RU2082537C1 - Suspension for manufacture of ceramic casting molds by casting models - Google Patents
Suspension for manufacture of ceramic casting molds by casting models Download PDFInfo
- Publication number
- RU2082537C1 RU2082537C1 RU94000882A RU94000882A RU2082537C1 RU 2082537 C1 RU2082537 C1 RU 2082537C1 RU 94000882 A RU94000882 A RU 94000882A RU 94000882 A RU94000882 A RU 94000882A RU 2082537 C1 RU2082537 C1 RU 2082537C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- ceramic
- mineral acid
- binder
- product
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению керамических форм в производстве литья по выплавляемым моделям. The invention relates to foundry, in particular to the production of ceramic molds in the production of investment casting.
Известны суспензии, приготовленные совмещенным и раздельным способами гидролиза, которые содержат кремнийорганическое связующее (этилсиликат, вода, спирт, минеральная кислота) и огнеупорный наполнитель (пылевидный кварц, шамот, электрокорунд, дистенсиллиманит, оплавленный кварц и др.), например, при следующем соотношении ингредиентов, мас. Suspensions are known prepared by combined and separate hydrolysis methods, which contain an organosilicon binder (ethyl silicate, water, alcohol, mineral acid) and a refractory filler (pulverized quartz, chamotte, electrocorundum, distensillimanite, fused silica, etc.), for example, in the following ratio of ingredients wt.
Этилсиликат 10-15
Вода 0,8-1,13
Спирт 17-22
Минеральная кислота 0,4-0,5
Огнеупорный наполнитель Остальное
(Литье по выплавляемым моделям. Инженерная монография./Под редакцией Я. И. Шкленника и В.А. Озерова. М. Машиностроение, 1971, с. 224-231).Ethyl silicate 10-15
Water 0.8-1.13
Alcohol 17-22
Mineral acid 0.4-0.5
Refractory filler
(Lost wax casting. Engineering monograph. / Edited by J. I. Shklennik and V. A. Ozerov. M. Mechanical Engineering, 1971, pp. 224-231).
Однако покрытие на основе данных суспензий склонно к образованию трещин и отслаиванию в процессе сушки, что приводит к снижению прочности оболочки после сушки как в воздушной, так и в воздушно-аммиачной среде. However, a coating based on these suspensions is prone to cracking and peeling during the drying process, which leads to a decrease in the strength of the shell after drying in both air and air-ammonia environments.
Наиболее близкой по составу к предлагаемой суспензии является суспензия, содержащая готовое кремнийорганическое связующее в виде гидролизованного раствора этилсиликата-40 в этиловом спирте марки ГС-20Э с добавкой минеральной кислоты (соляная, азотная, серная и др.) в количестве 0,3 мас. и огнеупорного наполнителя (пылевидный кварц, электрокорунд, плавленый кварц и др. ), например, суспензия имеет следующий состав, мас. The closest in composition to the proposed suspension is a suspension containing a ready-made silicone binder in the form of a hydrolyzed solution of ethyl silicate-40 in ethyl alcohol brand GS-20E with the addition of mineral acid (hydrochloric, nitric, sulfuric, etc.) in the amount of 0.3 wt. and refractory filler (pulverized silica, electrocorundum, fused silica, etc.), for example, the suspension has the following composition, wt.
Готовое кремнийорганическое связующее марки ГС-20Э 25-28
Минеральная кислота 0,2-0,3
Огнеупорный наполнитель Остальное
(Озеров В.А. и др. Изготовление форм по выплавляемым моделям с использованием готовых этилсиликатных связующих. Литейное производство, 1990, N 7, с. 18-20, прототип).Ready silicone binder grade GS-20E 25-28
Mineral acid 0.2-0.3
Refractory filler
(Ozerov V.A. et al. Lost wax casting using finished ethyl silicate binders. Foundry, 1990, No. 7, pp. 18-20, prototype).
Использование суспензий на готовом кремнийорганическом связующем позволяет снизить количество дефектов форм по трещинам в процессе сушки в условиях воздушно-аммиачной среды. The use of suspensions on the finished organosilicon binder can reduce the number of mold defects along cracks in the drying process in an air-ammonia environment.
