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 RU2163854
СУМІШ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ФОРМ І СТРИЖНІВ НА гіпсовому поєднанні ПІД ЧАС ВИКОНАННЯ ОТЛИВОК З КОЛЬОРОВИХ і дорогоцінного СПЛАВОВ

Ім'я заявника: Південно-Уральський державний університет
Ім'я винахідника: Івочкіна О.В .; Знаменський Л.Г .; Дубровін В.К .; Кулаков Б.А.
Ім'я патентовласника: Південно-Уральський державний університет
Адреса для листування: 454080, Челябінськ, пр. Ім. В.І. Леніна 76, ЮУрГУ, технічний відділ
Дата початку дії патенту: 2000.07.12

Винахід відноситься до ливарному виробництву. Суміш містить, мас.%: Гіпс 12 - 15, динасовий порошок 24 - 30, відхід виробництва оптичних стекол 24 - 30, алюмоборфосфатний концентрат 0,02 - 0,04, щавлева кислота 0,03 - 0,08, вода - інше. Введення в суміш відходу виробництва оптичних стекол за рахунок компенсації розширення динасу при нагріванні забезпечує зменшення коефіцієнта термічного розширення форм і стрижнів. Підвищується точність і міцність форм і стрижнів. Поліпшується якість поверхні ювелірних і художніх виливків, що відрізняються тонкорельефностью.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області ливарного виробництва і може бути використано при виготовленні форм і стержнів на гіпсовому поєднанні, переважно у виробництві тонкорельефних художніх і ювелірних виливків з кольорових і дорогоцінних сплавів, одержуваних литтям по виплавлюваних моделях (ЛВМ).

В даний час в художньому та ювелірному лиття найбільшого поширення набули суміші на гіпсовому поєднанні імпортні "К 90", "Суперкаст", "Ультравест" [1, 2], а й вітчизняні "Ювелірна-1" і "Ювелірна-2" [ 2]. Однак імпортні суміші дороги, а вітчизняні мають знижений рівень плинності суміші, що зменшує точність відтворення мікрорельєфу моделей. Крім того, спостерігається зниження міцності форм з перерахованих сумішей в гарячому стані в результаті розкладання гіпсу - єдиного сполучного компонента.

Найбільш близькою по технічній сутності є суміш для виготовлення керамічних форм і стрижнів при виробництві виливків з кольорових і дорогоцінних сплавів [3]. Суміш включає гіпс, динасовий порошок, пилоподібний возгон шамотного виробництва, алюмохромфосфатне сполучна і воду при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас.%:

• Гіпс - 10 ... 14
• Динасовий порошок - 50 ... 63
• Пилоподібний возгон шамотного виробництва - 3,7 ... 7,0
• Алюмохромфосфатне сполучна - 0,003 ... 0,020
• Вода - Все інше

Відома суміш забезпечує отримання необхідного рівня реологічних властивостей (плинність, тривалість затвердіння) суміші для виготовлення художніх і ювелірних виливків по виплавлюваних моделях.

Разом з тим прототип має наступні суттєві недоліки:

• підвищений коефіцієнт термічного розширення суміші при нагріванні до температур прокалкі є причиною утворення тріщин форм і стрижнів;
• низька седиментаційна стійкість колоїдного водного розчину алюмохромфосфатне сполучного в складі суміші прототипу не забезпечує стабільність реологічних властивостей суміші і форм на гіпсовому поєднанні;
• низька змочуваність водної гіпсової суспензією виплавлюваних воскоподібних моделей призводить до зниження відтворюваності сумішшю їх конфігурації і порушення якості тонкорельефной поверхні виливків;
• незадовільний комплекс міцності форм і стрижнів, особливо при виготовленні художніх і ювелірних виливків, що відрізняються сложнопрофільних і тонкорельефностью;
• недостатні фізико-механічні властивості форм і стрижнів викликають збільшення браку художніх і ювелірних виливків по засмічення, напливів та шорсткості поверхні.

Крім того, при виготовленні суміші по прототипу видалення суміші з розвинених порожнин тонкорельефних виливків утруднено, що збільшує трудомісткість зачищувальних робіт і призводить до безповоротних втрат дорогоцінних і кольорових сплавів.

В основу винаходу покладено завдання створити таку суміш, яка забезпечила б підвищення фізико-механічних властивостей форм і стрижнів на гіпсовому поєднанні і стабільність технологічного процесу їх виготовлення, а й поліпшення якості поверхні ювелірних і художніх виливків, що відрізняються тонкорельефностью.

