Суспензия для изготовления литейных керамических форм, получаемых по выплавляемым моделям

О П И С А Н И Е ( 8634ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоцналнстнчесимкРесвублнн(5 )М. Кл,В 22 С 1/16 Йеударстееииый комитет СССР ие делам изебретеиий и вткрмтий(5 З) УД К 621,742,4, .621,74.045 (088.8) Дата опубликования описания 15,09,81(71) Заявите ТЕЙНЫХ КЕРАМИЧЕСКИЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФОРМ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПО- ВЫПЛА одеианичес и 1 сит различидный кремные связующие, в том числе колнезем 21. Изобретение относится к литенному про ству, в частности к получению форм в п водстве литья по выплавляемым моделям Известна суспензия для изготовления лит ных форм, содержащая этнлсиликат, орг кий растворитель, водный раствор соляно серной кислот и огнеупорный наполнител Недостатком такой суспензии является ность техпроцесса и большая трудоемкост готовления таких форм. Кроме того, зтил ликат дефицитен и дорог. Для замены этилснликата используюОднако несмотря на то, что гидроэоли по.ставляются литейным цехам как готовые связующие, они все же нуждаются при изготовлении суспензии в специальной обработке. Так, для первого слоя оболочковой формы их обрабатывают смачнвающим ацетоном, так какЗО гидрозоль не смачивает поверхность моделеи, Если при перемешиваннн раствора коллоидного кремнезема со смачивателямн появляется пена, то применяют пеногаснтели. Кроме того, эти связующие не отверждаются газообразным аммиаком и имеют низкую стойкость, Не разработана технология их использования в автоматических установках, потому что оболочка имеет большой цикл сушки, равная 4 - 5 ч. Оболочка, сформированная из такой суспензии, имеет невысокую прочность.Для устранения указанного недостатка к кислому кремнезолю добавляют различные добавки.Известна суспензия на комбинированном связующем (коллоидный кремнезем и этилсиликат) 3.Хотя суспензия на таком связующем и поз. воляет получать оболочку с высокой механической прочностью, однако ие устраняются присущие суспензиям этого класса недостатки, Ее неудовлетворительные технологические параметры вызывают ужимины, пробой оболочки и другие дефекты, свойственные и труднопреодолимые в литье по выплавляемым моделям.Наиболее близкой по техническому существу и достигаемому результату к ппеплагаемой863143 20 40 является суспензия, включающая этилсиликат,органический растворнтель (ацетон), подкисленную соляной и серной кислотой волу,тяжелый первичный спирт фракции С - Сви огнеупорный пылевидный наполнитель призаданном соотношении ингредиентов 41.Недостатком этой суспензии является невысокая прочность формы при высокой температуре, а также после ее прокаливания. Дляее затвердевания требуются строго контролируемые по влажности и температуре условиявоздушной или воздушно-аммиачной среды, требуется длительная сушка, Суспензия содержитмного дорогого и дефицитного этилсиликата.Чтобы уменьшить расход суспензии и такимобразом сэкономить этилсиликат, на два первых облицовочных слоя наносят последующиеслои на жицкостекольном связующем. Но всеэто не обеспечивает высокого качества отливок из-за ужимин, вмятин, зазоров и т,д.Цель изобретения - сокращение временисушки и повышение прочности керамическихформ после прокалки,Эта цель достигается тем, что, суспензия,включающая огнеупорный наполнитель, этилсили 25кат, органический растворитель, подкисленнуюсоляной и серной кислотами воду, дополнительно содержит продукт нейтрализации жидкого стекла минеральной кислотой с выделением кремниевой кислоты ацетоном, содержащей 11 - 12% 80, и уксусную кислоту, азов качестве органического растворителя - гидролизный спирт при следующем соотношенииингредиентов, в масс,%:Этилсиликат 10,0 - 11,5Спирт гидролизный 4,5 - 5,5 35Вода 2,5 - 3,0Соляная кислота 0,1 - 0,15Серная кислота 0,2 - 0,4Уксусная кислота 0,1 - 0,35Продукт нейтрализации жидкогостекла 9,5 - 10,5Огнеупорный наполнитель ОстальноеВходящий в суспензию продукт нейтрализации жидкого стекла минеральной кислоты свьщелением кремниевой кислоты ацетоном(связующее АРК.1) повышает механическиесвойства формы при 900 С и после прокаливания, Гель, выпадающий при затвердевании 5 осуспензии из связующего АРК, имеет мелкодисперсную структуру и формулу двуокисикремния 80,. Плотная коагуляционная структура кремнезема спекается при термическойобработке формы, повышая ее механические 55свойства,Содержание связующего АРК - 1 в суспенэии(9,5 - 10,5 массЯ) определено расчетным путем исходя из того, что максимальная прочностьсуспензии после ее отверждения достигаетсяпри содержании кремнезема в связующем16 - 18%. Это является основой для снижениясодержания в суспензии этилсиликата (10,0 -11,5 масс.