Суспензия для керамических форм и стержней по постоянным моделям и способ их изготовления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН125 2 С 1/ОО, 9/О ФрНИЯ" САНИЕ ИЗОБРЕТ нный раствор Гидролиэо этилсилик Гелеобраэ 107,-ный р рекиси ла Огнеупорн нитель на-1,1 вател вор пе 0,2-2,0 а и наполосновеОстальн ремнеэем тли целью стерж 50-7 е тем о ей о Ссвы- ератур чаю- повыи. стер рвале ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Ъ(71) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут(56) Карножицкий В, Органические перекиси М,: Иностранная литература,1961, с. 61.Авторское свидетельство СССРУ 44 1088, кл, В 22 С 1/00,В 22 С 9/04, 1974.Иванов В.Н Зарецкая Г.М, Литьев керамические формы по постоянныммоделям. М,: Машиностроение, 1975,с,.79.Авторское свидетельство СССРУ 28724 1, Кл. В 22 С 9/04, 1969.(54) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ФОРМИ СТЕРЖНЕЙ ПО ПОСТОЯННЫМ МОДЕЛЯМ И:СПОСОБ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ(57) 1, Суспензия для керамическихформ и стержней по постоянным моде-.лям, включающая огнеупорный наполнитель йа основе кремнезема, гидролиэованный раствор этилсиликата; гелеобразователь и перекисное соединение,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью повышения прочности и газопроницаемости керамических форм и ствранейдо и после прокаливания, суспензия в качестве нерекисного соединения содержит 107-ный ацетоновый раствор перекиси лаурила при следующемсоотношении компонентов, мас.йф 2, Способ изготовления керамических форм и стержней по постоянным моделям, включающий приготовление керамической суспенэии, заливку ее в модельную оснастку, отверждение, извлечение полученных форм и стерж- а ней иэ оснастки и их нагрев, о тЯ л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности и газопроницаемости форм и стержней, нагрево осуществляют при 50-100 С с выдержкой в этом интервале температур 45- 70 мин или нагрев осуществляют. сту файф пенчато с выдержкой в течение 15- И 3 20 минпри 50-75 С с дальнейшим на- (П гревом и выдержкой в течение 45- фф 50 мин при 80-100 С. Я) 3. Способ по п.2, о щ и й с я тем, что, с шения прочности форм и нагрев осуществляют йри держкой в этом интервал в течение 50-70 мин.4. Способ по п.2, о т л и щ и й с я тем, что, с целью щения гаэопроницаемости форм аней йагрев осуществляют пр 100 С с выдержкой в этом инте температур в течение 45-60 миряду с аминным или щелочным способствует Формированию плотной бездефектной структуры связующего, придающей форме высокую прочность,Улучшение физико-механических характеристик керамики до и после прокаливанияобъясняется тем, что при отвержденииее в присутствии перекиси лаурилапроисходит окисление боковых органических радикалов (этоксигрупп) и образование поперечных связей в полимере при использовании даже неполностью гидролизованного этилсиликата, атакже вследствие раскрытия неэффекотинных циклов, не участвующих в образовании пространственной трехмерной структуры связующего, высокоактивными перекисными радикалами, В результате наиболее полно используются связующие способности кремний С органического полимера (этилсиликата).