Существенным недостатком этой суспензии является невысокая прочность форм, изготовленных в условиях воздушной сушки. Для ее отверждения необходимы строго контролируемая повышенная влажность (70-80%) воздушной среды и длительная сушка (4-5 ч) каждого слоя покрытия. A significant disadvantage of this suspension is the low strength of the molds made in air drying. For its curing, strictly controlled increased humidity (70-80%) of the air environment and long-term drying (4-5 hours) of each coating layer are required.
Из керамических форм сразу после сушки последнего слоя выплавлять модельный состав нельзя, так как происходит размыв керамики из-за недостаточного отверждения слоев покрытий, поэтому осуществляют выдержку готовых форм еще 12-15 ч. Это неэффективно в условиях серийного и массового производства. It is impossible to melt the model composition from ceramic forms immediately after drying of the last layer, since the ceramic is eroded due to insufficient curing of the coating layers, therefore, the finished forms are aged for another 12-15 hours. This is ineffective in serial and mass production.
Задача данного изобретения ускорение отверждения керамических форм с одновременным увеличением их прочности после сушки в воздушной среде в широком диапазоне предела значений относительной влажности воздуха (40-80%). The objective of the invention is to accelerate the curing of ceramic forms with a simultaneous increase in their strength after drying in air in a wide range of the limit values of relative humidity (40-80%).
Для решения указанной задачи суспензия, включающая кремнийорганическое связующее, минеральную кислоту, огнеупорный наполнитель, в качестве кремнийорганического связующего содержит продукт частичной переэтерификации олигоэтоксисилоксанов полиэтиленгликолями с их долей 1,0-2,0 мас. при следующем соотношении ингредиентов, мас. To solve this problem, a suspension comprising an organosilicon binder, mineral acid, a refractory filler, as an organosilicon binder, contains the product of partial transesterification of oligoethoxysiloxanes with polyethylene glycols with their share of 1.0-2.0 wt. in the following ratio of ingredients, wt.
Продукт частичной переэтерификации олигоэтоксисилоксанов полиэтиленгликолями 28,0-40,0
Минеральная кислота 0,45-0,65
Огнеупорный наполнитель Остальное
Таким образом, заявленное решение от известной суспензии (прототип) отличается наличием в качестве кремнийорганического связующего продукта частичной переэтерификации олигоэтоксисилоксанов полиэтиленгликолями с долей 1,0-2,0 мас. и новым соотношением ингредиентов, входящих в состав суспензии.Partial transesterification product of oligoethoxysiloxanes with polyethylene glycols 28.0-40.0
Mineral acid 0.45-0.65
Refractory filler
Thus, the claimed solution from the known suspension (prototype) is characterized by the presence, as an organosilicon binder, of the partial transesterification of oligoethoxysiloxanes with polyethylene glycols with a share of 1.0-2.0 wt. and a new ratio of ingredients that make up the suspension.
Ускорение отверждения слоев покрытий идет за счет интенсификации процесса гидролитической поликонденсации в присутствии активных химически связанных полиэтиленгликолевых групп, содержащихся в составе связующего. The acceleration of the curing of the coating layers is due to the intensification of the process of hydrolytic polycondensation in the presence of chemically active polyethylene glycol groups contained in the binder.
Продукт, содержащий полэтиленгликоли менее 1,0 мас. не дает положительного эффекта в ускорении отверждения оболочковых форм, так как содержит незначительное количество активных полиэтиленгликолевых групп в связующем, интенсифицирующих процесс гидролитической поликонденсации в процессе воздушной сушки слоев покрытий. Повышение содержания полиэтиленгликоля до более 2,0 мас. приводит к нарастанию вязкости связующего в процессе хранения, что ухудшает физико-механические свойства керамических форм (наличие трещин и снижение прочности). A product containing polyethylene glycols less than 1.0 wt. does not give a positive effect in accelerating the curing of shell forms, since it contains a small amount of active polyethylene glycol groups in the binder, intensifying the process of hydrolytic polycondensation in the process of air drying of the coating layers. The increase in the content of polyethylene glycol to more than 2.0 wt. leads to an increase in the viscosity of the binder during storage, which impairs the physical and mechanical properties of ceramic forms (the presence of cracks and a decrease in strength).
Оптимальное содержание полиэтиленгликоля в связующем должно быть в пределах 1,0-2,0 мас. The optimal content of polyethylene glycol in the binder should be in the range of 1.0-2.0 wt.
Использование продукта частичной переэтерификации олигоэтоксисилоксанов полиэтиленгликолями в суспензии менее 28,0 мас. не дает положительного эффекта по отверждению слоев покрытий, а повышение содержания его до более 40 мас. нецелесообразно, так как приводит к необходимости уменьшения содержания пылевидного огнеупорного материала для сохранения технологических свойств суспензии, что ведет к снижению прочности керамических форм. The use of the product of partial transesterification of oligoethoxysiloxanes with polyethylene glycols in a suspension of less than 28.0 wt. does not give a positive effect on the curing of the coating layers, and increasing its content to more than 40 wt. impractical, since it leads to the need to reduce the content of pulverized refractory material to maintain the technological properties of the suspension, which leads to a decrease in the strength of ceramic molds.
Следовательно, оптимальное содержание продукта частичной переэтерификации олигоэтоксисилоксанов полиэтиленгликолями в огнеупорной суспензии должно быть 28,0-40,0 мас. Therefore, the optimal content of the product of partial transesterification of oligoethoxysiloxanes with polyethylene glycols in a refractory suspension should be 28.0-40.0 wt.
Уменьшение содержания минеральной кислоты ниже 0,45 мас. не дает положительного эффекта по сокращению длительности сушки керамических форм на воздухе, так как приводит к расслаиванию (вспучиванию) лицевого слоя покрытия при нанесении второго слоя в процессе воздушной сушки. The decrease in the content of mineral acids below 0.45 wt. does not give a positive effect on reducing the drying time of ceramic forms in air, as it leads to delamination (swelling) of the front layer of the coating when applying the second layer in the process of air drying.
Увеличение содержания минеральной кислоты более 0,65 мас. ведет к образованию трещин при сушке покрытий и снижению прочности керамики. The increase in the content of mineral acid more than 0.65 wt. leads to the formation of cracks during drying of coatings and a decrease in the strength of ceramics.
Оптимальное содержание минеральной кислоты в суспензии должно быть 0,45-0,65 мас. The optimal content of mineral acid in the suspension should be 0.45-0.65 wt.
В качестве минеральной кислоты могут быть использованы серная, соляная и др. В качестве огнеупорного наполнителя пылевидный кварц, электрокорунд, шамот и др. Sulfuric, hydrochloric, etc. can be used as a mineral acid. Dust quartz, electrocorundum, chamotte, etc. are used as a refractory filler.
Кремнийорганическое связующее, в качестве которого предлагается продукт частичной переэтерификации олигоэтоксисилоксанов полиэтиленгликолями с долей 1,0-2,0 мас. представляет собой прозрачную жидкость с удельным весом 0,895-0,940 г/см3, общей структурной формулы:
HO[SiO1.7[(OCH2CH2)mOH]0,02-0,05 [OC2H5]0,58-0,55]OH,
где m 2-7.Organosilicon binder, which is proposed as the product of partial transesterification of oligoethoxysiloxanes with polyethylene glycols with a share of 1.0-2.0 wt. It is a transparent liquid with a specific gravity of 0.895-0.940 g / cm 3 , of the general structural formula:
HO [SiO 1.7 [(OCH 2 CH 2 ) m OH] 0.02-0.05 [OC 2 H 5 ] 0.58-0.55 ] OH,
where m 2-7.
Способ получения продукта заключается в последовательной каталитической переэтерификации этилсиликатов полиэтиленгликолями с дальнейшим гидролизом его водно-спиртовой смесью. The method of obtaining the product consists in sequential catalytic transesterification of ethyl silicates with polyethylene glycols with further hydrolysis of it with a water-alcohol mixture.