%),Указанная кислота, обратимо реагируя с гидролизным спиртом, образует этилацетат и воду, которые в совокупности являются хорошим растворителем этилсиликата,При комбинированном способе изготовленияформ с использованием жидкого стекла, уксусная кислота обуславливает мелкодисперсностьвыделяемого геля кремниевой кислоты и еговысокую химическую чистоту, образуя сокислами металлов, входящими в составжидкого стекла, легкорастворимые соли, Этисоли при выплавлении моделей полностьювымываются. Количественный диапазон уксусной кислоты в суспензии установлен наоснове математической модели, характеризую.щей ее влияние на свойства суспензии, таки формы, что подтверждено экспериментальной проверкой,Гидролизный спирт, выполняющий функциирастворителя, менеелетуч, чем ацетон и поэтому уменьшает обсыхаемость суспензии, чтообеспечивает затвердевающему слою формыравномерную толщину и прочность.Кроме того, он нетоксичен и менее пожаро- и взрывоопасен, Учитывая колебания80 в исходном зтилсиликате 32 и граничные значения его содержания, установлен количественный диапазон концентрации гидролизного спирта в суспензии (4,5 - 5,5 масс,%),При затвердевании связующего АРК - 1 наблюдается только явление переноса и испарениярастворителя, Высокая летучесть растворителя -ацетона, отсутствие длительного процесса поликонденсации и оптимальное количество водыв суспензии ускоряют процесс ее затвердевания и сокращают цикл сушки форм на воздухе с 3 - 5. ч, Для известной формы до 1,5 -2,5 ч для форм, изготовленных из предлагаемой суспензии,Приготовление суспензии осуществляют в механической мешалке с числом оборотов 1400 - 2800 в мин, В бак мешалки наливают воду, подкисляют ее соляной и уксусной кислотами, добавляют гидролизный спирт и вводят этилсиликат 32, перемешивают в течение 30 - 40 мин, получая гидролизованный раствор этилсиликата. Перед его использованием для изготовления огнеупорной суспенэии вводят связующее АРК - 1, пылевидный огнеупорный наполнитель и серную кислоту. Полученную суспензию перемешивают в течение 20-30 мин и применяют .для изготовления форм, нанося ее на модельные блоки путем863141 Составы суспензий, масс.% 1 2 Ингредиенты Р 1 Нф 2 УЗ У 4 10,0 10,7 11,5 10,7 Этилсиликат - 32Спирт гидролизный 5,5 5,0 4,5 5,0 2,7 3,0 Вода 2,7 2,5 Соляная кислотаСерная кислотаУксусная кислотаСвязующее АРК0,5 0,12 0,1 0,4 0,30,3 0,2 0,23 0,2,3 0,35 0,1 10,0 10,0 10,5 9,5 Огнеупорный наполнитель 79,93 68,25 80,95 73,1 их окунания в суспензню н обсыпки наполнителем,Пример приготовления суспензии состава.В смесителе емкостью 60 л смешивают,подкисленную воду (воды 6 л., соляной кислоты 200 мл, уксусной кислоты 500 мл) с10 л, гидролизного спирта и 20 л этилсиликата 32.После перемешивания в течение 30 мин.получают связующее - пщролизованный раствор этилсиликат 32. Полученный раствор переливают в смеситель емкостью в 200 л.,вводят в него 18 л. связующего АРК - 1,121 кг пылевидного огнеупорного наполните.ля и 300 мл серной кислоты, Суспензиюперемешивают в течение 30 мин,Вязкость суспензии по ВЗ - 4 находится.в пределах 35-50 с. Это оптимальная величина, Суспензию можно использовать сразупосле ее приготовления,Газопроницаемость оболочки, полученнойпосле отвердения суспензии, равна 0,1070,112 ед, (у известной суспензии - 0,120 ед,).Изменение состава суспензии приводит кболее плотной упаковке зерен цилиндрического кварца и незначительному снижению газопроницаемости. Достаточная газопроницаемость формы позволяет получать отливкибез газовых раковин,Живучесть суспензии составляет 2 - 4 сут.Это на 20 - 50% выше, чем у известной суспензии,Испытания показывают, что осаждение пылевидного кварца в ацетоновом растворителепроисходит быстрее, чем в зтиловом спирте.