CS218263B1

CS218263B1 - Additive to foundry self-curing molding and core mixes

Info

Publication number: CS218263B1
Application number: CS545480A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ulrich; Jiri Kristek
Original assignee: Jiri Ulrich; Jiri Kristek
Priority date: 1980-08-07
Filing date: 1980-08-07
Publication date: 1983-02-25

Abstract

Přísada do slévárenských samotvrdnoucích formovacích a jádrových směsí s vodním sklem· v množství 1,2 až 4,0· % hmot. jako pojivém >a s kapalnými tvrdidly na bázi 'Organických esterů. Podstata řešení spočívá v tom, že přísada obsahuje dále amorfní práškový kysličník křemičitý, jehož střední průměr částic je v rozmezí 1.10"7 až 2.1O~4 * * a je Obsažena ve směsi v množství 0,2 až 5,0 % hmotnostních.Additive for foundry self-hardening molding and core mixtures with water glass in an amount of 1.2 to 4.0% by weight as a binder and with liquid hardeners based on organic esters. The essence of the solution lies in the fact that the additive further contains amorphous powdered silicon dioxide, the average particle diameter of which is in the range of 1.10"7 to 2.10~4 * * and is contained in the mixture in an amount of 0.2 to 5.0% by weight.

Description

Vynález se 'týká přísady do slévárenské samotvrdnouicí formovací a jádrové směsi obsahující jako pojivo vodní sklo a jako tvrdidlo kapalné organické látky, například na bázi esterů glycerinu nebo glykolů nebo derivátů glyosalu.The invention relates to an additive for a foundry self-hardening molding and core mixture containing water glass as a binder and liquid organic substances as a hardener, for example based on glycerin esters or glycols or glyosal derivatives.

Na použití samotvrdnoucích směsí jsou založeny perspektivní slévárenské technologie výroby forem a jader, vedoucí ke zvýšení produktivity výroby odlitků, snížení pracnosti, odstranění namáhavé práce a snížení nároků na kvalifikaci pracovníků. Samotvrdnoucí směsi odstraňují nutnost sušení forem a; jader a rozšiřují oblast použitelnosti lití na syrovo. Nejrozšířenější sámotvrdnoiucí směsi obsahují jako pojivo vodní sklo, jehož výhodou je nízká cena, hygienická nezávadnost při formování a odlévání. Jako nejvýhodnější kapalná tvrdidla vodního skla jsou používány některé organické látky, jako jsou estery, například acetáty glycerinu a glykolů nebo deriváty glyoxalu. Směsi obsahující tato tvrdidla poskytují formy a jádra o* vysokých pevnostech po vytvrzení, rychlost vytvrzování je reprodukovatelná a snadno řiditelná.The use of self-hardening mixtures is the basis for promising foundry technologies for the production of molds and cores, leading to increased productivity in casting production, reduced labor, the elimination of strenuous work and reduced requirements for worker qualifications. Self-hardening mixtures eliminate the need to dry molds and cores and expand the scope of application of raw casting. The most widely used self-hardening mixtures contain water glass as a binder, the advantage of which is low price, hygienic safety during molding and casting. Some organic substances are used as the most preferred liquid hardeners of water glass, such as esters, for example, acetates of glycerin and glycols or derivatives of glyoxal. Mixtures containing these hardeners provide molds and cores with high strengths after hardening, the hardening rate is reproducible and easily controllable.

Nevýhodou stávajících směsí s vodním sklem a kapalnými tvrdidly je relativně nižší pevnost jader a forem při vyjímání z jaderníků ve vztahu ke konečné pevnosti, kterod jádro získá vyschnutím nai vzduchu. Tím se zhoršuje rozpadovost směsí, neboť obsah vodního skla je nutno· volit vzhledem k požadované manipulační pevnosti jádra a formy v syrovém nevyschlém stavu <a ne tedy dle hodnot konečné pevnosti jader, které by umožnily používat značně nižší obsahy vodního· skla. Další nevýhodou dosud používaných směsí s vodním sklem a, kapalnými tvrdidly je vysoký sklon jader a forem, vyjmutých z modelového zařízení a jaderníku, k deformaci za obyčejných laboratorních teplot. K deformacích dochází i při jinak dostatečně vysoké pevnosti forem a jader, která se pak může projevit ztrátou rozměrů a přesnosti jádra a formy. Při odlévání se účínikem teploty a pnutí ve formě nebo jádru silně zvyšuje náchylnost stávajících směsí k deformacím, což má vliv na kvalitu odlitků a výskyt řady potíží a vad, především při odlévání větších a hmotnějších odlitků.The disadvantage of existing mixtures with water glass and liquid hardeners is the relatively lower strength of the cores and molds when removed from the core boxes in relation to the final strength that the core will gain by drying in air. This worsens the disintegration of the mixtures, since the water glass content must be selected with respect to the required handling strength of the core and mold in the raw, undried state and not according to the values of the final strength of the cores, which would allow the use of significantly lower water glass contents. Another disadvantage of the mixtures used so far with water glass and liquid hardeners is the high tendency of the cores and molds, removed from the model device and core box, to deform at ordinary laboratory temperatures. Deformations occur even with otherwise sufficiently high strength of the molds and cores, which can then be manifested in a loss of dimensions and accuracy of the core and mold. During casting, the effects of temperature and stress in the mold or core greatly increase the susceptibility of existing mixtures to deformation, which affects the quality of castings and the occurrence of a number of problems and defects, especially when casting larger and heavier castings.

Dále je známo použití práškového kysličníku křemičitého pro zvyšování viskozity pryskyřic nebo úpravu Teologických vlastností suspenzí. Např. čs. ΑΌ 111250 uvádí použití do 5 % hmot. aktivního kysličníku křemičitého do tekutých směsí pro výrobu fdrem a jader pro přesné odlévání.Furthermore, the use of powdered silicon dioxide for increasing the viscosity of resins or adjusting the rheological properties of suspensions is known. For example, Czechoslovak Patent No. ΑΌ 111250 states the use of up to 5% by weight of active silicon dioxide in liquid mixtures for the production of molds and cores for precision casting.

Nevýhody dosavadních samotvrdnoucích formovacích a jádrových směsí s vodním sklem a kapalnými tvrdidly odstraňuje přísada podle vynálezu, jehož podstatá spočívá v tom, žs je tvořena práškovým amorfním kysličníkem' křemičitým o Středním průměru částic v rozmezí 1.10^-7 až 2.10Γ⁴metru a je ve směsi obsažena v množství 0,2 až 5 % hmot. z celkové hmotnosti formovací a jádrové směsi.The disadvantages of the existing self-hardening molding and core mixtures with water glass and liquid hardeners are eliminated by the additive according to the invention, the essence of which is that it is formed by powdered amorphous silicon dioxide with a mean particle diameter in the range of 1.10 ^-7 to 2.10 ^{Γ 4} meters and is contained in the mixture in an amount of 0.2 to 5% by weight of the total weight of the molding and core mixture.

Jako přísady dle vynálezu lze s výhodou použít úlet z výroby krystalického křemíku, který je tvořen izotropními kulovými částicemi amorfního práškového kysličníku křemičitého o velikosti 0,2 až 2 mikrometru, seskupenými v pevném stavu v porézní aglomeráty o velikosti až 50 mikrometrů. Specifický povrch je 20 až 30 m^a/g, minimální obsah Si02 90 %, žáruvzdornost 1680 °C.As additives according to the invention, it is advantageous to use fly ash from the production of crystalline silicon, which is formed by isotropic spherical particles of amorphous powdered silicon dioxide with a size of 0.2 to 2 micrometers, grouped in the solid state into porous agglomerates with a size of up to 50 micrometers. The specific surface is 20 to 30 m ^a /g, the minimum SiO2 content is 90%, the heat resistance is 1680 °C.

Použitím přísady do uvedených samotvrdnouicích směsí se dosáhne řady výhod. Rychlost vytvrzování a pevnosti jader v okamžiku vyjímání z jaderníku se zvyšují aniž by se zkrátila životnost směsi. To umožní snížit obsah vodního skla až na 2 % ve směsi. Tím se zlepší rozpadovost jader po odlití a sníží náklady na čištění odlitků. Zvýšená rychlost vytvrzování a pevnosti jader v okamžizaformováním a vyjmutím jádra z jaderníku, produktivita výroby jader a forem se podstatně zvyšuje. Další podstatnou výhodou je zvýšení odolnosti k deformacím forem a jader za studená a po zalití taveninou kovu. Přísada tak zlepšuje rozměrovou přesnost odlitků, zamezuje vzniku vad, vyboulenin a deformací. Umožňuje rozšířit použitelnost směsí s kapalnými tvrdidly i pro hmotnější a silnostěnější odlitky a složitější formy a jádra, při současném snížení ceny směsi a zvýšení její rozpadovosti.Using the additive in the above self-hardening mixtures achieves a number of advantages. The hardening speed and strength of the cores at the moment of removal from the core box are increased without shortening the service life of the mixture. This will allow reducing the water glass content to up to 2% in the mixture. This will improve the disintegration of the cores after casting and reduce the costs of cleaning the castings. The increased hardening speed and strength of the cores at the moment of forming and removing the core from the core box, the productivity of the production of cores and molds is significantly increased. Another significant advantage is the increase in the resistance to deformation of molds and cores during cold working and after pouring with molten metal. The additive thus improves the dimensional accuracy of castings, prevents the formation of defects, bulges and deformations. It allows expanding the applicability of mixtures with liquid hardeners even for heavier and thicker-walled castings and more complex molds and cores, while simultaneously reducing the price of the mixture and increasing its disintegration.

Účinek přísady vzrůstá s jejím rostoucím· obsahem ve směsi. Obvykle dostatečný obsah přísady dle vynálezu ve slévárenských směsích je 1 % z hmotnosti směsi.The effect of the additive increases with its increasing content in the mixture. Usually, a sufficient content of the additive according to the invention in foundry mixtures is 1% by weight of the mixture.

Přísada je použitelná do směsí, obsahujících všechny druhy vodního skla lišících se modulem, hustotou a reaktivitou. Rovněž je účinná při použití různých typů kapalných tvrdidel s odlišnou chemickou povahou •a rychlostí vytvrzování. Směsi obsahující přísadu dle vynálezu jsou použitelné při odlévání oceli, litiny i barevných a lehkých slitin.The additive is applicable to mixtures containing all types of water glass differing in modulus, density and reactivity. It is also effective when using various types of liquid hardeners with different chemical nature and curing speed. Mixtures containing the additive according to the invention are applicable in casting steel, cast iron and non-ferrous and light alloys.

Při praktickém použití přísady je výhodné vsadit ji do písku, pak přidat tvrdidlo, vodní sklo a případně vodu. Vyzkoušeno s kladnými výsledky je také rozmíchání přísady ve vodním; skle, což lze však s výhodou uplatnit pouze při krátkých dobách skladování směsi vodního skla a přísady, kdy se neprojeví zvýšení viskozity vodního skla účinkem přísady.In practical use of the additive, it is advantageous to embed it in sand, then add hardener, water glass and possibly water. Mixing the additive in water glass has also been tested with positive results, but this can only be advantageously applied for short periods of storage of the mixture of water glass and additive, when the increase in the viscosity of the water glass due to the effect of the additive does not occur.

Příkladné použití přísady dle vynálezu je uvedeno v následujících příkladech, uvádějící i účinek přísady ve srovnání se známými směsmi.Exemplary use of the additive according to the invention is given in the following examples, also showing the effect of the additive in comparison with known mixtures.

Příklad 1Example 1

Složení směsi v hmotnostních dílech Mixture composition in parts by weight •směs s přísadou dle vynálezu •mixture with the additive according to the invention známá směs known mixture křemenný písek o velikosti středního zrna 0,36 mm quartz sand with a medium grain size of 0.36 mm 95 95 96 96 vodní sklo o modulu 2,3 a hustotě 5f) °Bé water glass with modulus 2.3 and density 5f) °Bé 3,0 3.0 3,0 3.0 tvrdidlo na bázi diacetátu a triacetátu glycerinu hardener based on glycerin diacetate and triacetate 0,3 0.3 0,3 0.3 přísada amorfního práškového kysličníku křemičitého o spec. povrchu 27 m²/g amorphous powder silica additive with a specific surface area of 27 m ² /g 1,0 1.0 voda water 0,7 0.7 0,7 0.7

Pevnost v tlaku v MPa u standardních válečků vy tvrzených v jaderníkuCompressive strength in MPa for standard core-hardened rollers

Za doibu vytvrzování v h:After curing in h:

0,5 0.5 0,8 0.8 0,3 0.3 1,0 1.0 2,2 2.2 1,3 1.3 4,0 4.0 2,8 2.8 1,8 1.8 Doba zpracovatelnosti směsi v min. Workability time of the mixture in min. 10 až 12 10 to 12 12 až 14 12 to 14 Doba do destrukce při zatížení 0,3 MPa Time to failure at a load of 0.3 MPa 4,0 4.0 0,8 0.8 a teplotě 1000 °C v minutách Teplota v ⁰ C při níž dosáhne váleček při zatížení 0,2 MPa deformace 3 % and a temperature of 1000 °C in minutes Temperature at ⁰ C at which the roller reaches a deformation of 3% under a load of 0.2 MPa 640 640 580 580 Příklad 2 Example 2 Složení směsi v hmotnostních dílech Mixture composition in parts by weight směs s přísadou mixture with additive známá směs known mixture dle vynálezu according to the invention křemenný písek o velikosti středního zrna 0,36 mm quartz sand with a medium grain size of 0.36 mm 96,3 96.3 97,5 97.5 vodní sklo o modulu 2,2, 50 °Bé water glass with a modulus of 2.2, 50 °Bé 12,0 12.0 2,0 2.0 tvrdidlo na bázi diacetátu a triacetátu glycerinu hardener based on glycerin diacetate and triacetate 0,2 0.2 0,2 0.2 přísada amorfního práškového kysličníku křemičitého o spec. povrchu 27 m²/g amorphous powder silica additive with a specific surface area of 27 m ² /g 1,2 1.2 · · voda water 0,3 0.3 0,3 0.3 Pevnost v tlaku v MPa u standardních válečků vytvrzených v Compressive strength in MPa for standard rollers hardened in jaderníku nucleus za dobu vytvr- during the curing period zování v h: 0,5 setting in h: 0.5 0,7 0.7 0,2 0.2 1,0 1.0 1,4 1.4 0,8 0.8 4,0 4.0 1,8 1.8 1,3 1.3 Doba do destrukce při zatížení 0,3 MPa a teplotě 1000 °C v minutách Time to failure at a load of 0.3 MPa and a temperature of 1000 °C in minutes 5,0 5.0 2,0 2.0 Příklad 3 Example 3 Složení směsi v hmotnostních dílech Mixture composition in parts by weight směs s přísadou mixture with additive známá směs known mixture dle vynálezu according to the invention křemenný písek o velikosti středního zrna 0,36 mm quartz sand with a medium grain size of 0.36 mm 96,0 96.0 96,4 96.4 vodní sklo o koagulačním prahu 4,4 % NazO water glass with coagulation threshold 4.4% Na2O 2,5 2.5 3,0 3.0 triaceťát glycerinu glycerin triacetate 0,25 0.25 0,3 0.3 přísada amorfního práškového kyslič- amorphous powder oxide additive 1,0 1.0 — — niku křemičitého o spec. povrchu 21 m²/g silica with a specific surface area of 21 m ² /g voda water 0,25 0.25 0,3 0.3 Pevnost v tlaku v MPa u standardních válečků vytvrzených v Compressive strength in MPa for standard rollers hardened in jaderníku nucleus za dobu vytvr- during the curing period zování v h.: in h.: 0,5 0.5 0,8 0.8 0,1 0.1 1,0 1.0 1,2 1.2 0,7 0.7 4,0 4.0 1,8 1.8 1,4 1.4 Doba do destrukce při zatížení 0,3 MPa a teplotě 1000· °C v minutách Time to failure at a load of 0.3 MPa and a temperature of 1000 °C in minutes 5,0 5.0 1,0 1.0 Teplota, při klferé dosáhne váleček při zatížení 0,2 MPa deformace 3 % Temperature, when the roller reaches a deformation of 3% under a load of 0.2 MPa 620 620 570 570

