Добавка для отверждения жидкостекольных смесей

 

(71) Заявитель

Харьковский ордена Ленина политехнический инс им. В. И, Ленина

1 I

Е ааавщ д С ме (54) ДОБАВКА ДЛЯ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЖИДКОСТЕКОЛЬНЫХ

СМЕСЕЙ

Изобретение относится к литейному производству, а. именно к жидкостекольным смесям и предназначено для получения литейных форм и стержней.

Извес тны пластичные жидкостекольные смеси, содержащие огнеупорный нацол. нитель - кварцевый песок, связующее— жидкое стекло, отверждаемые двухкальциевым силикатом pl).

Недостатком дайных смесей является затрудненная выбиваемость из отливки

r нз-за .повышенного содержания связующего (4-6 масс, ч.).

Наиболее близкой к предлагаемому

Но технической cущнос ти E дос тигаемому 15 результату является-добавка для отверждения жидкостекольных смесей, включаю щая в качестве отвердителя водный раствор электролита f 21.

Однако недостатком данной смеси в случае использования для изготовления литейных форм и стержней, является отсутствие технологического интервала ее жизне2 способности (живучести), так как соли щелочно-земельных металлов и других водных растворов электролитов при контакте с жидким- стеклом вступают в химическую реакцию и вызывают практически мгновенную его коагуляцию.

Бель изобретения — повышение живучести и снижения содержания жидкого стекла

:. Поставленная цель достигается тем, что добавка для отверждения жидкостекольных смесей, включающая водный расraop электролита, дополнительно содержит легкоплавкое углеводородное соединение, а в качестве водного раствора электролита - 25-43%-ный раствор хлористого кальция при следующем соотношении ингредиентов, мас. ч:

25-43%-ый раствор хлористого кальпия 70-80

Л егкоцлавкое углеводородное соединение 20-30

3 9960

В качестве легкоплавкого углеводородного соединения добавка содержит технические парафины, стеарин и модельные композиции, применяемые в производстве литья по выплавляемым моделям, например, ПС 50-50 (смесь парафина и стеарина в соотношении 1:1), ИПЛ ПуС (70% парафина, 22% пушечной смазки, 8% буроугольного воска). Парафин (марки Т) ГОСТ 16960-71, стеарин ГОСТ 6484-53, 1й пушечная смазка ГОСТ 19537-74, буроугольный воск ТУ-39/9-34-72, жидкое стекло ГОСТ 8264-56.

Иобавку по изобретению используют в виде микрокапсул. 15

Процесс микрокапсулирования осущестляется путем пропускания капель концент)рированных водных растворов электроли- тов через слой расплавленного пленкообразуюшего материала с последующим ох- 20 лаждением микрокапсул в воде. Микрокапсулы имели форму сферических частиц диаметром 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 и микрокапсул. Отвердитель, заключенный в оболочку термопластичного материала, не взаимодействует с жидким стеклом, щ что обдспечивает получение смеси с высокой живучестью, характерной для исходных жидкостекольных смесей упрочняемых тепловой сушкой или продувкой газом

СО . При уплотнении смеси встряхива35 нием с подпрессовкой, осуществляемого в процессе изготовления форм и стержней оболочки микрокапсул разрушаются за счет механического воздействия на них .с последующим высвобождением содержимого микрокапсул, Разрушение микрокапсул возможно также в результате интенсивного нагрева смеси токами с частотой 5-15 МГц. Выделяемое тепло, количество которого пропорционально высокой диэлектрической проницаемости содержимого микрокапсул, вызывает плавл ение м а териала о болоч ек мик рок апсул, расширдние отвердителя с частичным переходом его в парообразное состояние

50 и миграцией электролита по капиллярам смеси.

Благодаря эффективному упрочнению жидкостекольной смеси электролитами, способными вызывать быструю коагуляцию 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, а также создает предпосылки для регенерации отработанных составов.

Составы и свойства жидкостекольных смесей с отвердителем, приведены в табл. 1 и 2.

Количество микрокапсул отвердителя составляет 2,5 масс. ч. от обшей массы смеси.

Количество масс. ч. углеводородного соединения и водного раствора СаС8 приведены в пересчете на массу смеси.

Как видно из табл, 1; оптимальное количество углеводородного соединения в смеси составляет 0,5-0,75 масс. ч., что составляет 20-30 масс. ч. от всего отвердителя. При меньшем содержании углеводородного соединения микрокапсулы имеют утонченную стенку с недостаточной прочностью. При содержании углеводород ного соединения свыше 0,75 масс. ч., относительное количес тво водного раствора СаС0 в микрокапсуле уменьшается, прочность смеси при этом падает.