В случае применения керамических форм для получения отливок большей массы, а также при использовании тонких или пустотелых стержней, це лесообразно максимальное повышение прочности керамики. Кроме того, повышенная прочность керамики при изготовлении керамических форм по постоянным моделям способствует максималь ному уменьшению толщины керамического облицовочного слоя, что сокращает расход суспензии и несколько снижает требования к газопроницаемости. Для обеспечения повышенной прочности нагрев форм после отверждения суспено зии необходимо вести до 50-75 С и выдерживать при этих температурах в течение 50-70 мин, При этом достигается полное протекание первого этапа разложения перекиси лаурила и частичное разложение ее по второму этапу. Это способствует созданию керамических слоев высокой прочности. В дальнейшем при прокаливании форм выде- ление СО из перекиси лаурила происходит через микротрещины керамического слоя и не снижает его проч. ностных показателей.При заливке керамических форм 50 кипящей сталью при наличии в отливке тонких сечений, а также при использовании массивных керамических форм с толстой облицовкой, целесообразно получать керамические слои повышен ной газопроницаемости. Для обеспечения этого показателя нагрев Формо после отверждения ведут до 80" 100 С и выдерживают при этих температурах в течение 45-60 мин. При прогреве керамических Форм до указанных температур происходит интенсивное разложение перекиси лаурила по 1 и 2 этапам одновременно. Процесс сопровождается резким повышением газо- проницаемости форм и стержней при некотором снижении их прочности.Для обеспечения одновременного повышения прочности и гаэопроницаемости отвержденные Формы нагревают в печи до 50-75 С, выдерживают приОэтоц температуре 15-20 мин, продолжают нагрев до 80-100 С и выдержива" ют в этом интервале температур 40- 50 мин, В течение непродолжительнойо выдержки при температурах 50-75 С происходит разложение перекиси лаурила по первому этапу с выделением активных перекисных радикалов, с образованием поперечных связей в полимере и упрочнением керамики, При дальнейшем нагреве и выдержке при 80-100 С наступает второй этап разложения перекисй лаурила с выделением СО и повышением газопроницаемости керамики, Показатели прочности ее при этом снижаются незначительно и остаются выше соответствующих показателей физико-механических свойств прототипа,Технология приготовления суспензииВ емкость лопастной мешалки вли вают связующее - гидролизованный раствор этилсиликата (ГРЗ) и технологическую добавку " ацетоновый раствор перекиси лаурила, Далее при переме-. шивании вводят огнеупорные материалы, например кварцевый песок 1 К 02 А, и.пылевидный кварц ПКнепрокаленный в отношении 1:2. Для приготовления связующего использовали запорожский этилсиликат марки 32 по ИРТУ 6-02-415-67. Гидролиз проводили однофазным способом, условное содержание ЯО в связующем 162.После введения всех компонентов суспензии добавляли гелеобразователь 407-ный водный раствор триэтаноламииа (ТУ 6-09-2442-72), суспенэию перемешивали 30 с и выливали в приготовленную оснастку, Через 1-2 мин суспензия отверждается, Формы удаляли на оснастки и устанавливали в нагревательную печь при температуре, превышающей температуру разложения12 5 б 8 ьь 5 Твбдьера рта " ь ььуо 1 1ь 1 ь ( ьььььь ьь ь м и ььЪщроььив о-" вьчььыв рос вор втььььфщ сьььооь ю те Гььжвооравоветель ФОК ььъььь водиььоь раствор трьь- втаноььемжа ь;,У .1, ОЫ 6,9 3 13 ьь Оьэ 3 3 ворьььй рес ареьоьс оьор од 1 1 ОХ-ььи тововмвраствор реььвсо вОьр ,.а ф ьь ь ьь ьтво 1 ьоор ьвьвь Зев оьььВт явь" Э ь ь в ь щ 1 ь фьз ь-;ьаь Эь Яьье ьь перекиси лаурила. После проведениятепловой обработки формы прокаливалкпри 900 С в течение 1 ч,Составы суспенэий, с которьии были проведены испытания, представлены в табл.,1, результаты испьтакийкерамики различных составов при различных режимах тепловой о 1 раб 1 т 1приведены в иабл,2, Составы 15 и 1 бсуспензия, взятая за прототип Дляуточнения режимов тепловой обработкии оптимального времени выдеррди керамических форм или стержней при раз-:личных температурах дальнейшиеисследования проводили на составе 9,Результаты исследований, приведеныв табл.