 1,8-2 рази нижче, ніж при виробництві в оболонкові форми на основі гідролізованого етилсилікату.

З огляду на покращений комплекс технологічних властивостей суміші, її універсальний характер, заявлений склад може бути використаний в точній лиття практично на будь-якому підприємстві країни.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Патент РФ №2175909. Суміш для виготовлення форм і стрижнів на гіпсовому поєднанні при виробництві виливків з кольорових і дорогоцінних сплавів / Ердаков І.М., Знам'янський Л.Г., Кулаков Б.А., Дубровін В.К., та ін. Бюл. №32, 2000..

2. Магницкий О.Н., Пірайнен В.Ю. Художнє лиття. - СПб .: Політехніка, 1996. - 213 с.

3. Дорошенко С.П., Ващенко К.І. Наливна формування: Монографія .: - Київ: Вища школа. Головне вид-во, 1980. - 176 с.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Суміш наливна самотвердеющие для виготовлення форм і стрижнів при виробництві виливків по виплавлюваних моделях, що включає дрібнодисперсний наповнювач на основі кремнезему, портландцемент і воду, що відрізняється тим, що вона додатково містить нітрат алюмінію девятіводний при наступному співвідношенні зазначених інгредієнтів, мас.%:

• портландцемент 12,72-17,90
• Мелкодісперсний кварцовий пісок 53,00-58,80
• Нітрат алюмінію девятіводний 1,79-3,18
• вода Решта

Версія для друку
Дата публікації 03.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів