SU599910A1

SU599910A1 - Solution for strengthening ceramic shell moulds

Info

Publication number: SU599910A1
Application number: SU762379496A
Authority: SU
Inventors: Владимир Михайлович Александров; Юрий Петрович Васин; Александр Николаевич Логиновский; Борис Алексеевич Кулаков; Герберт Георгиевич Цайзер; Владимир Гаврилович Гришин
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Косомола
Priority date: 1976-07-05
Filing date: 1976-07-05
Publication date: 1978-03-30

Description

1one

Изобретение Относитс к области литейного производства, в частности к изготовлению литейных форм по разовым модел м, и может быть использовано в производстве лить по выплавл емым модел м.The invention relates to the field of foundry, in particular to the manufacture of casting molds for one-time models, and can be used in the production of casting for melted models.

В насто щее врем в массовом производстве лить но выплавл емым модел м технологи процесса формообразовани , например, маршалитовых форм включает изготовление первых двух слоев с применением в качестве св зующего гидролизованного раствора этилсиликата , а дл последующих слоев - жидкого стекла.Nowadays, in mass production of casting but produced models, the processes of forming, for example, marshalite forms include the production of the first two layers with the use of hydrolyzed ethyl silicate as a binder, and for subsequent layers - liquid glass.

Это св зано с экономией дорогосто щего этилсиликата. Применение в качестве св зующего при приготовлении суспензии жидкого стекла, хот и снижает себестоимость лить . однако не обеспечивает получени качественных форм из-за низкой жаропрочности ц термической стойкости получаемых жидкостекольных слоев.This is associated with the saving of expensive ethyl silicate. Use as a binder in the preparation of a slurry of liquid glass, although it reduces the cost of casting. However, it does not provide quality forms due to the low heat resistance and thermal stability of the resulting liquid-glass layers.

Поэтому жидкостекольные слои подвергают химической обработке в растворе какой-либо соли или кислоты, например в 18-20%-ных водных растворах хлористого или азотнокислого аммони .Therefore, liquid-glass layers are subjected to chemical treatment in a solution of a salt or acid, for example, in 18-20% aqueous solutions of ammonium chloride or ammonium nitrate.

Разработан также р д составов закрепителей жидкостекольных слоев на основе сол ных и уксусных кислот 1.A series of compositions for the fixatives of liquid-glass layers based on hydrochloric and acetic acids 1 has also been developed.

Однако, хот все известные растворы и обеспечивают закрепление жидкостекольных слоев , при этом не достигаетс достаточна жаропрочность и термическа стойкость форм.However, although all known solutions ensure the fixing of liquid-glass layers, at the same time, the heat resistance and thermal stability of the forms are not sufficient.

Например, прочность образцов на изгиб при 900° С не превыщает 17-20 кгс/см% низка термическа стойкость к тепловому удару требует медленного нагрева форм (до за 3-5 ч). Поэтому формы помещают дл For example, the bending strength of specimens at 900 ° С does not exceed 17–20 kgf / cm%. The thermal resistance to thermal shock is low and requires slow heating of the forms (up to 3-5 hours). Therefore, the form is placed for

прокалки и заливки в опорный наполнитель, что в свою очередь резко снижает (в 2-Зраза ) производительность процесса прокалки, повыша его энергоемкость. Следует отметить , что даже 10-12-слойные формы нельз calcining and pouring into the reference filler, which in turn dramatically reduces (in 2-Zraza) the performance of the calcination process, increasing its energy intensity. It should be noted that even 10-12-ply forms cannot

заливать без опорного наполнител вследствие их разрущени .fill without support filler due to their destruction.

Известен состав дл закреплени жидкостекольных слоев, представл ющий собой 20- 30%-ный водный раствор ортофосфорной кислоты , нагретой до 80-100°С 2J.A known composition for fixing liquid layers is a 20-30% aqueous solution of orthophosphoric acid heated to 80-100 ° C 2J.