Кроме того, уменьшение расхода этилсилика.та также повышает живучесть суспензии. Лучшие известные суспензии по живучести имеют ее величину 3 - 7 сут,Прочность оболочки на изгиб после удале.ния моделей в воде несколько ниже, чем у оболочки изготовленной из известной суспен зии и составляет 18 - 24 кгс/см. Но после 2 - 4 ч. выдержки оболочки иа воздухе, а затем подсушки ее, что является крайне необходимой технологической операцией для предотвращения растрескивания оболочки при .ее прокаливании, прочность увеличивается до 30 - 40 кгс/см. После выплавки модели в модельном составе, прочность оболочки не 1 О снижается и, как и у известной составляет25 - 30 кгс/смэ.Сущность изобретения поясняется составами и свойствами смесей, которые соответ.ственно приведены в таблицах 1, 2 и 3,Из таблицы 2 видно, что образцы, изго.товленные из предлагаемой сусненэии обеспечи- вают достаточные механические свойства непро.каленной оболочке, а приТ = 900 С и пос ле прокалки ее механические свойства на 50 - 70%,выше. Из таблицы 3 следует, что онти мальное соотношение ингредиентов в суспенэии позволяет сократить время ее отверждения и существенно упростить технологию изготовления форм. Их сушка производитсв 5 "в потоке воздуха со скоростью О,-10 мспри его влаяюсти от 0 др 35% м 20-27 С (для моделей ПС.50 50). ИЬрокие днапазо.ны изменения параметров среды, в которой производят сушку форм, обеспечивают нростоту и универсальность техпроцессаего производительность. Предлагаемая суспензия ускоряет сушку форм в 4 - 5 раэ, становится возможным об. работка газообразиьпи аммиаком и хорошее смачиваиие восковых моделей (нет нвобхощемости вводиь в ее состав ПАВ).Себестоимость 1 кг суспензии иа 10-20% ниже известной за счет снижения расхода этилсиликата и необходимых ингредиентов для его гидролиэа.Таблица 1863141 Таблица 2 Физико. механические свойства Показатели свойств образцов из суспензий составов по табл. 1Мо 2 1 о 3 1 о 4 яо Предел прочности при изгибе,кгс/см 1 Непрокаленные,Нагретые до 900 С,Прокаленные и охлажденные 32,0 35,0 30 80,0 51,0 53,0 30 40 17,0 16,0 17,0 17,0 Предел прочности на.разрыв,кгс/см: Непрокаленные,Прокаленные 16,0 15,0 15,0 32,0 8,0 9,0 9,0 7,0 Таблица 3 Характеристика отливок и условия Оболочка формы, изготовленнаяотверждения слоя из составов суспензий У 1, УИо 3, У 4 (по табл. 1) состоитиз 4-х слоев, однородная Класс точности отливокЧистота поверхности отливок- 3 1,5 - 2,Время отверждения, чаТемператур 0 - 2 0 -40 - 6 Влажность среды, %Скорость воздушного потока1 - 1,0,1 - 10 Формул бретени кого стекла минеральной кислотой с выделением кремниевой кислоты ацетоном, содер. жащей 11 - 12% 8 Юо, и уксусную кислоту, а в качестве органического растворителя гидролизный спирт при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:ЭтилсиликатГидролизный спиртВодаСоляная кислотаСерная кислотаУксусная кислота Суспензия для изготовления литейных керамических форм, получаемых по выплавля-емым моделям, включающая огнеупорный наполнитель, этилсиликат, органический раство. ритель, подкисленную соляной и серной кис. лотами воду, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью сокращения времени сушки и повышения прочности керамической формы после прокалки, суспензия дополни. тельно содержит продукт нейтрализации жидОболочка формы, изготовленная1 и 2 слой из составов суспензийИо 1 Ио 2 Ко 3, Р 4 (по табл, 1)а 3 и 4 слои состоят из жидко.стекольной смеси 10,0 - 11,54,5-5,52,5-3,00,1 - 0,150,2-0,401 035863141 Составитель И. КунипкаяТехред Л.Пекарь Редактор И, Касарда КоРРектоР Г, Огар Тираж 872 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5Подписное Заказ 7649/15 Филиал ППП "Патент", гУжгород, ул, Проектная, 4 1 родукт нейтраизацни жидкогостекла 9,5 - 10,5Огнеупорный наполнитель ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание прн экспертизе1, Литье по выплавляемым моделям, Под ред. Шкленника Я, И, и Озерова В. А. (инженер 10.ная монография), М "Машиностроение", 1971,с. 219,2. Литейное производство, 1978, Яф 5, с. 28. Ф3. Авторское свидетельство СССР Яф 616039,кл. В 22 С 1/16, 1977.4. Авторское свидетельство СССР йф 353784,кл. В 22 С 9/04, 1971,