SU1764760A1 - Смесь дл изготовлени стержней в нагреваемой оснастке - Google Patents

Description

1

4846041/02 21.05.90

30.09.92. Бюл. № 36

Белорусский политехнический институт Д.М.Кукуй, Н.Д.Мыльникова, С.Д.Тепл - ков и Т.А.Майорова

(56)Авторское свидетельство СССР № 1694306,кл. В 22 С 1/18, 1989.

(54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ В НАГРЕВАЕМОЙ ОСНАСТКЕ

(57)Использование: игобретение относитс  к литейному производству, а именно, к составам смесей дл  изготовлени  литейных

стержней в нагреваемой оснастке. Сущность изобретени : заключаетс  в использовании дл  получени  стержней песчаной смеси с модифицированным водорастворимым органическим соединением с спиртовыми группировками, в качестве которого используют ксилит или ксилитан, жидким стеклом. Смесь, согласно изобретени , с модифицированными жидкостекольным св зующим позволит снизить трудоемкость финишных операций и себестоимость лить  и улучшить санитарно-гигиенические услови  труда в литейном цехе.

Изобретение относитс  к литейному производству и может быть использовано дл  изготовлени  стержней в нагреваемой оснастке.

Известен технологический процесс изготовлени  песчаных стержней в нагреваемой оснастке с смол ными св зующими, в частности с фенолоспиртом (Прос ник Г.В., Бобр ков Г.И. и др. Изготовление стержней по нагреваемой оснастке. М.: - Машиностроение , 1970 - 216с.). Используютс  смеси следующего состава, мас.%: песок кварцевый - 100; 20% раствор мочевины в фенолоспирте - 2-4 (сверх 100). Указанна  смесь в отвержденном состо нии достигает прочности на разрыв 1,5-3,0 МПа. Носителем трех функциональных групп, необходимых дл  образовани  жесткой трехмерной структуры смолы,  вл етс  фенол (Бобр ков Г.И., Клебанов Н.С. Новый способ изготовлени  литейных стержней. Мн: Беларусь, 1968-48с.). Стоимость св зующего ФПР-24 (ТУ6-05- 1785-83) около 500 рублей за тонну , оно относитс  к разр ду дефицитных материалов. При отверждении в гор чих

 щиках и при заливке металлом св зующее выдел ет в атмосферу цеха токсичные газы содержащие фенол и аммиак. Кроме того, смеси с фенолоспиртом имеют низкую термостойкость , что приводит к увеличению брака отливок (просечки, засоры и др.).

Известен также технологический процесс изготовлени  стержней в гор чих  щиках с использованием жидкого стекла, внеактоклавно модифицированного 10% тринатрийфосфата, при расходе св зующего 3-4 мае.ч. на 100 мас.ч. песка (пат. ГДР № 158090, кл. В 22 С 1/18, опубл.1982). Указанна  смесь нетоксична, недефицитна и сравнительно дешева. Однако, практическому использованию ее в литейных цехах мешает такой недостаток, как низка  прочность в отвержденном состо нии, высока  хрупкость.

Наиболее близким к описываемому техническому решению  вл етс  известное техническое решение по авт. св. № 1694306.

Согласно прототипу достигаетс  определенное упрочнение стержней после их отсл

С

vj

Os

4

2

О

верждени  в нагреваемой оснастке. Однако , с точки зрени  качества стержней желательно дальнейшее повышение достигнутой степени упрочн ющего эффекта.

Цель изобретени  - повышение физико- механических свойств стержней.

Согласно за вленному решению предлагаетс  смесь, содержаща  огнеупорный зернистый материал и жидкостекольное св зующее - продукт автоклавного модифицировани  жидкого стекла 0,2-0,6 мае. % водорастворимого органического соединени  с спиртовыми группировками, отличающа с  тем, что в качестве водорастворимого органического соединени  с спиртовыми группировками в продукте автоклавного модифицировани  жидкого стекла используют ксилит или ксилитан - технический продукт на основе ксилита с примес ми шестиатомных спиртов в виде сорбита, маннита и дуль- цита, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Огнеупорный зернистый материал на основе кремнезема96,0-97,0

П роду кт а вто кла в- ного модифицировани  жидкого стекла ксилитом или ксили- таном - техническим продуктом на основе ксилита с примес ми шестиатомных спиртов в виде сорбита,

маннита и дульцита3,0-4,0

При этом используют жидкостекольное св зующее с силикатным модулем 2,6-3,1 и плотностью 1410-1430 кг/м .