Однако этот раствор, несмотр на некоторое повышение жаропрочности (до 35- 45 кгс/см), не обеспечивает быстрой сущки жидкостекольных слоев, например на формированис одного сло уходит 3 ч.However, this solution, despite a certain increase in heat resistance (up to 35-45 kgf / cm), does not provide fast liquid layers, for example, it takes 3 hours to form one layer.

Данный состав нельз примен ть дл закреплени каждого жидкостекольного сло сразу же после его нанесени , так как это приводит к его размыву. Поэтому известнымThis composition cannot be used for fixing each liquid-glass layer immediately after its application, as this leads to its erosion. Therefore famous

составом обрабатывают уже готовые формыthe composition is processed already prepared forms

после нанесени и просушки всех жидкостекольных слоев в процессе вытопки модельного состава.after applying and drying all liquid layers in the process of heating the model composition.

Примеиецие нагретой до 80-100°С кислоты существешш загр зн ет атмосферу цехов. Кроме того, вытопка форм в кислотном растворе приводит к его засорению, что требует специальной очистки.The application of acid heated to 80-100 ° C substantially combusts the atmosphere of the workshops. In addition, the heat of the forms in the acid solution leads to clogging, which requires special cleaning.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс композици , включающа алюмохлорид и ортофосфориую кислоту 3.Closest to the invention in its technical essence and the effect achieved is a composition comprising aluminum chloride and orthophosphoric acid 3.

Недостатком этой композиции вл етс также недостаточно быстра сушка жцдкостеКОЛЫ1ЫХ слоев и невысока термическа стойкость и жаропрочность.The disadvantage of this composition is also insufficiently fast drying of the liquid-glass layers and low thermal resistance and heat resistance.

С целью повышени жаропрочности форм и их термической стойкости форм предлагаемый раствор дл упрочнени оболочковых керамических литейных форм дополнительно содержит этиловый спирт при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:In order to increase the heat resistance of the molds and their thermal durability of the molds, the proposed solution for hardening shell-shaped ceramic casting molds additionally contains ethyl alcohol in the following ratio of ingredients, weight. %:

Алюмохлорид25-45Aluminum chloride 25-45

Ортофосфорна кислота 23-45 Этиловый спиртОстальноеOrthophosphoric acid 23-45 Ethyl alcoholErest

В предлагаемом растворе, алюмохлорид Aln(OH)3n-iCl и этиловый спирт С2Н5ОН служат дл быстрого закреплени жидкостекольпых слоев. В то же врем спирт как поверхностно-активное вещество снижает поверхностное нат жение смеси, способству ее проникновению в норы сло , а следовательио, и его полной проработке раствором.In the proposed solution, Aln (OH) 3n-iCl aluminum chloride and C2H5OH ethyl alcohol are used for fast fixing of liquid layers. At the same time, alcohol as a surfactant reduces the surface tension of the mixture, facilitating its penetration into the holes of the layer, and consequently, and its full working out with a solution.

Наличие ортофосфорной кислоты НзРО4 обеспечивает повышение жаропрочности и термостойкости форм за счет образовани фосфатсилицидов н алюмофосфатов при ее взаимодействии с алюмохлоридом, а также кремнеземом присыпки и суспензии.The presence of orthophosphoric acid HzPO4 enhances the heat resistance and heat resistance of the forms due to the formation of phosphate silicides and aluminophosphates in its interaction with aluminum chloride, as well as silica powder and suspension.

Таким образом, исключение любого из указанных иигредиептов не обеспечивает достижени необходимых свойств, т. е. заданного эффекта.Thus, the exclusion of any of the indicated igredieptov does not ensure the achievement of the necessary properties, i.e. a given effect.

