Добавка для отверждения жидкостекольных смесей

71) Заявитель Харьковский орден Е 4 ааЕЦ а С ъасенина политехнический инс(54) ДОБАВКА ДЛЯ ОТИЕРЖДЕНИ СМЕСЕЙОСТЕКОЛЬ к как солив и другихтов при контакют в химичесдрак тическ обретениянижения со Цельвучести ис текла овышение дкого м соот 3Изобретение. относится к литейномупроизводству, а. именно к жидкостекольным смесям и предназначено для получения литейных форм и стержней,Извес тны пластичные жидкостекольные смеси, содержащие огнеупорный нанол. нитель - кварцевый песок, связующее -жидкое стекло, отверждаемые двухкальпиевым силикатом 1,Недостатком дайных смесей являетсязатрудненная выбиваемость из отливки.гнз-за .повышенного содержания связующего (4-6 масс, ч,).Наиболее близкой к предлагаемомупо технической сущности и достигаемомурезультату является добавка для отверждения жидкостекольных смесей, включающая в качестве отвердителя водный раствор электролита2.20Однако недостатком данной смеси в случае использования для изготовления литейных форм и стержней, является отсутствие технологического интервала ее жизнепособности (живучести), тащелочно-земельных металловодных растворов электролите с жидким стеклом вступакую реакцию и вызываютмгновенную его коагуляцию.Поставленная цель достигается тем, что добавка для отверждения жидкостекольных смесей, включающая водный рас твор электролита, дополнительно содержит легкоплавкое углеводородное соединение, а в качестве водного раствора электролита - 25 43%-ныйраствор хлористого кальция при следующе ношении ингредиентов, мас. ч:25-43%-ый раствор хлористого кальция 70-80Легкоплавкое углеводородное соединение 20-303, . 9960В качестве легкоплавкого углеводородного соединения добавка содержит технические парафины, стеарин и модельныекомпозиции, применяемые в производствелитья по выплавляемым моделям, например, ПС 50-50 (смесь парафина и стеарина в соотношении 1:1), ПЛ ПуС (70%парафина, 22% пушечной смаеки, 8% буроугольного воска), Парафин (марки Т)ГОСТ 16960-71, стеарин ГОСТ 6484-53, 16пушечная смазка ГОСТ 19537-74, буроугольный воск ТУ/9-34-72, жидкоестекло ГОСТ 8264-56,Добавку по изобретению используют ввиде микрокапсул. 15Процесс микрокапсулирования осущестляется путем пропускания капель концент/рированных водных растворов электроли тов через слой расплавленного пленкообразуюшего материала с последующим охлаждением микрокапсул в воде, Микрокапсулы имели форму сферических частицдиаметром 0,8 2,5 мм и толщину оболочки 0,01-0,04 мм.формовочную смесь готовили в лопастном смесителе путем перемешивания огнеупорного наполнителя, жидкого стекла имикрокапсул. Отвердитель, заключенныйв оболочку термопластичного материала, не взаимодействует с жидким стеклом, ЭОчто обеспечивает получение смеси с высокой живучестью, характерной для исходных жидкостекольных смесей упрочняемыхтепловой сушкой или продувкой газомСО . При уплотнении смеси встряхива 35нием с подпрессовкой, осуществляемогов процессе изготовления форм и стержнейоболочки микрокапсул разрушаются засчет механического воздействия на нихс последующим высвобождением содержимого микрокапсул, Разрушение микрокапсул возможно также в результате интенсивного нагрева смеси токамис частотой 5-15 МГц, Выделяемое тепло, количество которого пропорционально высокой диэлектрической проницаемости содержимого микрокапсул, вызываетплавление материала оболочек микрокапсул, расширение отвердителя с частичнымпереходом его в парообразное состояние50и миграцией электролита по капиллярамсмеси,Благодаря эффективному упрочнению жидкостекольной смеси электролитами, способными вызывать быструю коагуляцию 55 растворимого стекла, предлагаемый способ позволяет уменьшить содержание раствора силпкгта натрия в смеси до 2,03,0 масс, ч., что удешевляет ее и облегчает удаление стержней из отливок, атакже создает предпосылки для регенерации отработанных составов,Составы и свойства жидкостекольныхсмесей с отвердителем, приведены втабл, 1 и 2.Количество микрокапсул отвердителясоставляет 2,5 масс, ч. от обшей массысмеси.Количество масс. ч. углеводородногосоединения и водного раствора СаС 8 приведены в пересчете на массу смеси.Как видно из табл, 1, оптимальноеколичество углеводородного соединенияв смеси составляет 0,5-0,75 масс. ч.,что составляет 20 30 масс. ч. от всегоотвердителя, При меньшем содержанииуглеводородного соединения микрокапсулыимеют утонченную стенку с недостаточнойпрочностью. При содержании углеводородного соединения свыше 0,75 масс. ч.,относительное количество водного раствора СаС 3 в микрокапсуле уменьшается,прочность смеси при этом падает.