Раствор для упрочнения оболочковых керамических литейных форм

гг ив ОПИСАНИЗОБРЕТЕН И Я 1 ц 599910 Союз Советских Социалистических(22) Заявлено 05.07.76 (21) 2379496/22-0 22 С 9/04 1) М. Кл с присоединением заявки Ме Государственный комитет Совета Министров СССР) Оп овано 30.03,78. Бюллетень М 1 по долам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 30.03.7 Авторыизобретения В. М. Александров, Ю. П. Вас Г. Г. Цайзер и Челябинский политехнический1) Заявите 54) РАСТВОР ДЛЯ УПРОЧНЕНИЯ ОБОЛОЧКОВЪ КЕРАМИЧЕСКИХ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМОднако, хотя все известные растворы и обеспечивают закрепление жидкостекольных слоев, при этом не достигается достаточная жаропрочность и термическая стойкость форм.5 Например, прочность образцов на изгиб прп900 С не превышает 17 - 20 кгс/см"., низкая термическая стойкость к тепловому удару требует медленного нагрева форм (до 900"С за 3 - 5 ч). Поэтому формы помещают для 10 прокалки и заливки в опорный наполнитель,что в свою очередь резко снижает (в 2 - 3 раза) производительность процесса прокалки, повышая его энергоемкость. Следует отметить, что даже 10 - 12-слойные формы нельзя 15 заливать без опорного наполнителя вследствие пх разрушения.Известен состав для закрепления жидкостекольных слоев, представляющий собой 20 - 30%-ный водный раствор ортофосфорной кис лоты, нагретой до 80 - 100 С 12.Однако этот раствор, несмотря на некоторое повышение жаропр очности (до 35 - 45 кгс/сма), не обеспечивает быстрой сушки жидкостекольных слоев, например на формн рование одного слоя уходит 3 ч.Данный состав нельзя применять для закрепления каждого жидкостекольного слоя сразу же после его нанесения, так как это приводит к его размыву. Поэтому известным 30 составом обрабатывают уже готовые формы Изобретение относится к области литейного 1 троизводства, в частности к изготовлению ли тейных форм по разовым моделям, и может быть использовано в производстве литья по выплавляемым моделям.В настоящее время в массовом производ стве литья по выплавляемым моделям техно логия процесса формообразования, например маршалитовых форм включает изготовление первых двух слоев с применением в качестве связующего гидролизованного раствора этил силиката, а для последующих слоев - жид кого стекла. Это связано с экономией дорогостоящего этилсиликата. Применение в качестве связующего при приготовлении суспензии жидкого стекла, хотя и снижает себестоимость литья, однако не обеспечивает получения качественных форм из-за низкой жаропрочностп и термической стойкости получаемых кидкостекольных слоев.Поэтому жидкостекольные слои подвергают химической обработке в растворе какой-либо соли или кислоты, например в 18 - 20%-ных водных растворах хлористого или азотнокислого аммония.Разработан также ряд составов закрепителей жидкостекольных слоев на основе соляных и уксусных кислот 1. А, Н. Логиновский, Б. А. Кулаков5999 после нанесения и просушки всех жидкостекольных слоев в процсссс вытопки модельного состава.Применение нагретой до 80 в 1"С кислоты существеию загрязняет атмосферу цехов. Кроме того, вытопка форм в кислотном растворе приводит к его засорению, что требует специальной очистки.Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является композиция, включающая алюмохлорид н ортофосфорпую кислоту 131.Недостатком этой композиции является также псдостаточно быстрая сушка жидкостекольных слоев и невысокая термическая стойкость и жаропрочность.С целью повышения жаропрочности форм и их тсрмнческой стойкости форм предлагаемый раствор для упрочнсния оболочковых керамических литейных форм дополнительно содержит этиловый спирт при следующем соотношении ингредиентов, вес, о ;Алюмохлорид 25 - 45 Ортофосфорная кислота 23 - 45 Этиловый спирт ОстальноеВ предлагаемом растворе алюмохлорид А 1 (ОН) з - 1 С 1 и этнловыи спирт СН 5 ОН служат для быстрого закрепления жидкостекольных слоев, В то же время спирт как поверхностно-активное вещество снижает поверхностное натяжение смеси, способствуя ее проникновению в поры слоя, а следовательно, и его полной проработке раствором.Наличие ортофосфорной кислоты НзРО 4 обеспечивает повышение жаропрочности и термостойкости форм за счет образования фосфатсилицидов и алюмофосфатов при ее взаимодействии с алюмохлоридом, а также кремнеземом присыпки и суспензии.Таким образом, исключение любого из указанных ингредиентов не обеспечивает достижения необходимых свойств, т, е. заданного эффекта.