SU863141A1 - Суспензи дл изготовлени литейных керамических форм,получаемых по выплавл емым модел м - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к литейному производ ству , в частности к получению форм в производстве  ить  по выплавл емым модел м. Известна суспензи  дл  изготовлени  литейных форм, содержаща  этилсиликат, органический растворитель, водный раствор сол ной и серной кислот н огнеупорный наполнитель 1. Недостатком такой суспензии  вл етс  сложность техпроцесса и больша  трудоемкость изготовлени  таких форм. Кроме того, зтилсиликат дефицитен и дорог. Дл  замены зтилсиликата используют различные св зующие, в том числе коллоидный крем незем 2. Однако несмотр  на то, что гидрозоли поставл ютс  литейным цехам как готовые св зующие , они все же нуждаютс  при изготовлении суспензии в специальной обработке. Так, дл  первого сло  оболочковой формь их обрабатывают смачивающим ацетоном, так как гидрозоль не смачивает поверхность моделей. Если при перемешивании раствора коллоидного кремнезема со смачивател ми по вл етс  пена, то примен ют пеногасители. Кроме того, эти св зующие не отверждаютс  газообразным аммиаком и имеют низкую стойкость. Не разработана технологи  их использовани  в автоматических установках, потому что оболочка имеет большой цикл сушки, равна  4-5 ч. Оболочка , сформированна  из такой суспензии, имеет невысокую прочность. Дл  устранени  указанного недостатка к кислому кремнезолю добавл ют различные добавки . Известна суспензи  на комбинированном св зующем (коллоидный кремнезем и этилсиликат ) 31. Хот  суспензи  на таком св зующем и поз вол ет получать оболочку с высокой механической прочностью, однако не устран ютс  присущие суспеизи м этого класса недостатки. Ее неудовлетворительные технологические параметры вызывают ужимины, пробой оболочки и другие дефекты, свойственные и труднопреодолимые в литье по выплавл емым модел м . Наиболее близкой по техническому существу и достигаемому результату к предлагаемой 3  вл етс  суспензи , включающа  этилсиликат, органический растворитель (ацетон), подкисленную сол ной и серной кислотой воду, т желый первичный спирт фракции Cj7-Cig и огнеупорный пылевидный наполнитель при заданном соотношении ингредиентов 4. Недостатком этой суспензии  вл етс  невысока  прочность формы при высокой температуре , а также после ее прокаливани . Дл  ее затвердевани  требуютс  строго контролируемые по влажности и температуре услови  воздушной или воздушно-аммиачной среды, тр буетс  длительна  сушка. Суспензи  содержит много дорогого и дефицитного этилсиликата. Чтобы уменьшить расход суспензии и таким образом сэкономить этилсиликат, на два первых облицовочных сло  нанос т последующие слои на жидкостекольном св зующем. Но все это не обеспечивает высокого качества- отливок из-за ужимин, вм тин, зазоров и т.д. Цель изобретени  - сокращение времени сушки и повышение прочности керамических форм после прокалки. Эта цель достигаетс  тем, что, суспензи , включающа  огнеупорный наполнитель, этилси кат, органический растворитель, подкисленную сол ной и серной кислотами воду, дополнительно содержит продукт нейтрализации жидкого стекла минеральной кислотой с выделением кремниевой кислоты ацетоном, содержащей 11-12% ЗЮз, и уксусную кислоту, а в качестве органического растворител  - гид лизный спирт при следующем соотношении ингредиентов, в масс.%: Этилсиликат10,0-11,5 Спирт гидролизный4,5-5,5 Вода. 2,5-3,0 Сол на  кислота0,1-0,15 Серна  кислота0,2-0,4 Уксусна  кислота0,1-0,35 Продукт нейтрализации жидкого стекла9,5-10,5 Огнеупорный наполнительОстальное Вход щий в суспензию продукт нейтрализации жидкого стекла минеральной кислоты с вьщелением кремниевой кислоты ацетоном (св зующее АРК-1) повышает механические свойства формы при 900° С и после прокаливани . Гель, выпадающий при затвердевании суспензии из св зующего АРК-1, имеет мелко дисперсную структуру и формулу двуокиси кремни  SiOj. Плотна  коагул ционна  стру тура кремнезема спекаетс  при термической обработке фбрмы, повыша  ее механически свойства. Содержание св зующего АРК-1 в суспензии (9,,5 масс.