Раствор для приготовления жидкостекольного связующего

(191 (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХОСЦВДНЯЮЕСННПРЕСПУБЛИК З(5 р В 22 С 1/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ по выгиэ,точного12-20. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ( 5 4 ) ( 5 7 ) РАСТВОР ДЛЯ ПРИ РОТОВЛЕНИЯЖИДКОСТЕКОЛЬ НОГО СВЯЗУКЩЕРО, используемого при изготовлении литейныхкерамических Форм по выплавляемыммоделям, включающий растворенноев воде кислое минеральное соединение, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения прочности керамических Форм на всех этапах формообразования, увеличения производительности и улучшения санитарногигиенических условий труда, растворв качестве кислого минерального соединения содержит 0,4-1,5 моль/лортофосФорной кислоты,60 65 Изобретение относится к литейному производству и может найти широкое применение при изготовлении отливок методом точного литья по выплавлявмым моделям с применением жидкостекольного связующего.Известна,подготовка жидкого стекла, заключающаяся в разведении его водой до требуемой плотности, Подготовленное таким образом жидкое стекло применяется как связующее для упрочняющих слоев формооболочек 13 .Разведение жидкого стекла водой отличается простотой и малой трудо-, емкостью. Однако ввиду того, что промышленный силикат натрия имеет 15 зачастую различный модуль, становится затруднительным получение постоянных свойств огнеупорного покрытия. Это приводит к различной скорости выпадения коллоидального кремнезема 20 в, процессе химического отверждения слоев формооболочек, способствует удлинению времени цикла формообразования, а в керамике наблюдается повышенное остаточное содержание На 20. 25 ,Формы, изготовленные на основе такого связующего, обладают низкой технологической прочностью, особенно в горячем и прокаленном состоянии В итоге керамические формы разупрочняются и покрываются сеткой трещин, что приводит к большому браку отливок из-за прорывов формооболочек.Наиболее близким к изобретению по технической сущности .и достигаемому результату является раствор для приготовления жидкостекольного связующего (2 , используемого при изготовлении литейных керамических форм по выплавляемым моделям, содержащий компоненты, мас.%: 40Хлористый аммоний 5-8Вода 95-92Известный раствор перемешивается с жидким стеклом, доведенным до плотности 1,4 в соотношении 30 г 45 раствора на 100 г стекла. При этом происходит химическое взаимодействие по реакции тпИа ОпЯ 10 + 2 ИН С 1 =+ Н,О (1),как видно иэ уравнения (1) модульжидкого стекла, который представляет из себя отношение = 1,032,пЯЗ.О,Мао ф увеличивается вследствие уменьшенияколичества НаО. Данная Подготовкапозволяет получить постоянные свойства огнеупорного покрытия, а такжеускоряет выпадение коллоидальногокремнезема в процессе эакреПленияслоев формы. Формооболочки, изготовленные на основе такого стекла,обладают высокой технологическойпрочностью в "сыром", но низкой .в"горячем" и фпрокаленном" состояниях,что также существенно отражаетсяна качестве отливок.Это объясняется тем, что остаточное количество БаС 1, которое не удалилось из оболочек при выплавлениимодели и не сублимировало при прокалке, оплавляется при температуре801 . 5 и повышает прочность керамики. Однако ее прочность остаетсянедостаточной, в, результате чегонаблюдается большой брак при прокалке. Кроме того, недостатком, ограничивающим применение раствора хлористого аммония дпя подготовки жид-кого стекла, является токсичностьпаров аммиака, выделяющихся в больших количествах в ходе реакции (1),Одновременно со снижением продолжительности твердения формооболочекудлиняется цикл подготовки жидкогостекла до 6-8 ч. Кроме того, необходима дополнительная подготовкахлористого аммония,.заключающаясяв его измельчении, что усложняетподготовку связующего.Таким образом, ни один из укаэанныхрастворов для подготовки жидкого стекла не обеспечивает достаточной прочности керамических Форм в"горячем" и "прокаленном" состояниях,которые являются их основными технологическими характеристиками призаливке металла.Целью изобретения является повышение прочности керамических формна всех этапах Формробраэования,увеличение производительности иулучшение санитарно-гигиеническихусловий труда.Поставленная цель достигаетсяза счет того, что раствор для приготовления жидкостекольного связующего, используемого при изготовлениилитейных керамических Форм по выплавляемым моделям, включающий растворенное в воде кислое минеральноесоединение, содержит в качестве последнего 0,4-1,5 моль/л ортофосфор-,ной кислоты,Предлагаемый раствор перемешивается с жидким стеклам плотностью 1,4 г/смз в соотношении 30/100. Прн этом протекает основная реакция2яа Офп 810+ уНзРО 4 д2- (ш) МаО пЯ 10 + На РО+ Н О (2),у .4 2 Как видно из уравнения (2), модуль жидкого стекла возрастает.Описываемая подготовка имеет те же цели, что и хлористым аммонием, но дополнительно повышает прочность формооболочек в "сыРом", "горячем". и "прокаленном" состояниях, улучша"сыром" состоянии объясняется тем,что ортофосфорная кислота обладаетвяжущими свойствами, что позволяетувеличить прочность форм после выплавления моделей на 45-50. При возДействии НРО на силикат натрияИ примеси в жидком стекле, образуютсятугоплавкие фосфаты, которые армируют Форму при прокалке, что позволяет поднять фгорячуюф и "прокаленную" прочности на 200-220 по сравнению с прочностью формообопочек,приготовленных по известному раствоРУНаряду с увеличением технологической прочности керамических формописываемая подготовка жидкого стекла уменьшает их газотворность на 20.25, что существенно сказывается.