CS196610B1 - Složený nosník s nízkým sdílením tepla mezi kovovými pásnicemi - Google Patents

Description

Vynález se týká kapalného pojivá pro přípravu obalových hmot k výrobě skořepin pro přesné lití kovových výrobků,

Skořepinové formy pro přesné lití jsou vyráběny namáčením modelové soustavy z vytavitelného materiálu, např. vosku, do kašovité obalové hmoty, která na modelové soustavě ulpívá a po nasypání keramickou drtí a usušení vytvoří jednu vrstvu licí skořepinové formy. Opakováním tohoto pochodu se ukládá jedna vrstva na druhou, až se dosáhne potřebné tloušťky stěny. Po vysušení a vytavení voskového modelu skořepina bezpečně snese namáhání při lití a chladnutí kovu.

Dobu potřebnou pro vyrobení skořepiny určuje jak známo především doba nutná k usušení jejích jednotlivých vrstev. Při volném sušení dosahuje doba nutná k sušení jednotlivých obalových vrstev řádově několika hodin. Pro urychlení výroby skořepinových forem se používají dva postupy, které zkracují sušící dobu. První způsob urychluje gelaci vazných solí SiO₂ intenzívním odpařením disperzního činidla, druhý využívá k tomuto účelu chemického vytvrzování.

Oba způsoby vyžadují rozdílné úpravy kapalného pojivá, jehož podstatnou část tvoří organické sloučeniny křemíku. V případě urychlování gelace vazných solí SiO₂ odpařováním disperzního činidla se přidávají v alkoholu rozpustné látky, které štěpí alkoxypoiysiloxany. Po vyprchání alkoholu dojde za přijímání vody z atmosféry ke štěpení organických sloučenin křemíku na koloidní SiO₂, který se ihned mění v gel. Tato přeměna probíhá poměrně v krátké době, takže zpravidla po jedné hodině je možno již klást novou obalovou vrstvu.

Chemický způsob tužení obalů čpavkem vytváří objemové vazné gely, které se při závěrečném sušení silně smršťují. Tím vzniká množství trhlinek, které citelně snižují ohybovou pevnost skořepiny. Snaha k odstranění tohoto nedostatku vedla k používání kapalného pojivá na bázi zhydrolyzovaných alkoholových roztoků alkoxypolysiloxanů, k nimž se přidává až 10 % látek urychlujících tuhnutí gelu SiO₂, např. kyseliny ortofosforečné. Pojivá na této bázi jsou však zatížena řadou nedostatků, např. rychlým osycháním obalové hmoty na hranách modelů, rychlou změnou vlastností pojivá, a tím i obalové hmoty, velkou citlivostí na podmínky při přípravě pojivá a krátkou životností.

Jiné kapalné pojivo, řešící problém snižování spotřeby času na sušení jednotlivých obalů, je připravováno na bázi nezhydrolyzovaných alkoxypolysiloxanů tím, že se k této základní látce přidává do 10 % hygroskopických kyslíkových sloučenin, popřípadě rozložitelných chloridů, schopných štěpit složky pojivá na kysličník křemičitý. I přes značný pokrok v úspoře doby nutné pro sušení, uvedené pojivo stále vyžaduje příliš dlouhé doby sušení na to, aby se na pracovištích vyrábějících skořepinové formy snížila rozpracovanost takovou měrou, která by dovolila ve stávajících výrobních prostorách pronikavě zvýšit výrobu.

Proto se často používají obalové hmoty, které se od sebe liší kapalnými pojivý. Kapalné pojivo na bázi hydrosolu SiO₂ se používá pro první obaly, které se suší, a další výztužné obaly obsahují pojivo s hydrolyticky štěpenými alkoxypolysiloxany, které se vyztužuje chemicky. Třebaže při používání těchto kombinací kapalných pojiv je pro sušení zapotřebí jen krátkých, řádově minutových intervalů, je tento systém vhodný jen pro zvláštní odlitky, a to pro svou komplikovanost, náročnost na pracovní obsluhu a potřebu zvláštního zařízení. Pro výrobu přesných odlitků běžné komerční jakosti je příliš nákladný.

Účelem vynálezu je odstranit výše uvedené nedostatky dosud používaných kapalných pojiv pro přípravu obalových hmot k výrobě licích skořepin.

Úkolem vynálezu je vytvořit kapalné pojivo, které by dosahovalo velké životnosti, vyžadovalo jen velmi krátkou sušící dobu mezi nanášením jednotlivých obalů a zaručovalo by nesníženou pevnost výsledné skořepiny.

Úkol je vyřešen kapalným pojivém podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 1 až 10 hmotnostních % z hmotnosti alkoxysiloxanů a alkoxypolysiloxanů silikonového oleje.

Silikonové oleje jsou při schnutí obalů, kdy probíhají dodatečné hydrolytické a kondenzační pochody, vestavěny spolu s makromolekulárními útvary, vzniklými kondenzací neúplně rozštěpených alkoxysiloxanů a alkoxypolysiloxanů, do vazného filmu. Jejich přítomnost ve vazném filmu snižuje jeho napadání kapalným pojivém při nanášení dalšího obalu. To umožňuje velmi podstatné zkrácení doby mezi nanášením dalších obalů, nutné pro bezporuchový průběh obalovacího procesu.