Максимальная прочность предлагаемой смеси достигается при использовании в микрокапсулах насьпценного раствора

СаС (43%-ый водный раствор). Кальций хлористый поставляется промышленностью безводным, кристаллическим и жидким. Водные растворы каждой из модификаций СаС6< пригодны для получения микрокапсул. Оптимальность концентрации раствора иллюстрируется примерами смеси при вводе водного раствора СаСГ различной концентрации, которые приведены в табл. 3, Испытывались смеси состава 2, соответственно табл. 1.

Как следует из табл. 3 минимальная концентрация водного раствора СаС8< равна 25%. При меньшем ее значении прочностные показатели смеси не соответствуют требованиям предъявляемым заводскими технологйческими инструкциями к литейным формам и стержням.

О качестве литой поверхности судили по наличию пригара, а также по ее шероховатости. Чугунные отливки, полученные в формах с микрокапсулами, имели значительно меньший пригар по сравнению с литьем, произведенным в число жидкостекольных смесях. Этому способствова lа углеродосодержашая добавка, которая при высоких температурах выделяет блестящий углерод, не смачивающийся чугуном а в результате чего уменьшается окисление чугуна и образование пригара.

5 996

Значение шероховатости поверхности отливок определяли с помощью мнкроско-фа Линника (тнп МИС-ll). Чистота полученных отливок находилась в пределах

l-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- 16 нкя, прочность смеси в течение 48 ч не изменялась. 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 цределах 2,00 3,00 масс. ч. При меньшем содержании этого количества, смесь име- 26 ет низкую прочность, неудовлетворяющую требованиям по прочностным характеристикам, предъявляемым к литейным формам и стержням. Низкая прочность объясняетcs недостаточным количеством отвердите-25

as, необходимого для отверждения жидкостекольной смеси.Дальнейшее увеличение содержания микрокапсул свыше 3,00 масс. ч. нера051

Составы масс. ч.

2 3

0,75

1,75 1,875 2,00 1,625

2,50 2,50 2,50 2,50

Песок кварцевый (зернистость 02) 95.Таблица 2

0,18 0,23

0,39 0,48

0,55 0,65

1 ° 10 1,12

0,16

0,32

0,50

0,92

30 мин

Прочность образ= цов на сжатие после уплотнения 3 ударами копра, MIIa

0,26

0,42

0,85

3 ч

24 ч

Углеводородное соединение, масс. ч.

43%-ный водный раствор

СаС8, масс. ч. .Жидкое стекло (модуль

2,60, плотность

1400 кг/м ) ционально, так как нарастание прочности происходит незначительно.

Оптимальное количество связуюшегожидкого стекла в предлагаемой смеси лежит в пределах 2,0-3,0 масс. ч. При содержании жидкого стекла менее 2;0 масс. ч. смесь имеет низкую прочность.

Это объясняется недостаточным количеством связующего в смеси, необходимого для связывания зерен 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 1,4 раза, значительно улучшается выбиваемость смеси иэ отливки.

Т а блица 1

0,625 0,50 0,875

Продолжение табл. 2

996051

Физико-механические н гехнологические свойства

Состав

1,15 1,17

1,10

1,12

220

226 234 200

0,3 2 0,30 0,42

Газопроницаемос ть, ед

Осыпаемость, %

0,38

Работа выбивки после .. прогрева образцов

Д 50 мм, Ь 50мм до 1000 С, Йж

1,50

2,00 2,00

1,50

Таблица3

Концентрация ° %

36 30

Физико-химические свойства смесей

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 сжатие

МПа

0,08

0,25

0,15

0,29

0,41

0,90

0,33

0,73

0,86

25-43%-ный рас твор хлористого кальция

Легкоплавкое углеводородное соединение

70-80

20-30

Составитель И, Гончарук

Редактор Н. Воловик Техред Т.Маточка Корректор Л. Бокшан

Заказ 791/18 Тираж Sl 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Прочность образцов на сжатие после уп4.,;.э мин лотнения встряхиванием и дополнительной обработки ТВЧ, МПа час 6 МГ

Формула изобретения

Добавка для отверждения жидкостехоль З ных смесей, включающая водный раствор электролита, о тличаюшаяся тем, что, с целью повышения живучести смеси и снижения содержания жидкого стекла, она дополнительно содержит легкоплавкое углеводородное соединение, а в качестве водного раствора электролита25-43%-ный раствор хлористого кальция при следующем содержании ингредиентов, масс, ч,:

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Жуковский С, С. и др. Формы и стержни из холоднотвердеющих смесей.

М., Машиностроение", 1978.

2. Григорьев П. Н. и др, Растворимое стекло. N, Промстройиздат, 1956, с. 7.8-324.