Пример 1. Предлагаемый состав суспензии готовили в установке мод. 661. Время перемешивания составляющих 50-60 мин. В качестве кремнийорганического связующего использовали продукт частичной переэтерификации олигоэтоксисилоксанов полиэтиленгликолями с их долей 0,5-3,0 мас. В бак установки заливали связующее, минеральную кислоту (азотная кислота), перемешивали 1-2 мин, затем вводили пылевидный огнеупорный наполнитель (пылевидный кварц). Вязкость суспензии для первого слоя покрытия 50-55 с, для последующих 30-35 с. Керамические формы готовили путем нанесения покрытий на модельный блок. Каждый слой покрытия сушили на воздухе при режимах:
Температура воздуха, oC 24-27
Относительная влажность воздуха, 40-80
Длительность отверждения, ч 1,2-2,0
Керамические формы прокаливали в опоках с опорным наполнителем в течение 8 ч при температуре 900-980oC. Заливку производили сталью 50Л.Example 1. The proposed composition of the suspension was prepared in the installation mod. 661. The mixing time of the components of 50-60 minutes As the organosilicon binder, the product of partial transesterification of oligoethoxysiloxanes with polyethylene glycols with their share of 0.5-3.0 wt. A binder, mineral acid (nitric acid) was poured into the installation tank, mixed for 1-2 minutes, then a dust-like refractory filler (dust-like quartz) was introduced. The viscosity of the suspension for the first coating layer is 50-55 s, for the next 30-35 s. Ceramic molds were prepared by coating the model block. Each coating layer was dried in air under the following conditions:
Air temperature, o C 24-27
Relative humidity 40-80
Duration of curing, h 1.2-2.0
Ceramic forms were calcined in flasks with support filler for 8 hours at a temperature of 900-980 o C. Filling was carried out with 50L steel.
Отливки визуальным осмотром контролировали на качество поверхности. Прочность формы определяли при статическом изгибе по общепринятой методике (НИИТавтопром. РТМ 37.002-0003-70). Контроль процесса отверждения форм осуществляли путем определения остаточной влажности в ней. Castings by visual inspection were monitored for surface quality. The shape strength was determined during static bending according to the generally accepted methodology (NIITavtoprom. RTM 37.002-0003-70). The control of the curing process of the forms was carried out by determining the residual moisture in it.
Склонность к растрескиванию при сушке оценивали в баллах по методике РТМ 37.002.0361-81. The tendency to cracking during drying was evaluated in points according to the RTM methodology 37.002.0361-81.
Для сравнения параллельно изготавливали формы по известным составам суспензий (прототипа и аналога). For comparison, forms were prepared in parallel using known suspension formulations (prototype and analogue).
Время сушки образцов и керамических форм, изготовленных из суспензии на готовом связующем марки ГС-20Э (прототип), составляло 5 ч каждого слоя и 15 ч последнего слоя покрытия при температуре воздуха 26-27oC и относительной влажности воздуха 80%
Время сушки образцов и керамических форм, изготовленных из суспензии на этилсиликатном связующем с органическим растворителем (аналог), составляло 2 ч каждого слоя при температуре воздуха 26-27oC и относительной влажности 60% Составы суспензий и физико-механические свойства керамических форм представлены в табл. 1 и 2.The drying time of samples and ceramic molds made of suspension on a finished binder grade GS-20E (prototype) was 5 hours of each layer and 15 hours of the last coating layer at an air temperature of 26-27 o C and a relative humidity of 80%
The drying time of samples and ceramic molds made from a suspension on an ethyl silicate binder with an organic solvent (analog) was 2 hours of each layer at an air temperature of 26-27 o C and a relative humidity of 60%. Suspension compositions and physicomechanical properties of ceramic forms are presented in Table . 1 and 2.
Как следует из табл. 1 и 2, оптимальными вариантами составов предлагаемой суспензии являются варианты 1-3. As follows from the table. 1 and 2, the optimal options for the compositions of the proposed suspension are options 1-3.
Длительность отверждения каждого слоя покрытия по сравнению с известным составом (прототипом) сокращена до 1-2 ч с одновременным увеличением прочности после сушки в воздушной среде в широком диапазоне значений относительной влажности воздуха, а по сравнению с этилсиликатным связующим (аналог) длительность отверждения каждого слоя покрытия сокращена до 1 ч при сохранении прочностных свойств керамики после сушки, при этом количество дефектов форм по растрескиванию покрытий уменьшается в 2 раза. The curing time of each coating layer in comparison with the known composition (prototype) is reduced to 1-2 hours with a simultaneous increase in strength after drying in air in a wide range of relative humidity, and, compared with ethyl silicate binder (analogue), the curing time of each coating layer reduced to 1 h while maintaining the strength properties of ceramics after drying, while the number of mold defects by coating cracking is reduced by 2 times.
Пример 2. Предлагаемую суспензию по оптимальному варианту 3 (табл. 1) следующего состава, мас. Example 2. The proposed suspension according to the best option 3 (table. 1) of the following composition, wt.