Так же, как и в известном техническом решении - прототипе, в за вл емом решении достигаетс  упрочнение стержней, полученных в нагреваемой оснастке. Однако, за счет использовани  в качестве модификаторов ксилита или ксилитана достигаетс  существенно более высока  (в 1,4-2,0 раза) степень упрочнени  стержней по нагреваемой оснастке по сравнению с известным решением, предусматривающим модифицирование жидкого стекла этилен гликолем или глицерином, или глицериновым гудроном , или патокой-мел ссой, или сахарорафинадной патокой. Перечисленные соединени  (в известном решении)  вл ютс  по существу техническими эквивалентными , т.к. обеспечивают достижение примерно одинакового уровн  упрочн ющего эффекта. На основании известного решени  заранее нельз  предположить, что ксилат или ксилитан выйдут из рода технических эквивалентов (этиленгликол , глицерина и др.), ввиду достижени , благодар  их применению, существенно более высокого уровн  упрочн ющего эффекта. На основании этого следует признать, что за вленное решение отвечает критерию изобретени  существенные отличи .

Ксилит  вл етс  полигликолем, п тиатомным спиртом, структурна  формула которого:

НОН2С-СН СН-СН-СНаОН ОН ОН ОН

Ксилитан представл ет собой продукт,

полученный при переработке растительных отходов сельского хоз йства. Он содержит ксилит, а также примеси шестиатомных спиртов сорбита, маннита, дульцита.

Оба модификатора  вл ютс  прозрачными жидкост ми, без запаха.

В исследовани х использовалс  ксилитан , выпускаемый химкомбинатом г.Краснодара по ОСТ 59-2-71. Использование его в производстве наиболее целесообразно изза сравнительно низкой стоимости, а также содействи  малоотходности переработки с/х продукции.

Автоклавное модифицирование осуществл лось следующим образом.

Силикат-глыба, в количестве положенном по ТИ, совместно с модификаторами, безовс кой предварительной их подготовки , загружались в автоклав, после чего заливалась вода. Растворение силикат-глыбы

совместно с модификаторами осуществл лось при давлении пара в автоклаве 0,7 МПа и температуре 170°С. По достижении св зующим плотности 1410-1430 кг/м , оно перекачивалось в промежуточные емкости,

откуда после охлаждени  поступало на сме- сеприготовительный участок.

Изобретение иллюстрируетс  следующими примерами.

В таблице 1 приведены составы смесей

с граничными, средним и запредельными содержани ми св зующего, при этом содержание ксилита или ксилитана в св зующем составл ет 0,4% от его массы. Табл.1.

Свойства смесей № 1-11 приведены в

таблице 2. При изготовлении образцов смесей использовались следующие режимы гор чего отверждени : температура 200-240°С, выдержка в гор чем  щике 0,5- 2,0 мин., прочность на разрыв образцов измер лась через 30 мин после раскрыти   щиков.

Дл  оценки осыпаемости образцов при высоких температурах использовалась установка на базе печи с вертикальной шахтой и фрезой (Л сс A.M. Быстротвердеющие

формовочные смеси. М.: Машиностроение, 1965-324с.). Табл.2.

Анализ данных таблиц 1 и 2 показывает , что оптимальным составом смеси с модифицированным ксилитом или ксилитаном жидкостекольным св зующим ,  вл етс  (№№ 2-4; 7-9), мас.%:

Кварцевый песок97,0-96,0

Модифицированное

жидкое стекло3,0-4,0

Смеси указанных составов имеют прочность 2,8-3,7 МПа, в то врем  как прочность смеси по прототипу (№ 11) составл ет 2,5 МПа.