%) определено расчетным путем исход  из того, что максимальна  прочность суспензии после ее отверждени  достигаетс  при содержании кремнезема в св зующем 16-18%. Это  вл етс  основой дл  снижени  содержани  в суспензии этилсиликата (10,011 ,5 масс.7о). Указанна  кислота, обратимо реагиру  с гидролизным спиртом, образует этилацетат и воду , которые в совокупности  вл ютс  хорошим растворителем этилсиликата. При комбинированном способе изготовлени  форм с использованием жидкого стекла, уксусна  кислота обуславливает мелкодисперсность выдел емого гел  кремниевой кислоты и его высокую химическую чистоту, образу  с окислами металлов, вход щими в состав жидкого стекла, легкорастворимые соли. Эти соли при выплавлении моделей полностью вымываютс . Количественный диапазон уксусной кислоты в суспензии установлен на основе математической модели, характеризующей ее вли ние на свойства суспензии, так и формы, что подтверждено экспериментальной проверкой. Гидролизный спирт, выполн ющий функции растворител , менее летуч, чем ацетон и поэтому уменьщает обсыхаемость суспензии, что обеспечивает затвердевающему слою формы равномерную толщину и прочность. Кроме того, он нетоксичен и менее пожаро- и взрывоопасен. Учитыва  колебани  Si02 в исходном этилсиликате 32 и граничные значени  его содержани , установлен количественный диапазон концентрации гидролизного спирта в суспензии (4,5-5,5 масс.%). При затвердевании св зующего АРК-1 набтодаетс  только  вление переноса и испарени  растворител . Высока  летучесть растворител ацетона , отсутствие длительного процесса поликонденсации и оптимальное количество воды в суспензии ускор ют процесс ее затвердевани  и сокращают цикл сушки форм на оздухе с 3-5. ч. Дл  известной формы до 1,52 ,5 ч дл  форм, изготовленных из предлагаемой суспензии. Приготовление суспензии осуществл ют в механической мешалке с числом оборотов 1400-2800 в мин. В бак мешалки наливают воду, подкисл ют ее сол ной и уксусной кислотами, добавл ют гидролизный спирт и ввод т этилсиликат 32, перемешивают в течение 30-40 мин, получа  гидролизованный раствор этилсиликата. Перед его использованием дл  изготовлени  огнеупорной суспензии ввод т св зующее АРК-1, пылевидный огнеупорный наполнитель и серную кислоту. Полученную суспензию перемешивают в течение 20-30 мин и примен ют дл  изготовлени  форм, нанос  ее на модельные блоки путем 5 их окунани  в суспензию и обсыпки наполнителем . Пример приготовлени  суспензии состава. В смесителе емкостью 60 л смешивают, подкисленную воду (воды 6 п., сол ной кнс лоты 200 мл, уксусной кислоты 500 мл) с 10 л. гидролизного спирта и 20 л зтилсиликата 32. После перемешивани  в течение 30 мин. получают св зуюшее - гидролизованный раст вор зтилсиликат 32. Полученнь й раствор переливают в смеситель емкостью в 200 л., ввод т в него 18 л. св зующего АРК-1, 121 кг пылевидного огнеупорного наполнител  и 300 мл серной кислоты. Суспензию перемеш1тают в течение 30 мин. В зкость суспензии по ВЗ-4 находитс  в пределах 35-50 с. Это оптимальна  величина . Суспензию можно использовать сразу после ее приготовлени . Газопроницаемость оболочки, полученной после отвердени  суспензии, равна 0,107- 0,112 ед. (у известной суспензии - 0,120ед Изменение состава суспензии приводит к более плотной упаковке зерен цилиндрического кварца и незначительному снижению газопроницаемости . Достаточна  газопроницаемость формы позвол ет получать отливки без газовых раковин. Живучесть суспензии составл ет 2-4 сут. Это на 20-50% выше, чем у известной суспензии . Испытани  показывают, что осаждение пылевидного кварца в ацетоновом растворителе происходит быстрее, чем в этиловом спирте. Кроме того, уменьшение расхода зтилсиликата также повышает -живучесть суспензии. Луч шие известные суспензии по живучести имеют ее величину 3-7 сут. Прочность оболочки на изгиб после удалени  моделей в воде несколько ниже, чем у оболочки изготовленной из известной суспен зии и составл ет 18-24 кгс/см. Но после 2-4 ч. выдержки оболочки на воздухе, а затем подсушки ее, что  вл е1с  крайне необходимой технологической операцией дл  предотврашени  растрескивани  оболочки при . ее прокаливании, прочность увеличиваетс  до 30-40 кгс/см. После выплавки Хюдели в модельном составе, прочность оболочки не снижаетс  и, как и у известной составл ет 25-30 кгс/см. Сущность изобретени  по сн етс  составами и свойствами смесей, которые соответственно приведены в таблицах 1, 2 и 3. Из таблицы 2 видно, что образцы, изготовленные из предлагаемой суспензии обеспечивают достаточные мехагапеские свойства непрокаленной оболочке, а приТ 900°С и после прокалки ее механические на SO- 70% .выше. Из табтщл 3 , что онтимальное соотношение ингредиентов в суспензии позвол ет сократить врем  ее отвержде ии  и сущ&ггвенио упростить технологию гоготовлеии  форм. Их сушка прсжзвод тсж в потоке воздуха со сксфостью 0,1-10 м/с при его влажности от О др 35% и 20-27 С (дл  моделей ПС-50-50). Широкие щшпазовы изменени  параметров среды, в которой Ефоизвод т сушку форм, обеспефюают фостоту и универсальность техпроцесса, повыша  его производительность. Предлагаема  суспеизи  усксф ет сушку форм в 4-5 раз, становитс  возмож шл обработка газообразным аммиаком и хоршпее смачивание вскковых моделей (нет игобходимости вводить в № состав ПАВ). Себестоимость 1 кг суспензш на 10-20% ниже известной за счет снижени  расхода этилсшгаката и необходимых ингредиентов дл  его гидролиза. 1

