Способ очистки отливок от остатков литейной формы

Способ очистки отливок от остатков литейной формы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТЛИВОК ОТ ОСТАТКОВ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ на основе кремнезема, включающий порционную обработку отливок в карбонатном расплаве, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса очистки, порционную обработку отливок чередуют с добавлением в карбонатный расплав алюминия в количестве 3-25% от массы растворенного в расплаве кремнезема. О)

ЗИ) С 23 G 1/28; В 22 D 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪФ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АЕТСРСИСИЮ СЕИЕЕСЕИИСТВИ |Ъ! Нi," - .,,"...

СЮ

ФФ

©

CO Ч (21) 3600845/22-02 (22) 06.06.83 (46) 30,09.84. Бюл. У 36 (72) В.К.Доценко, О.Г.Зарубицкий, Ю.В.Польгуев, Б.Ф.Дмитрук, О.К.Севрук и P.À.Óãëÿíñêàÿ (71) Научно-производственное объединение "Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения" и Институт общей и неорганической химии АН УССР (53) 621.74.045:621.747.56(088.8) (56) 1. Литье по выплавляемым моделям .

Под ред. Я.И.Шкленника. М., "Машиностроение", 197 1, с. 317-318.

2. Авторское свидетельство СССР

У 231746, кл. В 22 D 25/00, 1966.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 789636, кл. С 23 G 1/28, С 21 D 1/82, В 22 D 29/00, 1977. (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТЛИВОК ОТ

ОСТАТКОВ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ на основе кремнезема, включающий порционную обработку отливок в карбонатном расплаве, о т л и ч а ю щ и it с я тем, что, с целью интенсификации процесса очистки, порционную обработку отливок чередуют с добавлением в карбонатный расплав алюминия в количестве 3-25Х от массы растворенного в расплаве кремнезема.

1 i 16097

Изобретение относится к области очистки отливок от отстатков керамической литейной формы, преимущественно на основе кремнезема, и может найти применение в литейных цехах при производстве литья в разовые песчаные формы на основе кремнезема.

Известен способ очистки отливок от остатков керамики в расплаве едкой щелочи t1 j.

Недостатками этого способа являются высокая стоимость процесса очистки, опасность работы и возможность коррозии отливок.

Известен также способ очистки отливок от остатков керамики растворениу ее н расппаве кальцинированной соды (2,.

Недостатком такого способа является длительность обработки отливок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки

I отливок от остатков керамической литейной формы на основе кремнезема в карбонатном расллаве, содержащем добавки, 10 15 мас.% хлорида и 1-5мас.% фторида щелочного металла ГЗ j.

Способ основан на реакции кремнезема с карбонатам:

Si0 - Na Ñ0 Na Si0 +Ñ0 Ф ЗЗ

Очистку отливок производят порциями, при этом по мере обработки очередных порций отливок расплав обога-. щается силикатом и обецняется карбонатом. Это приводит к тому, что в процессе эксплуатации карбонатной ванны постоянно снижается скорость очистки отливок и увеличивается вынос расплава за.счет непрepûâíoãî повьппения вязкости расплава. Я

Обработку отливок прекращают и расплав заменяют свежим, когда общее количество растворенной в нем кварцевой кирамики достигает 16-)8% от массы ра плава, с

Целью из обре. тония явиHE. 1 с я ин т t !! сификация процесса очистки отливок от остатков литейной формы на основе кремнезема.

Цель достигается тем, что согласно способу очистки отливок от остатков литейной формы на основе кремнезема, включающему порционную обработку отливок в карбонатном расплаве, порционную обработку отливок чередуют с добавлением в карбонатный расплав алюминия в количестве 3-25% от массы растворенного в расплаве кремнезема.

Экспериментально установлено, что алюминий не взаимодействует с расплавленным карбонатом натрия, однако реа-,. гирует с продуктом растворения кремнезема B карбонатном расплаве — метасиликатом натрия.

Эффект от добавки алюминия обьясняется протеканием в расплаве реакции:

4Na>Si0+2A1+1,50z=2NaA1Si>0+3Na>0, 3 в результате которой образуются алюмосиликат и весьма активный рксид натрия, который и ускоряет процесс очистки отливок.

Поэтому количество добавляемого алюминия прямо пропорционально зависит от массы растворенного в расплане кремнезема.

Способ осуществляют следующим образом.