Зазначена задача вирішується таким чином, що суміш для виготовлення форм і стрижнів на гіпсовому поєднанні для приготування напоїв тонкорельефних художніх і ювелірних виливків з кольорових і дорогоцінних сплавів, що включає гіпс, динасовий порошок, фосфоровмісних добавку і воду, відповідно до винаходу в якості фосфоросодержащей добавки містить алюмоборфосфатний концентрат, а й додатково відхід виробництва оптичних стекол і щавлеву кислоту при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас.%:

• Гіпс - 12 ... 15
• Динасовий порошок - 24 ... 30
• Відхід виробництва оптичних стекол - 24 ... 30
• Алюмоборфосфатний концентрат - 0,02 ... 0,04
• Щавлева кислота - 0,03 ... 0,08
• Вода - Все інше

Введення в суміш відходу виробництва оптичних стекол (ОПОС) за рахунок додаткової з гіпсом компенсації розширення динасу при нагріванні забезпечує зменшення коефіцієнта термічного розширення (КТЛР) форм і стрижнів, підвищення їх точності і міцності внаслідок значного змісту зазначеної технологічної добавки, має високі показники дисперсності і питомої поверхні.

Зменшення КТЛР дозволяє збільшити інтенсивність теплової обробки форм і стрижнів на гіпсовому поєднанні без їх руйнування і утворення тріщин. В результаті з'являється можливість знизити енергоємність і собівартість виробництва виливків.

Зниження КТЛР і поліпшення за рахунок цього точності форм і стрижнів на гіпсовому поєднанні багато в чому визначаються фазовим складом ОПОС. За даними рентгенофазового аналізу (ДРОН-4) зазначена технологічна добавка містить 40 ... 50% кварцу і 60 ... 50% кристобалита.

ОПОС утворюється в процесі виготовлення скла високої чистоти. Його хімічний склад наведено в табл. 1.

Введення до складу суміші алюмоборфосфатного концентрату (АБФК), що є високотемпературним матеріалом, сприяє підвищенню міцності форм і стрижнів на гіпсовому поєднанні, особливо при температурах прокалкі і заливки кольорових і дорогоцінних сплавів.

Висока седиментаційна стійкість колоїдного водного розчину АБФК, що використовується як затворітеля суміші, забезпечує стабільність реологічних властивостей суспензії на гіпсовому поєднанні.

Введення до складу суміші щавлевої кислоти, що володіє властивостями поверхнево-активної речовини, зменшує поверхневий натяг водного затворітеля і забезпечує необхідну змочуваність гіпсової суспензією поверхні воскоподібних виплавлюваних моделей. Тому спостерігається високий ступінь відтворюваності формою особливо складної конфігурації моделей і досягається підвищення якості тонкорельефной поверхні художніх і ювелірних виливків.

Підготовку заявленої суміші для виготовлення форм і стрижнів на гіпсовому поєднанні при виробництві виливків з кольорових і дорогоцінних сплавів здійснюють наступним чином. Перемішують розрахункова кількість АБФК (ТУ 113-08-606-87), щавлевої кислоти і води і отримують затворітель суміші. Потім готують суху суміш з гіпсу, динасу і відходу виробництва оптичних стекол шляхом перемішування зазначених інгредієнтів.

Перед безпосереднім виготовленням форм і стрижнів суху суміш засипають у попередньо підготовлений затворітель з розрахунку 380 ... 400 мл затворітеля на 1 кг сухих складових. Суміш перемішують і піддають вібровакуумной обробці протягом 3 ... 4 хв. Після чого суміш може бути використана для виготовлення форм і стрижнів.

Зміст в пропонованої суміші ОПОС менше 24 мас.% Виявляється недостатнім для істотного зниження КТЛР при нагріванні до температур прокалкі. Введення до складу суміші зазначеної добавки в кількості більше 30% не забезпечує необхідний рівень реологічних властивостей гіпсової суспензії (плинність, тривалість затвердіння).

Кількість АБФК в складі суміші 0,02 ... 0,04 мас.% Є оптимальним з позицій отримання необхідних характеристик міцності форм і стрижнів на гіпсовому поєднанні, особливо при підвищених температурах, і забезпечення оптимальної тривалості затвердіння суміші.

Зміст в суміші щавлевої кислоти в кількості 0,03 ... 0,08 мас.% Викликає явище смачиваемости суспензією поверхні воскоподібних виплавлюваних моделей. Введення щавлевої кислоти в кількості більше 0,08% призводить до виділення газів при підготовці суспензії на гіпсовому поєднанні.

У заявленій складі краще використовувати високоміцний гіпс марок Г-16 (ГОСТ 125-79) і вище Самарського гіпсового комбінату і динас марки ЕД (ГОСТ 1566-71) Первоуральского динасового заводу. Крім того, може бути застосований роздроблений і просіяний бій динасового цегли, що є відходом виробництва при заміні футеровки металургійних печей.

