смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям

Формула изобретения

Смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, содержащая гипс, кварцевый песок и воду, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит каолинит и каолиновую вату при следующем соотношении компонентов, мас.%:

гипс	23,8-24,3
кварцевый песок	35,7-39,2
каолинит	4,2-4,5
каолиновая вата	5,5-7,1
вода	остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов смесей для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, преимущественно используемым при производстве ювелирных и художественных изделий из благородных и цветных металлов.

Известна смесь для приготовления литейных форм по выплавляемым моделям (см. Патент РФ №2105630, опубл. 27.02.98), включающая гипс, воду, обожженный кварцит, дигидрофосфат, в следующем соотношении компонентов, мас.%:

обожженный кварцит	52,0-57,0
гипс	15,0-20,0
дигидрофосфат	0,05-2,0
вода	остальное

Недостатком аналога является то, что применение кварцита в составе смеси приводит к значительному увеличению длительности процесса обжига смеси при изготовлении литейных форм по выплавляемым моделям, что требует дополнительных материальных затрат.

Наиболее близкой к предлагаемой смеси является широко применяемая в ювелирном производстве смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям (см. кн. Кестнер О,Е, Бираданьянц В,К, «Точное литье цветных сплавов в гипсовые и керамические формы», М, Машиностроение 1968 г., с.18), включающая гипс, воду, кварцевый песок, асбест, борную кислоту, при следующем содержании компонентов, мас.%:

кварцевый песок	28,5-42,8
гипс	21,4-35,7
асбест	5,7-7,1
борная кислота	0,7-1,4
вода	остальное

Смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, взятая в качестве прототипа, обладает рядом существенных недостатков. Во-первых, применение асбеста в качестве армирующей добавки не позволяет получить высокой прочности литейной формы, так как при прокаливании такой смеси при температуре выше 600°С асбест теряет армирующие свойства. Во-вторых, при вдыхании порошкообразного асбеста возникает опасность раковых заболеваний у работников, так как асбест является канцерогенным веществом. В-третьих, добавление борной кислоты в смесь в качестве замедлителя схватывания приводит к ее взаимодействию с модельным составом, что снижает чистоту поверхности отливок.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение текучести, жаростойкости и прочности смеси после прокалки, а также улучшение санитарно-гигиенических условий труда за счет использования в смеси неорганических природных материалов.

Решение технической задачи достигается тем, что в смесь для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям, содержащую гипс, кварцевый песок и воду, согласно изобретению дополнительно вводят в качестве замедлителя схватывания каолинит, а в качестве армирующей добавки - каолиновую вату, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

гипс	23,8-24,3
кварцевый песок	35,7-39,2
каолинит	4,2-4,5
каолиновая вата	5,5-7,1
вода	остальное

Данное техническое решение позволит повысить текучесть, жаростойкость и прочность смеси после прокалки, а также улучшить санитарно-гигиенические условия труда за счет использования в смеси неорганических природных материалов.

Каолинит представляет собой минерал (AI₂ O₃·2SiO₂·2H ₂O), имеющий твердость по шкале Мооса 2, плотность 2,6 г/см³ и высокую температуру плавления 1750°С. Ввод каолинита в состав смеси в качестве замедлителя схватывания повысит текучесть смеси и предупредит появление трещин во время процесса прокалки и улучшит качество поверхности литейной формы. Уменьшение содержания в смеси каолинита меньше 4,2 мас.% приводит к увеличению скорости затвердевания смеси, а увеличение содержания в смеси каолинита больше 4,5 мас.% приводит к образованию трещин при прокалке смеси и снижению качества ее поверхности.

Каолиновая вата является огнеупорным материалом высокотемпературной теплоизоляции, устойчива к вибрации, инертна к воде, водяному пару, маслам и кислотам, обладает высокими электроизоляционными показателями, малоизменяющимися с повышением температуры до 700-800°С, и не смачивается жидкими металлами. Благодаря этим свойствам добавление каолиновой ваты в смесь для изготовления литейных форм в качестве армирующего компонента повысит текучесть смеси, ее жаростойкость и прочность литейных форм после прокалки. Уменьшение содержания в смеси каолиновой ваты меньше 5,5 мас.% снизит жаростойкость смеси, а увеличение содержания больше 7,1 мас.% снизит прочность литейных форм после прокалки.

Показатели преимуществ предлагаемой смеси в зависимости от соотношения компонентов приведены в табл.1, 2.

Приготовление формовочной смеси осуществляют следующим образом.

Измельченную каолиновую вату замачивают в воде на 30-40 мин, а остальные составляющие (каолинит, гипс и кварцевый песок) перемешивают между собой. По истечении указанного времени разбухшую каолиновую вату перемешивают в воде специальным миксером в течение 2-5 мин, после чего вводят сухие компоненты (гипс, каолинит, кварцевый песок) и снова перемешивают до получения однородной массы. Готовую смесь заливают в опоку с установленным в нее модельным блоком. Для получения наилучшего качества литейной формы заливку опок проводят на вибрационном столе.

Готовые формы сушат при комнатной температуре в течение 8-12 часов, после чего проводят вытопку моделей при температуре 200-250°С с последующей прокалкой при температуре 600-650°С в течение 2-6 часов. Заливку металла осуществляют как в холодные, так и подогретые до 600°С формы.

Использование предлагаемой смеси для литейных форм по выплавляемым моделям позволит по сравнению с прототипом повысить текучесть, жаростойкость и прочность смеси после прокалки, а также улучшить санитарно-гигиенические условия труда за счет использования в смеси неорганических природных материалов и снизить количество бракованных форм.

Таблица 1 Составы смесей для изготовления литейных форм по выплавляемым моделям
Ингредиенты	Состав смеси, %
	Предлагаемые смеси				Смеси по прототипу
	1	2	3	4	5	6	7
Гипс	24,0	24,3	23,8	24,1	23,8	23,9	34,3
Каолинит	4,2	4,3	4,4	4,5	-	-	-
Песок кварцевый	35,7	35,7	35,7	35,7	29,1	34,5	41,5
Каолиновая вата	5,5	5,8	6	7,1	-	-	-
Асбест	-	-	-	-	5,8	6,5	7,0
Борная кислота	-	-	-	-	0,8	1,2	1,35
Вода	ост.	ост.	ост.	ост.	ост.	ост.	ост.

Таблица 2 Показатели смесей
Показатели		Предлагаемые смеси				Смеси по прототипу
		1	2	3	4	5	6	7
Текучесть по Саттарду, см		16,5	17,5	17,2	16,0	14	15,1	16
Срок схватываемости, мин		15	19	21	18	24,2	24,6	25,0
Прочность на сжатие, кг/см 2	до прокалки	2,4	5,7	4,2	7,3	2,3	2,4	2,25
	после прокалки в холодном состоянии	15	19	18	15	14,6	14,2	15
Величина брака, %		до 18	до 3	до 6	до 40	до 41	до 45	до 40
Опасность образования раковых заболеваний у обслуживающего персонала		нет	нет	нет	нет	есть	есть	есть