Další výhody a složení kapalného pojivá podle vynálezu vyplývají z následujících příkladů složení:

Příklad 1

400 ml etylsilikátu,

2,5 ml kyseliny sírové H₂SO₄, měrné hmotnosti 1,841,

0,1 ml kyseliny ortofosforečné H₃PO₄, měrné hmotnosti 1,65 až 1,7,

0,25 ml 85% kyseliny mravenčí HCOOH,

0,05 g 4-toluensulfonové kyseliny,

28,92 ml destilované vody,

578,4 ml etanolu denaturovaného benzínem a 1,7 ml silikonového oleje.

Hydrolýza alkoxysiloxanů, popřípadě jejich směsí s alkoxypolysiloxany, se provede tak, aby se z části vytvořily kondenzací vysokomolekulární alkoxypolysiloxany. Potom se přisadí látky, které působí jako polymerizační činidla a jsou schopny přestavět zrušením a novým vytvořením siloxanových vazeb (= Si-O-Si^) siloxanové kostry.

Jako polymerizační činidla mohou sloužit kyselina mravenčí, propionová, 4-toluensilfonová, šťavelová, jantarová a boritá. Rovněž se může použít kysličník boritý, bezvodý chlorid hlinitý, chlorid vápenatý, bor trifluorid, anhydrid kyseliny octové, ftalanhydrid, benzaldehyd. V podstatě lze použít jako polymerizační činidla hydrolyzační kyselé katalyzátory působící za normální teploty, jako je např. kyselina sírová, dusičná, chlorovodíková a fosforečná, popřípadě kyselina chlorohlinitá, které se připraví vedením suchého chlorovodíku do bezvodého benzénu nebo toluenu s bezvodým chloridem hlinitým.

Příklad 2

275 ml etylsilikátu,

0,75 ml kyseliny sírové H₂SO₄, měrné hmotnosti 1,841,

0,15 ml kyseliny ortofosforečné H₃PO₄, měrné hmotnosti 1,65 až 1,7,

1.5 g kyseliny šťavelové (COOH)₂,

1,15 ml etylestéru kyseliny borité B (C₂H₅O)₃, 22,0 ml destilované vody,

700 ml etanolu denaturovaného benzínem a

10.5 ml silikonového oleje.

V tomto případě se hydrolýza provede tak, že se dosáhne rozštěpení veškerých alkoxysiloxanů i polysiloxanů a v soustavě se objeví voda. Poté se přidají spolu s polymerizačními činidly látky schopné polymerizace, které jsou tvořeny alkylsiloxany, alkylalkoxysilany, alkyldisiloxany nebo alkylalkodisiloxany, popřípadě již do určité míry polymerizovanými alkylsiloxany. Poslední uvedené látky jsou běžně známy pod názvem silikonové oleje. Množství použitých polymerizačních činidel se s výhodou pohybuje mezi 1 až 10 % hmotnostními z hmotnosti hydrolyticky nerozložených alkoxysiloxanů a alkoxypolysiloxanů.

Z pojivá podle vynálezu připraveného podle některého z příkladů se vmícháním křemenné moučky získá obalová hmota vhodná pro výrobu skořepinových forem. Namáčením soustavy modelů, tzv. stromečků, do této obalové hmoty vzniká keramický obal. Během sušení tohoto obalu se odpařuje disperzní prostředí kapalného pojivá, např. alkohol denaturovaný benzínem. Dochází ke gelaci spojováním produktů hydrolýzy alkoxysiloxanů a po zvýšení koncentrace polymerizačního činidla dojde k polymerizačním děním a k rychlému ztuhnutí pojivá. Při sušení v sušicí atmosféře o teplotě 26 až 28 °C s relativní vlhkostí 70 až 80 % je možno nanášet několikrát jednotlivé obaly po krátké době sušení zhruba po 25 až 50 s, aniž by tím došlo k rozrušení předchozího obalu. Děje výše popsané pak probíhají dále za spolupůsobení vzdušné vlhkosti. Po usušení celé skořepinové formy v nepohyblivé atmosféře, což trvá asi 7 hodin, se skořepinová forma dále zpracuje. To je odstraní se voskový model v áutoklávu vytavením horkou párou pod tlakem. Pak následuje zaformování takto připravených skořepin do žíhacích. rámů. Po jejich vypálení za teploty kolem 900 °C dojde k lití roztavených kovů do ještě žhavých skořepinových forem. Tímto způsobem se lijí i velmi tvarově složité odlitky téměř ze všech kovů a jejich slitin, a to s velmi dobrou přesností a hladkostí povrchu, která vyhovuje všem výrobním požadavkům.

Claims (2)

1. Kapalné pojivo pro přípravu obalových hmot k výrobě skořepin pro přesné lití, získané neúplným hydrolytickým rozštěpením 80 až 95 hmotnostních'% alkoxysiloxanů, popřípadě směsí alkoxysiloxanů s alkoxypolysiloxany, obsahující 1 až
2. 2,5 hmotnostních % polymerizačních a hydrolyzačních kyselých katalyzátorů tvořených kyselí nou sírovou, fosforečnou, chlorovodíkovou a chlo rohlinitou, vyznačující se tím, že dále obsahuj 1 až 10 hmotnostních % z hmotnosti alkoxysilo xanů a alkoxypolysiloxanů silikonového oleje.