Продукт частичной переэтерификации олигоэтоксисилоксанов полиэтиленгликолями 4,0
Минеральная кислота 0,65
Огнеупорный наполнитель Остальное
готовили в установке мод. 661, но в качестве минеральной кислоты использовали соляную, а в качестве огнеупорного наполнителя электрокорунд, шамот, плавленый кварц.Partial transesterification product of oligoethoxysiloxanes with polyethylene glycols 4.0
Mineral acid 0.65
Refractory filler
prepared in the installation of the mod. 661, but hydrochloric acid, chamotte, fused silica were used as a mineral acid, hydrochloric acid, and as a refractory filler.
Сушка керамических покрытий производилась в воздушных условиях при следующих режимах:
Температура воздуха, oС 24-27
Относительная влажность воздуха, 607Ceramic coatings were dried in air under the following conditions:
Air temperature, o C 24-27
Relative humidity 607
Claims (1)
Минеральная кислота 0,45 0,65
Огнеупорный наполнитель ОстальноеPartial transesterification product of oligoethoxyloxanes with polyethylene glycols with a mass fraction of 1.0 2.0% 28.0 40.0
Mineral acid 0.45 0.65
Refractory filler
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94000882A RU2082537C1 (en) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | Suspension for manufacture of ceramic casting molds by casting models |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94000882A RU2082537C1 (en) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | Suspension for manufacture of ceramic casting molds by casting models |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94000882A RU94000882A (en) | 1995-08-27 |
| RU2082537C1 true RU2082537C1 (en) | 1997-06-27 |
Family
ID=20151341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94000882A RU2082537C1 (en) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | Suspension for manufacture of ceramic casting molds by casting models |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2082537C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673873C1 (en) * | 2017-12-25 | 2018-11-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Suspension for manufacture of easy-clean casting ceramic forms |
-
1994
- 1994-01-10 RU RU94000882A patent/RU2082537C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Озеров В.А. и др. Изготовление форм по выплавляемым моделям с использованием готовых этилсиликатных связующих. - Литейное производство, 1990, N 7, с. 18 - 20. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2673873C1 (en) * | 2017-12-25 | 2018-11-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | Suspension for manufacture of easy-clean casting ceramic forms |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3432312A (en) | Refractory mold composition and method | |
| CN87105530A (en) | Core for investment casting, method of manufacturing the same, and method of manufacturing investment casting mold containing the core therein | |
| US4769076A (en) | Binders for manufacture of precision casting molds | |
| RU2082537C1 (en) | Suspension for manufacture of ceramic casting molds by casting models | |
| US4213785A (en) | Hardening catalysts and alkali metal silicate compositions containing same | |
| US3489709A (en) | Silicate ester compositions | |
| JPH03291124A (en) | Manufacture of sand mold for casting | |
| US3309212A (en) | Manufacture of ceramic shapes or bodies | |
| US4080214A (en) | Binding medium and ceramic shell composition for a precision casting-mold | |
| US4212677A (en) | Molding sand mixture for the manufacture of molds and cores | |
| SU1102653A1 (en) | Antiburning coating for vacuum-film moulding | |
| JPH0663684A (en) | Production of ceramic core for casting | |
| RU2179492C1 (en) | Suspension for manufacturing ceramic casting molds and mold cores after investment patterns and a method for preparation thereof | |
| SU1256843A1 (en) | Complex solvent for ethylsilicate binder | |
| SU1045993A1 (en) | Suspension for making shell molds by investment pattern | |
| SU1502155A1 (en) | Composition for obtaining antistick coating on moulds and cores | |
| SU1304975A1 (en) | Suspension for manufacturing ceramic investemnt moulds | |
| SU1475758A1 (en) | Sand for manufacturing investment moulds | |
| SU850259A1 (en) | Pickup preventing coating for casting moulds | |
| SU1685589A1 (en) | Foundry sand for making moulds and cores | |
| SU599910A1 (en) | Solution for strengthening ceramic shell moulds | |
| SU825265A1 (en) | Self-setting pickup preventing coating for casting moulds and cores | |
| SU863141A1 (en) | Suspension for producing casting ceramic moulds made with use of investment patterns | |
| SU1310090A1 (en) | Suspension for making moulds by investment pattern | |
| SU1703084A1 (en) | Compound for manufacturing refractory shell in casting dental prostheses using the casting patterns |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100111 |