Повышение содержани алюмохлорида и ортофосфорной кислоты выше 45% (верхний предел) не приводит к дальнейшему росту жаропрочности и термостойкости форм, а при содержании ниже 25% (нижний предел) они оказывают весьма слабое вли ние на указанные свойства. Например, прочность форм при 900°С в этом случае не превышает 30- 35 кгс/см. Кроме того, содержани алюмохлорида ниже 25% ухудшает скорость закреплени слоев. Поэтому с целью улучшени процесса закреплени нижнему пределу алюмохлорида должен соответствовать верхний предел этилового спирта, равный 50%.An increase in the content of aluminum chloride and orthophosphoric acid above 45% (upper limit) does not lead to a further increase in heat resistance and heat resistance of the forms, and with a content below 25% (lower limit) they have a very weak effect on the indicated properties. For example, the strength of the forms at 900 ° С in this case does not exceed 30–35 kgf / cm. In addition, the content of alumina chloride below 25% impairs the fixing rate of the layers. Therefore, in order to improve the process of fixing the lower limit of aluminum chloride, the upper limit of ethyl alcohol must be equal to 50%.

Кроме этого, на содержание спирта оказывает вли ние плотность примен емой суспензии и зернистость присыпки: чем ниже плотность суспензии и выше зернистость присыпки , тем меньше содержание спирта должно быть в растворе и наоборот.In addition, the alcohol content is influenced by the density of the suspension used and the granularity of the powder: the lower the density of the suspension and the higher the grain of the powder, the less alcohol should be in solution and vice versa.

Это объ сн етс тем, что в пористые формы по сравнению с плотными могут проникатьThis is due to the fact that, in comparison with dense forms, porous forms can penetrate

более в зкие растворы. Поэтому с увеличением плотности сло необходимо снизить поверхностное нат жение раствора, что достигаетс вводом большого количества спирта. Оптимальиый состав следующий, вес. %; Алюмохлорид33more viscous solutions. Therefore, with an increase in the density of the layer, it is necessary to reduce the surface tension of the solution, which is achieved by introducing a large amount of alcohol. The optimal composition of the following, weight. %; Alumochloride33

Ортофосфорна кислота33Phosphoric acid33

Этиловый спирт34Ethyl alcohol 34

Оптимальна плотность раствора 1,14- 1,18 г/см. При этом оптимальное весовое соотношение алюмохлорида и ортофосфорной кислоты 1 ; 1.The optimum density of the solution is 1.14-1.18 g / cm. In this case, the optimal weight ratio of aluminochloride and phosphoric acid 1; one.

Алюмохлорид используют в виде водного раствора плотностью 1,24-1,29 г/см по ТУ6-01-797-73. Ортофосфорна техническа кислота может иримен тьс 40-90%-ной концентрации , которой соответствует плотность 1,26-1,74 г/см С применением концентрации кислоты пропорционально увеличиваетс ее количество, вводимое в раствор. Уменьшение концентрации ортофосфорной кислоты ниже 40% приводит к снижению прочностных свойств форм.Aluminum chloride is used in the form of an aqueous solution with a density of 1.24-1.29 g / cm according to TU6-01-797-73. The orthophosphoric technical acid can be used for a 40-90% concentration, which corresponds to a density of 1.26-1.74 g / cm. With the use of an acid concentration, the amount introduced into the solution increases proportionally. The decrease in the concentration of orthophosphoric acid below 40% leads to a decrease in the strength properties of the forms.

В качестве этилового спирта можно использовать спирты как гидролизного, так и синтетического производства плотностью 0,8- 0,86 г/см.As ethanol, you can use alcohols, both hydrolytic and synthetic production with a density of 0.8- 0.86 g / cm.

Пример 1. Маршалитовые формы по выплавл емым модел м изготавливают по следующей технологии. Первые два сло выполн ют из этилсиликатной, а четыре остальных - из жидкостекольной суспензии. В качестве присыпки используют песок Кичигинский, фракции 0315.Example 1. Marshallite molds for produced models are made according to the following technology. The first two layers are made of ethyl silicate, and the other four are made from a liquid glass slurry. As powder use sand Kichiginsky, fractions 0315.