Максимальная прочность предлагаемойсмеси достигается при использовании вмикрокапсулах насьпценного раствораСаС(43%-ый водный раствор). Кальций хлористый поставляется промышленностью безводным, кристаллическим ижидким. Водные растворы каждой из модификаций СаС 6 пригодны для получениямикрокапсул. Оптимальность концентрйциираствора иллюстрируется примерами смеси при вводе водного раствора СаСГразличной концентрации, которые приведены в табл. 3,Испытывались смеси состава 2, соответственно табл. 1,Как следует из табл. 3 минимальнаяконцентрация водного раствора СаС 3равна 25%, При меньшем ее значениипрочностные показатели смеси не соответствуют требованиям предъявляемымзаводскими технологйческими инструкциями к литейным формам и стержням,О качестве литой поверхности судилипо наличию пригара, а также по ее шероховатости, Чугунные отливки, полученныев формах с микрокапсулами, имели значительно меньший пригар по сравнению слитьем, произведенным в число жидкостекольных смесях. Этому способствовалауглеродосодержашая добавка, котораяпри высоких температурах выделяет блестящий углерод, не смачиваюшийся чугунома в результате чего уменьшается окисление чугуна и образование пригара.,625 0 875 дуль 5 0 2,50 2 Песок кварцевый (зенистость 02) 9 Таблица 2 18 0 23 0 1 39 048 02 обраэтие посл3 удараМ 11 а Прочнос гьцов на сжуплотненми копра 3 2 О,0 0,8 1,12 5 996Значение шероховатости поверхности отливок определяли с помощью мнкроскофа Линника (тнп МИС). Чистота полученных отливок находилась в пределах 1-3 класса по ГОСТ 2789-73, т. е. 5 максимальное значение шероховатости не превышало 200 мкм.Живучесть смеси оценивали по изменению прочности образцов на сжатие через 1 ч, 3 ч и 24 ч. Как показали . испыта- Е нкя, прочность смеси в течение 48 ч неизменялась. Следовательно, живучесть смеси превышает 48 ч. Дальнейшие испытания проводить было нецелесообразно, так как готовая смесь в литейных цехах используется по назначению, как правило, не позднее 48 ч. Оптимальное количество отверди.теля в смеси лежит в нределах. 2,00-3,00 масс. ч. При меньшем содержании этого количества, смесь име ет низкую прочность, неудовлетворяющую требованиям по прочностным характеристикам, предъявляемым к литейным формам и стержням. Низкая прочность объясняется недостаточным количеством отвердителя, необходимого для отверждения жидко- стекольной смеси.Дальнейшее увеличение содержания микрокапсул свыше 3,00 масс. ч. нерационально, так как нарастание прочности происходит незначительно.Оптимальное количество связуюаегожидкого стекла в предлагаемой смеси лежит в пределах 2,0 З 0 масс. ч. При содержании жидкого стекла менее 2;0 масс, ч, смесь имеет низкую прочность. Это объясняется недостаточным количествомсвязующегов смеси, необходимого для связываниязерен кварцевого песка.Содержание. - связующего свыше 3,0 масс. ч. приводит к резкому ухудшению выбиваемости смеси из отливок.Как следует иэ табл. 1-3 предлагаемая смесь имеет высокую живучесть при уменьшенном содержании жидкого стекла. Смесь не токсична, после твердения стержни имеют удовлетворительную поверхность. Благодаря уменьшению количества жидкого стекла на 50% и замены вредного для организма человека мелкодисперсного порошка двухкальциевого силиката на микрокапсулы водных растворов электролитов например хлористого кальция, себестоимость 1 т жидкостекольной смеси уменьшается по сравнению с известным в 14 раза, значительно улучшается выбиваемость смеси иэ отливки.Таблица 18Продолжение табл. 2 996051 физико-механические н технологические свойства Состав 1,15 1,17 1,10 1,12 220 226 234 200 Газопроницаемос ть, ед 0,38 0,32 0,30 0,42 Осыпаемость, % Работа выбивки послепрогрева образцовб 50 мм, Ъ" 50 ммдо 1000 С, Дж 1,50 2,00 2,00 1,50Таблица 3 Концентрация, %36 30 физико-химические свойствасмесей 20 43 0,03 0,07 0,18 0,11 0,09 0,20 0,32 30 мин 0,18 1 ч 0,40 3 ч 0,57 24 ч 1,10 Прочность на сжатиеМПа 0,08 0,25 0,29 0,41.0,90 0,33 0,73 086 25-43%-ный рас творхлористого кальцияЛегкоплавкое углеводородное соединение 70-80 20-30 Составитель И, ГончарукРедактор Н, Воловик Техред Т,Маточка Корректор Л. Бокшан Заказ 791 Л 8 Тираж 811 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская наб д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Прочность образцовна сжатие после уп 4. 5 минлотнения встряхивани.ем и дополнительнойобработки ТВЧ, МПачас 6 МГ Формула изобретения Добавка для отверждения жидкостехоль З ных смесей, включающая водный раствор электролита, о тличающаяся тем, что, с целью повышения живучести смеси и снижения содержания жидкого стекла, она дополнительно содержит легкоплавкое углеводородное соединение, а в качестве водного раствора электролита-43%-ный раствор хлористого кальция при следующем содержании ингредиентов, масс, ч,: Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Жуковский С. С. и др. формы истержни из холоднотвердеющих смесей.М., "Машиностроение", 1978,2, Григорьев П. Н, и др, Растворимоестекло. М., Промстройиздат, 1956,с. 7.8-324.