на качестве литья. Кроме улучшенияперечисленных параметров улучшаетсятехнологичность подготовки связующего, потому что на подготовку жидкого стекла предлагаемым растворомтребуется в два раза меньше времени,чем на подготовку раствором хлористого аммонйя.Благодаря указанной обработкежидкого стекла его исходный модульповышается до 3,3-3,6. Величина концентрации НРО в растворе определяется исходя иэ величины исходногомодуля жидкого стекла, если последний относительно невысок (2,4-2,5)используют раствор с концентрациейНдРО, близкой к верхнему обусловленному переделу, если же исходныймодульвысок (2,9-3,0) используютраствор с концейтрацией нзРО по ииж нему пределу,фПри концентрации раствора ниже0,4 моля НЗРО /л не доСтигает повышение исходного модуля жидкого стекла от требуемой степени и, соответственно, повышения прочности керамических форм, а при концентрации раствора выше 1,5 моля НРО/л при обработке жидкого стекла выпадает избыток геля 810, который не растворяется в остаточной гидроокиси натрия.Оптимальная концентрация ортофосФорной кислоты определяется по эмпирической Фоцмуле 55К = 1,5-1,4 (М4 ),где Е - требуемая концентрацияН РО моль/л,М - модуль исходного жидкогостекла.формула справедлива для значениймодуля 2,4-3,0, при этом. концентрация кислоты в растворе составляет0 4-2,5 моль/л,П р и м е р 1. Подготавливают жидкое стекло с известным. модулем известным раствором хлорида аммоний в следующей последовательности; доведение исходного жидкого стекла до плотности 1,4, приготовление раствора для подготовки связующего (размельчение технического хлорида аммония, разведение раствора до требуемой концентрации), смешивание раствора с жидким стеклом в соотношении 30/100 г независимо от, модуля жидкого стекла, выдержка до полного растворения выпавшего осадка.На основе приготовленного связу.ющего изготавливают 4"слойные стандартные керамические образцы для определения прочности оболочек на изгиб.В табл. 1 показаны результаты определения прочности оболочек на изгиб по примеру 1, в табл. 2 та же, по примеру 2.П р и м е р 2. Жидкое стекло с известным модулем подготавливается раствором ортофосфорной кислоты . в воде. Операции производят те же и в той же последовательности, что и в примере 1, но отсутствует операция размельчение технического хлорида аммония.За базовый объект выбран технологический процесс, по технологии которого на блок моделей наносят два этилсиликатных слоя (сушка каждого слоя 4 ч) и три упрочняющих жидкостекольных слоя с обсыпкой песком, плакированным хлористым аммонием (сушка каждого слоя 40 мин). Выплавление модельной массы из оболо-. чек производится в 2-ом растворе НС 1. Подготовка жидкостекольной суспенэии осуществляется раствором .хлористого аммония. Применение раствора для подготовки не позволяет устранить низкую технологическую прочность форм в "горячем" и фпрокаленном" состояниях, что приводит к большим потерям оболочек. Токсичность паров аммиака является недостатком, сдерживающим применение раствора хлористого аммония.Реализация предлагаемого.раствора для подготовки жидкостекольного связующего при изготовлении керамических Форм в литье по выплавляемым моделям приводит к увеличению прочности форм после выплавления моделей на 45-50, в "горячем" и фпрокаленномф состояниях - на 200-220. Это приводит к снижению брака по отливке "скоба микрометра Р 2" с 37,7 до 20, что дает экономический эффект 35-40 руб. на 1 т годного литья,1068206 Использование предлагаемого раствора позволяет усовершенствоватьтехнологический процесс изготовления керамических Форм на жидкосте. кольном свяэукяаем и значительно повысить качество литых точных заготовок,Т аблица 1,Прочность наизгиб, ИПа Плотность раствора кг/м х 10 Концентрация хлористого аммония+0,05 3,0 4-8 Таб лица 2 Концентрация 1 РО Плотност раствора кг/м х 10 Прочность наизгиб, ИПа з г/ оль /л ость,мз/г сырая а- ен стек я 14 1,148,0 1,069,8 79,5 03 4,7 мин 2 4 4,9 Иодульисходногостекла Модуль исходного жцлког стекла 13 1, 12 1 12 1,10 1,1 11 1,2 10 1,1 79,5 89,4 79,5 1,050 1,045 1,040 Модульподготовленногожидкогостекла МодульподготовленНогожидкогостекла сы про- рая 6 ка- ленная 6 4,5 6,1 6,0 5,2 4,9 Гаэо- творность смэ/г Время подготовки жидкогостекла,ч Времяподго",товкижидко1068206 Продолжение табл.2 Концентрация НЗРО Плотность раствора, кг/мх 10 ф азо- ворость, ф/г ЮФЕ вВ ФЮЮмоль/л г/л прока- ленная 6 еаеЬев 3,416,0 5,9 6,2 2,0 40 мин 3,45 4,4 5,0 5,1 2,0 25 мин 70,75 2,9 60,1 2 ч 4,8 4,6 5,5 ,2,1 3,6 60,1 1,025 3,41 6,0 6,0 6,4 2,0 40 мин 50,5 3,0 4,6 4,4 2,0 25 мин 5,1 3,45 1,020 40,8 й в Составитель С, Тепляков Редактор И. Шулла Техред Л.ПилипенкоКорректор И. Эрдейи" ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеиий и открытий 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5Филиал ППП фПатентф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 ваеЕЕЕЕ Модуль исходного жидког стекла 0 0,6 б 0,6 5 0,5 4 0,4 1,035 1,030 1,030 Модульподготовленногожидкогостекла,Прочность на иэгиб, МПашит юМаеЮавВе сы раяи Времяподготовкижидкогостекла,