Увеличение содержани  св зующего в смеси до 5,0 мас.% (№№ 5 и 10) хот  и способствует дальнейшему росту прочности смеси, но при этом затрудн ет надув смеси в стержневой  щик, а также выбивае- мость стержн  из отливки. Снижение содержани  модифицированного св зующего ниже оптимальных пределов, т.е. до 2,0 мас.% (№№ 1 и 6) приводит к значительному падению прочности стержн  до 0,7 МПа,

В таблице 3 показаны результаты изучени  гор чей прочности образцов через 60 сек. после их изготовлени , и остаточной прочности после нагревани  до 1000°С. В качестве примера дл  демонстрации требуемых показателей выбраны составы смесей со св зующим, модифицированным ксилитаном . Результаты изучени  указанных свойств смесей за вл емых составов с ксилитом , аналогичны представленному примеру .

Из приведенных данных можно заключить , что за вл емые составы обладают гор чей прочностью, удовлетвор ющей требовани м технологического процесса изготовлени  стержней в гор чей оснастке, а также достаточно низкой остаточной прочности смеси, чтобы использовать ее при массовом производстве отливок.

Повышенна  прочность смеси с модифицированным ксилитом или ксилитаном способствует уменьшению поломок стержней при сборке и транспортировке, а также улучшению качества поверхности отливки за счет снижени  брака по засорам, просечкам и т.п.

Качество поверхности отливок оценивалось баллами, в зависимости от площади отливки, покрытой пригаром. Чиста  поверхность отливки, свободна  от пригара, оценивалась 10 баллами. Габаритные размеры пробы, использующиес  при изучении вли ни  предлагаемых составов смесей на качество поверхности, соответствовали 200 х 300 мм при толщине30 мм.

Результаты производственных опытов показали, что качество поверхности пробы, при использовании смеси с модифицированным ксилитаном св зующим, можно

оценить 10 баллами. Представленные данные подтвердились при опытно-промышленных испытани х за вл емых смесей на заводе дл  получени  гильз цилиндров в облицованном кокиле, в котором облицовка

изготавливалась из разработанной смеси.

При производстве отливок с большими габаритными размерами и тепловыми узлами , можно использовать противопригарные краски, обычно примен ющиес  на заводах

дл  покраски традиционных жидкостеколь- ных смесей.

Живучесть предлагаемой стержневой смеси, при хранении в закрытых емкост х, сохран етс  в течение 8-9 часов, при температуре 16-20°С.

Модифицированное ксилитом или ксилитаном св зующее не токсично, не выдел ет токсичных газообразных продуктов при отверждении в гор чих  щиках и заливке

металлом, чем выгодно отличаетс  от аналога - фенолоспирта. Модифицированное жидкое стекло имеет более высокую термостойкость (табл.1 и 2) по сравнению с фено- лоспиртом, благодар  чему уменьшаетс 

количество брака лить  по просечкам, засорам и т.п. Кроме того, предлагаемое св зующее недефицитно и сравнительно дешево (около 72-75 рублей за 1 т).

Внедрение предлагаемого изобретени 

в производство приводит к снижению трудозатрат на финишных операци х (зачистка , очистка, исправление брака), материальных затрат на св зующие материалы , а также улучшению экологической обстановки в литейных цехах.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Смесь дл  изготовлени  стержней в нагреваемой оснастке, содержаща  огнеупорный зернистый материал и жидкостекольное св зующее - продукт автоклавного модифицировани  жидкого стекла 0,2-0,6 мас.% водорастворимого органического соединени  со спиртовыми

   группировками, отличающа с  тем, что, с целью повышени  физико-механических свойств стержней, в качестве водорастворимого органического соединени  со спиртовыми группировками используют

   ксилит или ксилитан-технический продукт на основе ксилита с примес ми шестиатомных спиртов в виде сорбита, маннита и дуль- цита, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

   Огнеупорный зернистый материал на основе кремнезема Продукт автоклавного модифицировани  жидкого стекла ксилитом или ксилита ном-техническим продуктом

   на основе ксилита с примес ми шестиатом- 96,0-97,0ных спиртов в виде сорбита , маннита и дуль5цита3 ,0-4,0

   а жидкое св зующее используют с силикат ным модулем 2,6-3,1 и плотностью 1410- 1430 кг/м3.

   Таблица 1

   Жидкое стекло с М-2.8 и у-1420 «г/м3

   Таблице 2

   Таблица 3