смесь для изготовления литейных стержней

Формула изобретения

Смесь для изготовления литейных стержней, включающая огнеупорный наполнитель - кварцевый песок и связующее, отличающаяся тем, что она содержит в качестве связующего раствор плотностью 1,2-1,3 г/см³ полистирола в толуоле при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Огнеупорный наполнитель	95-96
Раствор полистирола в толуоле	4-5

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению литейных стержней для алюминиевых отливок и тонкостенных отливок из чугуна.

Известно техническое решение, принятое заявителем за прототип (Формовочные материалы и смеси /С.П.Дорошенко, В.П.Авдокушин, К.Русин, И.Мацашек. - К.: Выща школа. 1990; Прага. СНЛТ, 1990. с.263), по которому стержневая смесь приготовляется из огнеупорного наполнителя и связующего - поливинилового спирта.

Данная смесь обладает хорошими прочностными свойствами (2,2-2,4 МПа на разрыв) и характеризуется хорошей выбиваемостью. Однако данная смесь обладает недостаточной противопригарной стойкостью, в особенности при литье чугунных отливок, а также имеет повышенную гигроскопичность, что приводит к разупрочнению готовых изделий из данной смеси при хранении.

Вышеупомянутые недостатки устраняются заявляемым изобретением, сущность которого заключается в следующем. Смесь для изготовления литейных стрежней, включающая огнеупорный наполнитель, например кварцевый песок, и связующее, содержит в качестве связующего раствор плотностью 1,2-1,3 г/см ³ полистирола в толуоле при следующем соотношении компонентов (в мас. ч.): огнеупорный наполнитель 95-96, раствор полистирола в толуоле 4-5.

Новым в заявленном техническом решении является то, что смесь для изготовления литейных стрежней в качестве связующего содержит раствор плотностью 1,2-1,3 г/см³ полистирола в толуоле в количестве 4-5 мас. ч.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения заключается в увеличении прочности смеси на разрыв в сухом состоянии до 2,5-2,9 МПа, полным отсутствием пригара на отливках из чугуна, идеальной выбиваемостью, поскольку после заливки металла полистирольное связующее выгорает, что приводит к полному разупрочнению смеси, а готовые изделия из смеси с полистирольным связующим при хранении не разупрочняются.

Плотность раствора полистирола в толуоле подбиралась эмпирическим путем. При плотности раствора полистирола в толуоле более 1,3 г/см³ затрудняется равномерное распределение связующего в огнеупорном наполнителе (например, кварцевом песке) при плотности раствора полистирола в толуоле менее 1,2 г/см³ повышается расход растворителя - толуола. Содержание огнеупорного наполнителя и связующего в смеси также подбиралось опытным путем. Меньше чем 4 мас.ч. связующего приводит к меньшей чем 2,4 МПа прочности смеси на разрыв и повышенной осыпаемости. Содержание связующего больше чем 5 мас.ч. приводит к незначительному увеличению прочности смеси на разрыв, но при этом увеличивается газотворность смеси. Таким образом, наиболее оптимальной является смесь с содержанием 95-96 мас.ч. огнеупорного наполнителя, в качестве которого может выступать кварцевый песок, и 4-5 мас.ч. раствора полистирола в толуоле.

Смесь для изготовления литейных стержней приготовляют следующим образом. Подготовленный кварцевый песок (промытый, просушенный и т.д.) в количестве 95-96 массовых частей смешивают с заранее подготовленным связующим раствором плотностью 1,2-1,3 г/см³ полистирола в толуоле в количестве 4-5 массовых частей в бегунах. Готовая смесь подается на стержневой участок для изготовления литейных стержней.

Характеристики заявленной смеси и смеси по прототипу представлены в таблице.

Таблица.
Показатель	Смесь с использованием полистирольного связующего	Смесь с поливиниловым спиртом в качестве связующего
Газопроницаемость	230-265	220-270
Прочность на разрыв после сушки при температуре 220-240°С, МПа	2,5-2,9	2,2-2,4
Прочность на разрыв после сушки при температуре 220-240°С и хранении 72 часа, МПа	2,5-2,9	1,5-2,0
Выбиваемость	после заливки смесь рассыпается	хорошая
Поверхность отливки (чугун)	без пригара	имеются следы пригара в тепловых узлах

В заявленной смеси в качестве связующего используется раствор полистирола, который можно приготавливать из использованной полистироловой упаковки с применением в качестве растворителя толуола, распространенного и недорогого растворителя, что делает данное связующее широкодоступным и недорогим материалом, удешевляющим стоимость смеси и решающим проблему утилизации полистироловой упаковки.

Использование предлагаемой смеси для изготовления стержней по сравнению с прототипом позволяет обеспечить ряд технико-экономических преимуществ:

- повышается прочность смеси после сушки;

- смесь не разупрочняется при хранении;

- полностью отсутствует пригар на чугунных отливках;

- после заливки и охлаждения металла смесь полностью разупрочняется;

- способствует утилизации полистироловых изделий.