Повышение содержания алюмохлорида и ортофосфорной кислоты выше 45 О/, (верхний предел) не приводит к дальнейшему росту жаропрочности и термостойкости форм, а при содержании ниже 25 о(нижний предел) они оказывают весьма слабое влияние на указанные свойства. Например, прочность форм при 900 С в этом случае не превышает 30 - 35 кгс/см, Кроме того, снижение содержания алюмохлорида ниже 25% ухудшает скорость закрепления слоев. Поэтому с целью улучшения процесса закрепления нижнему пределу алюмохлорида должен соответствовать верхний предел этилового спирта, равный 50%.Кроме этого, на содержание спирта оказывает влияние плотность применяемой суспензии и зернистость присыпки: чем ниже плотность суспензии и выше зернистость присыпки, тем меньше содержание спирта должно быть в растворе и наоборот,Это объясняется тем, что в пористые формы по сравнению с плотными могут проникать 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 1 О4более вязкие растворы. Поэтому с увеличением плотности слоя необходимо снизить поверхностное натяжение раствора, что достигается вводом большого количества спирта.Оптимальный состав следующий, вес, о :Алюмохлорид 33Ортофосфорная кислота ЗЗЭтиловый спирт 34Оптимальная плотность раствора 1,14 -1,18 г/см. При этом оптимальное весовое соотношение алюмохлорида и ортофосфорнойкислоты 1: 1.Алюмохлорид используют в виде водногораствора плотностью 1,24 - 1,29 г/см поТУб-797-73. Ортофосфорпая техническаякислота может применяться 40 - 90%-ной концентрации, которой соответствует плотность1,26 - 1,74 г/см", С применением концентрациикислоты пропорционально увеличивается ееколичество, вводимое в раствор. Уменьшениеконцентрации ортофосфорной кислоты ниже40% приводит к снижению прочностныхсвойств форм.В качестве этилового спирта можно использовать спирты как гидролизного, так и синтетического производства плотностью 0,8 -0,86 г/смз,П р и м е р 1. Маршалитовые формы по выплавляемым моделям изготавливают по следующей технологии. Первые два слоя выполняют из этилсиликатной, а четыре остальных - нз жндкостекольной суспензии, В качестве присыпки используют песок Кичигинский,фракции 0315.После нанесения каждого жидкостекольногослоя его обрабатывают в течение 1 мин в растворе следующего состава, вес.Алюмохлорид (1,25 г/см) 25Ортофосфорпая кислота (1,7 г/см) 25Этиловый спирт (0,82 г/см) 50Плотность раствора составляет 1,14 г/см.Прочность образцов на изгиб при 900 С 68 -75 кг/см. Формы прокзливают без опорногонаполнителя при 950 С в течение 3 ч. Заливкаформ сталью Л 5 КТ при 1540 - 1580 С показывает полную возможность исключения опорного наполнителя и повышение скорости прокалки.Пример 2. Формы изготавливают по тех.нологии, указанной в примере 1. Жидкостекольные слои обрабатывают в течение 0,65 минраствором следующего состава, вес. /О.Алюмохлорид (1,27 г/см) 33Ортофосфорнаякислота (1,42 г/см) 33Этиловый спирт (0,84 г/смз) 34Плотность раствора составляет 1,17 г/см,Прочность образцов на изгиб при 900 С 72 -80 кг/см, Прокаленные без опорного наполнителя при 950.+15 С в течение 3 ч формы заливают сталью ЛЖТ при 1540 - 1580 С; Формы полностью выдерживают гидравлическийи термический удары заливаемого металла.П р и м е р 3. Формы изготавливают по технологии, указанной в примере 1,Заказ 197/18 Изд. Мз 308 Тираж 964 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 5Кидкостекольные слои обрабатывают в течение 1 мин раствором следуюшего состава, вес. %Алюмохлорид (1,28 г/см) 45 Ортофосфорнаякислота (1,26 г/см) 45Этиловый спирт (0,84 г/см) 10 Плотность раствора составляет 1,22 г/см. Прочность образцов при 900 С 60 - 65 кг/см. Прокалка форм производится в течение 3 ч без опорного наполнителя при 950+ 20 С. Формы также полностью выдерживают заливку металла при 1540 - 1580 С.Во всех случаях растрескивания форм при заливке не наблюдается,Таким образом, обработка жидкостекольных слоев предложенным раствором позволяет в 5 - 6 раз ускорить формирование жидко- стекольных слоев, повысить жаропрочность форм в 3 - 3,5 раза и увеличить их термическую стойкость, что в свою очередь исключает применение опорного наполнителя и обеспечивает снижение продолжительности прокалки в 2 - 3 раза,Раствор для упрочненыя оболочковых керамических литейных форм, включающий5 алюмохлорпд, ортофосфорную кислоту, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышенияжаропрочности форм и их термической стойкости, он дополнительно содержит этиловыйспирт при следующем соотношении ингредиен 10 тов, вес. %:Алюмохлорид 25 - 45Ортофосфорная кислота 25 - 45Этиловый спирт ОстальноеИсточники информации,15 принятые во внимание при экспертизе1. Сладкова М. В. и др. Новый способ при.менения жидкого стекла при литье по выплавляемым моделям, МДНТП им. Дзержинского, М., 1958, с. 9,20 2. Абрамсон И. Д, и др. Изыскание способаизготовления жаростойких оболочковых формдля литья по выплавляемым моделям с применением жидкого стекла. М., БНТП, 1960,с. 1 1.25 3. Авторское свидетельство ЧССР Мв 153171,кл. В 22 С 1/16, 1974.