После нанесени каждого жидкостекольного сло его обрабатывают в течение 1 мин в растворе следующего состава, вес. %:After applying each liquid layer, it is treated for 1 min in a solution of the following composition, wt. %:

Алюмохлорид (1,25 г/см)25Aluminum chloride (1.25 g / cm) 25

Ортофосфорна кислота (1,7 г/см) 25Phosphoric acid (1.7 g / cm) 25

Этиловый спирт (0,82 г/см)50Ethyl alcohol (0.82 g / cm) 50

Плотность раствора составл ет 1,14 г/см. Прочность образцов на изгиб при 900°С 68- 75 кг/см. Формы прокаливают без опорного наполнител при 950°С в течение 3 ч. Заливка форм сталью ЛЖТ при 1540-1580°С показывает полную возможность исключени опорного наполнител и повыщение скорости прокалки .The density of the solution is 1.14 g / cm. Flexural strength of specimens at 900 ° С is 68–75 kg / cm. The molds are calcined without a support filler at 950 ° C for 3 hours. Casting the forms with LZhT steel at 1540-1580 ° C shows the full possibility of eliminating the reference filler and increasing the calcination rate.

Пример 2. Формы изготавливают по технологии , указанной в примере 1. Жидкостекольные слон обрабатывают в течение 0,65 мин раствором следующего состава, вес. %: Алюмохлорид (1,27 г/см)33Example 2. Forms are made according to the technology specified in example 1. Liquid-glass elephant is treated for 0.65 min with a solution of the following composition, wt. %: Aluminum chloride (1.27 g / cm) 33

Ортофосфорна Orthophosphorus

кислота (1,42 г/смЗ)33acid (1.42 g / cm 3) 33

Этиловый спирт (0,84 г/см)34Ethyl alcohol (0.84 g / cm) 34

Плотность раствора составл ет 1,17 г/см Прочность образцов на изгиб при 900°С 72- 80 кг/см. Прокаленные без опорного наполнител при 950±15°С в течение 3 ч формы заливают сталью ЛЖТ при 1540-1580°С. Формы полиостью выдерживают гидравлический и термический удары заливаемого металла.The density of the solution is 1.17 g / cm. The strength of specimens for bending at 900 ° C is 72-80 kg / cm. Calcined without support filler at 950 ± 15 ° С for 3 h, the forms are poured with LZhT steel at 1540-1580 ° С. The molds withstand hydraulic and thermal shocks of the cast metal.

Claims

Example 3. Forms are made according to the techologies specified in Example 1. The hydro-glassy layers are treated for 1 min with a solution of the following composition, wt. %: Aluminum Chloride (1.28 g / cm) 45 Orthophosphoric Acid (1.26 g / cm) 45 Ethyl Dew (0.84 g / cm) 10 The density of the solution is 1.22 g / cm. The strength of the samples at 900 ° C is 60-65 kg / cm. The forms are calcined for 3 hours without supporting filler at 950 ± 20 ° C. Forms also fully withstand the pouring of the metal at 1540-1580 ° C. In all cases, cracking of the molds during pouring is not observed. Thus, the treatment of liquid-glass layers with the proposed solution makes it possible to accelerate the formation of liquid-glass layers by 5-6 times, to increase the heat resistance of the forms by 3-3.5 times and to increase their thermal stability, which in turn eliminates the use of the reference filler and reduces the duration of calcining 2-3 times. 6. The invention Solution for hardening shell-shaped ceramic molds, including aluminum chloride, orthophosphoric acid, characterized in that, in order to increase the heat resistance of forms and their thermal stability, it additionally contains ethyl alcohol in the following ratio of ingredients, weight,%: Aluminochloride 25-45 Orthophosphorus Acid 25-45 Ethyl alcohol Remaining Sources of information taken into account in examination 1, Sladkova M. V, et al. A new method of using liquid glass in casting on produced models, MDTPD them, Dz rzhinskogo, M ,, 1958, s, 9, 2, and Abramson, D, et al. The search for a method of fabricating refractory shell molds for casting of melted emym models m using waterglass. M., BNTP, 1960, p., I. 3, Copyright Certificate of Czechoslovakia No. 153171, class, B 22C 1/16, 1974,