PřikládáAttached

Složení směsi v hmotnostních dílech směs s přísadou známá směs dle vynálezuComposition of the mixture in parts by weight mixture with additive known mixture according to the invention

křemenný písek o velikosti středního medium-sized quartz sand 95,1 95.1 96,1 96.1 zrna 0,36 mm grain 0.36 mm vodní sklo o modulu 2,3 a hustotě 50°Bé water glass with a modulus of 2.3 and a density of 50°Bé 3,0 3.0 3,0 3.0 METYLGLYOXAL METHYLGLYOXAL 0,9 0.9 0,9 0.9 přísada amorfního práškového kysličníku křemičitého o spec. povrchu 2ll m²/g amorphous powder silica additive with a specific surface area of 2ll m ² /g 1,0 1.0 Pevnost v tlaku u standardních válečků v MPa za 24 hodin Compressive strength of standard rollers in MPa in 24 hours i3,5 i3.5 2,5 2.5 Doba do destrukce při zatížení 0,3 MPa a teplotě 1000· °C v minutách Time to failure at a load of 0.3 MPa and a temperature of 1000 °C in minutes 2,0 2.0 0,6 0.6 Teplota, při které dosáhne váleček při zatížení 0,2 MPa deformace 3 % Temperature at which a roller reaches 3% deformation under a load of 0.2 MPa 560 560 500 500

Příklad 5Example 5

Složení směsi v hmotnostních dílechComposition of the mixture in parts by weight

Tříděné lupkové ostřivo Graded shale gravel 93,2 93.2 vodní sklo o modulu 2,3 a hus- water glass with a modulus of 2.3 and a density of 3,0 3.0 totě 90 °Bé this is 90 °Bé Tvrdidlo na bázi diacetátu Diacetate-based hardener 0,3 0.3 a triaoetátu glycerinu and glycerin triacetate Přísada amorfního práškového Amorphous powder additive 0,8 0.8 kysličníku křemičitého o spe- silicon dioxide of spe- cifickém povrchu 27 m²/g 27 ^m2 /g voda water 0,7 0.7

pRedmétsubject

Claims

Additive to foundry self-hardening molding and core mixtures with water glass in an amount of 1.2 to 4.0% by weight as binder and liquid hardeners based on organic esters, such as glycerine acetates or glycol derivatives based on glyoxal derivatives, such as the reaction product of glyoxal and acetone in an alkaline alkali environment in an amount of 0.1 to 1.0% by weight of the unreacted product, based on the content of the mixture, characterized in that it contains amorphous powdered silica with a mean particle diameter in the range of 1.10 ^-7 to 2.10 ^-4 m. it is present in the mixture in an amount of 0.2 to 5% by weight.