После очистки порций отливок в каобонатном расплаве, имеющем температуру 900 С и вьппе, когда содержание в нем ра" òâîðåííîãî кремнезема достигает 1,.5-А,О% в расплав вводят алюминий в количестве 3-25% от массы растворенного в расплаве кремнезема и продолжают обработку порций отливок. Операцию введения алюминия повторяют по достижению в расплаве упомянутой величины содержания кремнезема (1,5-4,0 мас,%).

Добавки хлоридов и фторидов щелочного металла устраняют образование в ванне осадков и несколько разжижают расплав однако их влияние на скорость очистки отливок незначительно, Кроме того, недостаточная интенсивность очистки отливок известным способом приводит к удлинению времени их выдержки в расплаве, а следовательно, к снижению производительности процес-SS са и срока службы технологической оснастки, опасности обезуглераживания и коррозии поверхности отливок.

При достижении в расплаве 16-20% растворенного кремнезема обработку отливок прекращают и расплав заменяют свежим. Каждую порцию отливок после обработки в расплаве охлаждают в воде, на воздухе или в другом расплаве солей в зависимости от требуемой структуры и свойств металла, промывают в течение 5-10 мин в воде и сушат.

Ускорение в 1,1 раза процесса очистки отливок обнаружено уже при добавке 3,0% алюминия от массы раст1 1! (>09 7 4 норе нного кремне.зема. !!ри уззеличении количе ства алюминия свьнпе 3Z эффе кт от его действия непрерывно возрастает и достигает максимума примерно при

207. Al, при этом скорость очистки отливок возрастает в 2-5 раз в зависимости от концентрации растворенного в расплаве кремнезема. При добавке

257. алюминия скорости очистки отливок остается еще довольно высокой 10 (в 1,5-2 раза больше, чем без добавки алюминия), однако при 257 Al u более наблюдается заметное загущение расплава и возрастание в связи с этим выноса солей с отливками. Поэто- 15 му добавка алюминия свыше 257 нецелесообразна.

При чередовании операций обработки порции отливок и добавления алюминия обеспечиваются наиболее благоприят- 2р ные условия его усвоения расплавом, при этом скорость очистки в среднем в 1,5 раза вышее, а вынос расплава с отливками в 1,4 раза меньше по сравнению с введением всего необходимого g5 на процесс алюминия в исходный расплав.

На практике масса обрабатываемой в расплаве порции отливок составляет обычно 10-157 от массы расплава. В одном и том же расплаве очищается до 70-100 таких порций. Добавление алюминия после каждой такой порции, хотя и является оптимальным вариантом его усвоения, однако потребовало бы

35 значительных затрат времени на данную операцию. Поэтому для условий произ- водства целесообразно вводить алюминий 1-2 раза в смену, совмещая эту операцию с добавлением в ванну свеже40 го расплава солей для поддержания рабочего уровня расплава в ванне.

При очистке точного литья за смену в ванне обрабатывается такая масса

4 отливок, с которой в расплав вводится обычно 3-47 кремнезема. Таким об45 разом, алюминий следует вводить в карбонатную ванну каждый раз после растворения в ней 1,5-47 кремнезема или керамики (керамика на точном литье на 96-987. состоит из кремнезема).

В производственном процессе масса или концентрация растворенного в расплаве кремнезема контролируется химическим анализом на SiO или определя-55

2 ется по тоннажу очищаемых отливок и заранее известному среднему содержанию керамики на 1 т литья. Исходя из этих лепных, расечитьззз;зет<зя колпчест»о лобавляемого в расплав алнзмпния .

11овышение скорости очистки отливок за счет добавок алюминия наблюдается. как в число карбонатном расплаве, так и с присадками хлоридов и фторидов щелочных металлов. Применение изобретения не ограничивается только очисткой отливок от керамики, так как ускоряющее влияние алюминия проявляется также при очистке от формовочной массы и пригара отливок, полученных в песчаноглинистые и жидкостекольные формы на основе кремнезема.

Пример 1. В электродно-соляной ванне приготавливают 100 .кг расплава солей следующего состава, мас.7:

Карбонат натрия 85

Хлорид калия 10

Фторид натрия 5

При 900 С в расплаве порциями по

15 кг очищают от керамики точные стальные отливки повышенной сложности.

Время очистки каждой порции отливок

30 мин. На 1 т отливок до обработки в среднем было 20 кг остатков кера мики.

После обработки 10 порций отливок (150 кг литья), когда в расплав переходит 3 кг керамики или 37. к массе расплава, очистку прекращают . и в расплав вводят 90 r гранулированного алюминия (37 к массе керамики).

