Смесь для изготовления водорастворимых стержней

Смесь для изготовления водорастворимых стержней

Реферат

Настоящее изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей для изготовления водорастворимых стержней.

Смесь для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида (техническая мочевина) широко используется в производстве точного литья благодаря высокой текучести в расплавленном состоянии, что в сочетании с малой усадкой позволяет получать сложные и тонкостенные модели или стержни методом свободной заливки расплава.

В частности, известна смесь для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида, содержащая нитрат калия, мас. %: нитрат калия - 10; карбамид - 90 (Иванов, В.Н. Литье по выплавляемым моделям: под общей ред. Я.И. Шкленника, В.А. Озерова / В.Н. Иванов, С.А. Казенов, Б.С. Курчман и др.// 3 изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1984. - 408 с.).

Наряду с такими приемлемыми характеристиками, как относительно низкая температура плавления, высокая жидкотекучесть, приемлемое качество поверхности модели или стержня, данная смесь (КбНк 90-10) обладает существенным недостатком, связанным с разложением карбамида при нагреве данной смеси, что приводит к интенсивному выделению токсичного аммиака. Кроме того, наличие гигроскопичной соли повышает способность готовых моделей или стержней поглощать влагу из окружающей среды, что наряду с токсичностью значительно ухудшает качество поверхности, повышает свободную линейную усадку, нарушая технологический режим литейного производства.

Наиболее близким к изобретению по составу является смесь для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида, содержащая галогенид аммония, а именно хлорид аммония или бромид аммония, при следующем соотношении компонентов, мас.%: галогенид аммония - 10-50; карбамид - 50-90 (SU 555966, МПК В22С 1/00 9/10. Смесь для изготовления водорастворимых стержней).

Наряду с приемлемыми характеристиками, как относительно низкие температура плавления, газовыделение аммиака при разложении карбамида и гигроскопичность, известная смесь обладает недостаточной прочностью, относительно высокой свободной линейной усадкой и не обеспечивает высокое качество поверхности модели.

Данную смесь принимаем в качестве прототипа.

Основной задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является разработка состава смеси для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида, обеспечивающего повышенную прочность, низкую свободную линейную усадку и высокое качество поверхности стержня.

Технический результат достигается тем, что смесь для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида, содержащая галогенид аммония, дополнительно содержит нитраты натрия (NaNO₃) и калия (KNO₃), при следующем соотношении компонентов (в масс.%): галогенид аммония 5-10; сумма компонентов NaNO₃ и KNO₃ 25-35; карбамид - остальное, при этом соотношение содержания нитрата натрия к нитрату калия составляет 0,81-0,83.

Общим для известного и заявляемого составов смесей для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида является наличие в смесях карбамида и галогенида аммония.

Отличие от смеси-прототипа заключается в дополнительном введении в заявляемую смесь нитратов натрия и калия, при этом соотношение содержания нитрата натрия к нитрату калия составляет 0,81-0,83.

Выбор граничных значений параметров компонентов, указанных в формуле изобретения, установлен опытным путем.

Содержание карбамида в предлагаемой смеси обусловлено обеспечением требуемой прочностью - не менее 16 МПа. Содержание галогенида аммония в указанных пределах обеспечивает выделение аммиака. Рациональное соотношение содержания нитрата натрия к нитрату калия в пределах 0,81-0,83 обеспечивает образование эвтектики из этих компонентов, что значительно снижает как температуру плавления, так и свободную линейную усадку, но при этом существенно повышается качество поверхности модели.

Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Дополнительное введение нитратов натрия и калия в состав смеси для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида, содержащей галогенид аммония, обеспечивает повышенную прочность, низкую свободную линейную усадку и высокое качество поверхности стержня.

Приготовление предлагаемой смеси для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида проводили следующим образом:

1) проводят сплавления нитратов калия и натрия в соотношении 0,81-0,83 с последующим размолом до порошкообразного состояния;

2) полученный порошок смешивают с гранулами карбамида и порошком галогеногелида аммония с последующим сплавлением до однородного состояния.

Для исследования технологических свойств, изготовленных из предлагаемой смеси стержней, определялись механическая прочность, температура плавления, свободная линейная усадка, а после изготовления отливки типа уголок из алюминиевого сплава, например АД31, исследовали качество внутренней поверхности.

Для сравнения в таблицах 1 и 2 приведены составы заявляемой смеси для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида, физико-химические свойства, а также качество внутренней поверхности в сравнении с известными смесями для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида.

Как видно из таблиц, заявляемая смесь с различным химическим составом в заявленном диапазоне соотношения компонентов (смеси №№2-4) по сравнению с известными, благодаря рациональному сочетанию в сплаве компонентов в указанном количественном соотношении, обладает оптимальной прочностью 16-18 МПа, более низкой свободной линейной усадкой 0,20-0,22 мкм и обеспечивает высокое качество поверхности получаемых изделий, с чистотой поверхности по R_a, 0,63-1,00 мкм.

Таким образом, применение заявляемой смеси для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида по сравнению с прототипом обеспечивает повышенную прочность, низкую свободную линейную усадку и высокое качество поверхности стержня.

Смесь для изготовления водорастворимых стержнейТаблица 1
№ п/п	Смесь	Химический состав смесей, массовая доля компонента, в масс.%
	карбамид	хлорид аммония	нитрат натрия	нитрат калия
1	с содержанием карбамида меньше 55%	50,0	10,0	18,0	22,0
2		55,0	10,0	15,8	19,2
3	заявляемая	62,5	7,5	13,5	16,5
4		70,0	5,0	11,3	13,7
5	с содержанием карбамида больше 70%	75,0	5,0	9,0	11,0

Таблица 2
№ п/п	Смесь	Прочность, МПа	Свободная линейная усадка, %	Чистота внутренней поверхности Ra, мкм	Газовыделение
1	с содержанием карбамида меньше 55%	19	0,24	1,25	-
2		18	0,22	1,00	-
3	заявляемая	17	0,21	0,63	-
4		16	0,20	0,63	-
5	с содержанием карбамида больше 70%	15	0,23	1,25	+

Смесь для изготовления водорастворимых стержней на основе карбамида, содержащая карбамид и галогенид аммония, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит нитрат натрия и нитрат калия, при этом компоненты взяты в следующих соотношениях, мас.%: галогенид аммония 5-10, сумма компонентов нитрата натрия и нитрата калия 25-35, карбамид - остальное, а соотношение содержания нитрата натрия к нитрату калия составляет 0,81-0,83.