Предел прочности при изгибе, кгс/см

Непрокаленные, Нагретые до 900°С, Прокаленные и охлажденные

Предел прочности на .разрыв,

кгс/см :

30 30 17,0

80,0

40

17,0

Характеристика отливок и услови  Оболочка формы, изготовленна  отверждени  сло из составов суспензий № 1, № 2,

N 3, NO 4 (по табл. 1) состоит из 4-х слоев, однородна 

Класс точности отливок Чцртота поверхности отливок Врем  отверждени , час. Температура, °С Влазкность среды, % Скорость воздушного потока, м/с

Claims (4)

1. Формула изобретени 

   Суспензи  дл  изготовлени  литейных керамических форм, получаемых по вьшлавл емым модел м, включающа  огнеупорный наполнитель , зтилсиликат, органический растворитель, подкисленную сол ной ,и серной кислотами воду, отличающа с  тем, что, с целью сокращени  времени сушки и повышени  прочности керамической формы 1юсле прокалки, суспензи  дополнительно содержит ггродукт нейтрализации жидТаблица 3

   Оболочка формы, изготовленна  1 и 2 слой из составов суспензий N 1, N 2, NO 3, N 4 (по табл. 1) а 3 и 4 слои состо т из жидкостекольной смеси

   7-9

   1-3

   3-5 20-27 40-60

   0,1-1,0

   кого стекла минеральной кислотой с выделением кремниевой кислоты ацетоном, содержащей 11-12% SiOj, и уксусную кислоту, а в качестве органического растворител  гидролизный спирт при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

   Этилсиликат10,0-11,5

   Гидролизный спирт4,5-5,5

   Вода2,5-3,0

   Сол на  кислота0,1-0,15

   Серна  кислота . 0,2-0,4

   Уксусна  кислота0,1 0,35 9863141 Продукт нейтра:изации жидкого стекла 9,5-10,5 Огнеупорный наполкитель Остальноеs Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Литье по выплавл емым модел м. Под ред. Шкленника Я. И. и Озерова В. А. (инженер10 . на  монографи ), М., Машиностроение, 1971, с. 219.
2. 2. Литейное производство, 1978, № 5, с. 28.
3. 3. Авторское свидетельство СССР № 616039, кл. В 22 С 1/16, 1977. .
4. 4. Авторское свидетельство СССР N 353784, кл. В 22 С 9/04, 1971.