Пропонований склад суміші для виготовлення форм і стрижнів на гіпсовому поєднанні ілюструється наступним прикладом.

приклад
Готують суху суміш з гіпсу марки Г-16 (ГОСТ 125-79), динасового порошку і відходу виробництва оптичних стекол. Перед виготовленням форм і стрижнів суху суміш вводять в затворітель - попередньо підготовлений водний розчин АБФК (ТУ 113-08-606-87) і щавлевої кислоти - в кількості 380 мл на 1 кг сухих складових з наступним перемішуванням і вібровакуумной обробкою протягом 3 .. .4 хвилин. Застосовують вібрацію з амплітудою 0,3. . .0,55 Мм і частотою 50 Гц. Підтримують розрідження в ємності з гіпсової суспензією із залишковим повітряним тиском 1400 Па [2].

Паралельно для отримання порівняльних даних здійснюють приготування суміші на гіпсовому поєднанні згідно прототипу, дотримуючись той же наповнення суспензії і зазначені параметри вібровакуумной обробки суміші. Склади сумішей наведені в табл. 2.

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

Показниками для порівняння є коефіцієнт термічного лінійного розширення (КТЛР) суміші в інтервалі температур 20 ... 800 ^{o C,} змочуються здатність і седиментаційна стійкість затворітеля, міцність форм при стисненні після сушіння і залишкова (характеризує вибіваемость суміші).

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

Смачивающую здатність затворітеля оцінювали за відомою методикою капілярного просочення пористого середовища. Для цього вимірювали в трубці діаметром 5 мм і висотою 300 мм рівноважну висоту просочення затворітелем попередньо підготовленої суміші з кварцового піску 2K ₁ O ₃ 03 (ГОСТ 2138-91) і пилоподібного кварцу марки А (ГОСТ 9077-82), взятих у співвідношенні 3: 1 по масі. Чим більше рівноважна висота просочення затворітелем пористого середовища, тим краще його змочуються здатність і вище ступінь відтворення сумішшю на гіпсовому поєднанні тонкорельефной поверхні моделей.

Седиментацію затворітеля оцінювали по ГОСТ 80772-78.

Міцність форм визначали, відчуваючи на стиск стандартні зразки діаметром і висотою 50 мм після сушки на повітрі і після розжарювання (700 ^{o C,} 2 години) і охолодження до кімнатної температури.

Результати випробувань сумішей наведені в табл. 3.

Результати випробувань показують, що в порівнянні з прототипом заявлений склад суміші дозволяє більш ніж в 2 рази зменшити КТЛР, забезпечити смачиваемость гіпсової суспензією тонкорельефной поверхні моделей, а й стабільність формування реологічних властивостей суміші за рахунок значного збільшення седиментаційною стійкості затворітеля. і створюються умови для підвищення міцності форм і стрижнів на 30 ... 40% при поліпшенні їх вибіваемость.

Суміш випробувана в художньому та ювелірному лиття по виплавлюваних моделях на номенклатурі виливків, що відрізняються тонкорельефностью і особливо складною конфігурацією, показавши поліпшення якості їх виробництва.

З огляду на покращений комплекс технологічних властивостей суміші, заявлений склад може бути і використаний при виготовленні складної ливарного оснащення, в зубопротезном справі, в точній лиття сложнопрофільних машинобудівних заготовок відповідального призначення.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Урвачев В.П., Кочетков В.В., Горіна Н.Б. Ювелірне і художнє лиття по виплавлюваних моделях сплавів міді. - Челябінськ: Металургія, 1991. - 168 с.

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

3. Патент РФ N 2129932. Суміш для виготовлення керамічних форм і стрижнів при виробництві виливків з кольорових і дорогоцінних сплавів і спосіб її приготування. / Знаменський Л.Г., Кулаков Б.А., Кримський В.В. та ін. Бюл. N 13, 1999. (прототип).

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Суміш для виготовлення форм і стрижнів на гіпсовому поєднанні при виробництві виливків з кольорових і дорогоцінних сплавів, що включає гіпс, динасовий порошок, фосфоровмісних добавку і воду, що відрізняється тим, що вона як фосфоросодержащей добавки містить алюмоборфосфатний концентрат, а й додатково відхід виробництва оптичних стекол і щавлеву кислоту при наступному співвідношенні інгредієнтів, мас.%:

• Гіпс - 12-15
• Динасовий порошок - 24-30
• Відхід виробництва оптичних стекол - 24-30
• Алюмоборфосфатний концентрат - 0,02-0,04
• Щавлева кислота - 0,03-0,08
• Вода - Все інше

Версія для друку
Дата публікації 28.11.2006гг

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