Затем снова обрабатывают 10 порций отливок, вводят 90 r алюминия и так чередуют операции до растворения в расплаве 16Х кремнезема или керамики, после чего расплав признан непригодным.

Пример 2. Обрабатывают отливки аналогично примеру 1, но алюминий добавляют в расплав по 600 r или по 20Х к массе растворенной керамики, выдержку отливок сокращают до 15 мин, а обработку порций заканчивают по достижении 207 керамики в расплаве.

Пример 3. Обрабатывают отливки аналогично примеру 1, но после обработки каждых 150 кг отливок в расплав вводят 750 r алюминия или 25Х к массе предварительно растворенной в нем керамики, а выдержку отливок сокращают до 20 мин. Обработку порций прекращают после растворения в расплаве 18Х керамики.

После очистки в карбонатном расплаве отливки во всех трех приме16097 ром 2 40 .50 мм, которые на 2 мин погружают в расплав, извлекают иэ него и после охлаждения определяют разницу в массе до и после обработки, отнесенную к площади поверхности образца.

Опыты проводят следующим образом.

В каждом иэ свежеприготовленных расплавов обрабатывают по 3 отливки

1! тI

10 угольник и 3 пластинки, определяя среднее значение скорости очистки и величину выноса солей.

Затем в каждом из расплавов растворяют до 3% керамики (для ускорения

15 опытов в расплав вводят керамику, отделенную от отливок), после чего в расплав третьей печи вводят 30 г гранулированного алюминия или 10% к массе растворенной керамики.

20 После этого определяют скорость очистки и величину выноса солей для всех расплавов. Далее вводят в каждый расплав еще по 3% керамики (всего по 6%), в расплав третьей

25 печи вводят 30 г алюминия, произво- дят замеры и так повторяют перечисленные операции через каждые 3% растворенной керамики до того момента, когда расплавы загущаются продукта3g ми реакции и теряют способность к интенсивной очистке отливок.

Результаты опытов сведены в таблицу.

Скорость очистки отливок в карбонатной ванне, г/мин

Концентрация растворенной в расплавах керамики, % к массе расплава

73

1,25 1,60 1,45

1,10 1,54

100

2,20

1,00 i 50 2,52

100

130

100

2,40

1,05 1,45

157

100

158

0 95 1 41 2,45

0,5 1,25 2,35

170

117

233

140

227

310

1,74

0,75

267

177

220

3 11 рах в зависимости от требуемой структуры и свойств металла охлаждают в воде, на воздухе или в другом расплаве солей, а затем э течение 5-10 мин промывают в воде и сушат.

Пример 4. В каждой иэ трех лабораторных печей приготовлено по

1 кг расплава. В первой печи расплав чистого карбоната натрия, во второй и третьей — расплавы с составом согласно примеру 1.

Рабочую температуру расплавов в пределах 920-930 С регулируют автоматически.

При проведении опытов определяют значения двух характеристик: скорость растворения керамики (г/мин) и величину выноса расплава (г/м ).

Для определения скорости очистки обрабатывают отливки "угольник поворотный" из стали 55Л массой 130 r, имеющую до очистки в среднем 16 г керамики. Окончание процесса очистки фиксируют методом акустической эмиссии, Количество удаленной с поверхности отливок керамики определяют путем их. взвешивания до обработки в расплаве и после нее. Перед BTopbIM взвешиванием отливки охлаждают, промывают в воде и сушат, Величину выноса солей определяют с помощью стальных пластинок размеВеличина выноса солей на образцах из карбонатной ванны, г/м2

1116097

Составитель С. Тепляков

Редактор А. Гулько Техред Ж.Кастепевич

Корректор И. МУска

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом,. предлагаемый способ позволяет в 2-5 раэ увеличить скорость удаления остатков формы с поверхности отливок, сократить тем самым продолжительность обработки 5 отливок в высокотемпературном карбоиатиомрасппаве и,следовательно,повысить производительность способа, увеличить срок службы технологической оснастки,практически исключить обезуглеро- 1о жив анне и коррозию поверхности отливок.

Заказ 6872/22 Тираж 899

Присутствие алюминия в расплаве в 1,5 раза уменьшает вынос солей с отливками по сравнению с известными способами, способствует экономии материалов, обеспечивает высокую работоспособность и жидкотекучесть расплава до растворения в нем 18-20Х кремнезема. Благодаря этому уменьшается количество простоев, связанных с доплавлением солей и сливом отработанных расплавов.