З и 4. Испытания проводили по стандартным методикам. Прочность на изгиб иэ ьмеряли на разрывной мапине РМ=ЗО,гаэопроницаемость - Ба аппарате дляиспытания газопроницаемости дюриовочкьх смесей с покаэываюрим сильфонным манометром производства ПИР "ьтипа ЬРхК.Проведенные испытаний подтверждают Высокую эрфективность испольэОБа"ния предлагаемой суспенэии в,укаэанНЫХ ПРЕДЕЛаХ ДЛЯ ГьОВЫШЕ 1 КЛ ПРОЧНОСТ."до я ПОсле прокаливакия к гаэолроки-"паемости керамических ПОрьртк;.,Для обеспечения ловыпенкой гаэопроницаемости керамических Форм иСТЕРжНЕй ОПТИМапьькьМИ ПаРаМеТраМИтепловой обработки, согласно результатам испытаний, представленным втабл,3 ь являются ньдержка керамикипри 80-100 С в течение ч 5-б 0 мик,За это время полностью происходит2-Й этап раэлОжения перекиси лаурила,который, накладываясь ка 1-й этап,обеспечивает поньрлекную газопроницаемость форм и стержней при одновременном увеличении прочности керамикипо сравнению с прототипом,Оптимальная технология получениякерамических Форм и стержней повыФпенкой прочности и газопронкцаемостизаключается в ступенчатой тепловойобработке, На 1-й ступени формустержень) нагревают до 50-75 С и выдерживают при этой температуре в течение 15-20 мин, Затеи температуруобыетро повышают до 80- 100 С с ньдержкой при этой температуре В течение40-50 мик.Применение состава суспекзии дляизготовления керамических литейныхформ и стержней к способа ее кспольЭОБаНИЯ ПОЭБОЛЯЕ"ь" СККЭИТЬ СньбЕСТОдМОС"лЬ ПОЛ"Ч-Ння ТОЧНЫХ Оь"ЩьВОКсчет уменьения брака по газовым раКОВИКаы И от РазьУШЕКИЯ фОРЬ1256845 Таблнпа 2 1Составы смесей Свойства 12 / а з ь 1 . 1 )9,и ез 1 г ю 1 ь 1 ь 1,20. 1,7 а ээ,62 э,65 1 62 а,22 1 5 э а,56 а эа о,56 а,61 0,22 о,зз 1з 1фф О е 7 бв 17 103 Ое 93 ТН ОИ .б 91 6%1 Орй б 1 б 6 Б О 66 Ов 71 060 070 1,25 1,5 э э о 1 э э 7 э,в 1,25 а,11 1 э 1 а аэ а 25 о,а 5 а,аб о,17 0,27 Ов 60 Ов 65 Ое 56 Ов 62 П 52 ааЯ Н Я И1 а а Зб 56 бэ 6 9, 15 0 О 0О т 1 103 Ж Я 51 сл. ед З,1 9 а 6 З 6 Ю 111 091 1025,6 0,9 1,2 20 Э 29 а 7 7 Э 6 а 6 кмоств тладкан, бее по- Рако- вннм ороблетраЮПВ 1 Поверкпоств тладкал 1 йютобее кретины пор и норкоробленай во рек омфднмм теловмф обработкр прн 65 С ча м. В числителе дроватечение 1 ч В ааВе парактермстннм Ферму м,натела - прн 90 фС м тавемма.Пр мме л.и ц а 3 родолаительность тепловой обработки,Ч У Свойств 60 70 30 45 Формы обработаны при Т = 45 С. Пр дел прочности низгиб после прокаливания, ИПа 0,31 О,0,524 0 Газопроницае" мость, усл.ед. Качество поверхороблени ладкая, без поре тре 1 Пи ос-ф- Т - 50 С, И 3,6 3,5 334 1 ф 5 зопроннцае 6 5 МОСтЬ, 7 тСЛ. Предел прочности па изгиб до прокаливапиа,НПа Предел прочности на иегмб после прокалива, И 1 а опроннцаемоств после про" каливевин мост касаатме пос"пе прокюе 1 Вачестверкмосорвв65 С Вачество мо- Раковеркмостм мнямЭт е 900 Поверклоскаа бевНсрт тРЕЕЕЕМРобленма 3 ладд Воробленма Яадощ Ннутпнск м тренмнн лмам ко а,Недо- Кнокестю зпм раковин к проблемна- - МПа11 1,26 1,24 0,98 0,91 0,90 29 35 67 70 Поверхность гладкая Появляются мелкие поры ности 90 С,-"- МПаГазопроницаемосгь, усл. ед,-"- Т 110 С, - - МПа11Газопроницаемость, усл. ед. Продолжение табл. 3йПродолжительность тепловОЙ обработки, мин ф30 45 . 50 60 70 75Мадм мюв ив г ю Р Гладкая, без пор, трещин и короблений Гладкая, без пор, трещин и короблений 2,98 4,13 4,25 4,14 Гладкая, без пор, трещин и короблений Мелкие поры, не ухудшающие качества Мелкие поры, не ухудшающие Крупные поры, трещины качества 0,76 0,50 0,38 013684 90 99 102