Суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям

 

СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ по ВЫПЛАВЛЯЕНШ МОДЕЛЯМ к выжигаемым, включакнцая огнеупорный наполнитель, этилсиликат, этиловый спирт, соляную кислоту, активированную воду, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности оболочковых форм в горячем состоянии, она содержит воду с рН 1,9-2,1, предварительно активи-г рованную электролитической обработкрй при следущем соотношении ингредиентов , мае,: 4,3-9,82 Этилсиликат 13,50-17.40 Этиловый спирт Соляная кис0 ,29-0,36 лота Активированная оода с рН 1,9-2,1. 1,30-4,60 Огнеупорный наполнитель Остальное СП on сл 00 сл xnov

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g g В 22 С 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Остальное

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2l) 3394837/22-02 (22) 12.02.82 (46) 23.11.83. Бюл. 11 43 (72) В.A. Левинский, Т.И. Сухарева и А Н. Сезганов (53) 621.742„4:621.74.045(088.8) (56) 1. бритье по выплавляемым моде- . лям. Инженерная монография. Под ред. Я.И. Шкленника, И., "Иашиностроение", 1971.

2. Березовский ф,И. Исследование влияния акустической обработки и магнитной активации этилсиликата на прочность оболочек а точном литье по выплавляемым моделям. Дис. на соиск. учен. степени канд. техн. наук. QHN, 1974.

3. Лапеев А.С., Кузьмин l0.Д. К вопросу о физико-химических особенностях электромагнитной и ультразвуковой обработки суспензий и их со- ставляющих при литье по. выплавляемым модулям. - Сб. "Формовочные материалы и формообразование", Киев,:1975, с. 140-141.

4„Там же, с, 142, „,SU„„1055585 А (54) (57) СУСИЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ОБОЛОЧКОВЫХ фОРИ йО ВЫПЛАВЛЯЕИЫИ

ИОДЕЛЯИ и выжигаемым, включающая огнеупорный наполнитель, этилсиликат, этиловый спирт, соляную кислоту, активированную воду, о т л и ч à ощ а я с я тем, что, с целью повывения прочности оболочковых форм в горячем состоянии, она содержит воду с рН 1,9-2,1, предварительно активи-. рованную электролитической обработкрй при следующем еоотновении ингредиентов, мас.3:

Зтилсиликат 4,9-9,82

Зтиловый спирт 13,50-17,40

Соляная кислота 0,29 0,36

Активированная вода с рН 1,9-2,1. 1,30-4,60

Огнеупорный наполнитель

Изобретение относится к литейному S102 равная 2,49 кгс/см 2при 20ОС производству, а именно к изготовлению. и 6,12 кгс/см при 900 С 3 1. оболочковых форм в литье по выплав- Недостатком известных суспензий ляемым и выжигаемым моделям. является то, что для их получения

Известна суспензия для изготовления 5 требуется специальное достаточно сложоболочковых форм по выплавляемым мо- ное как в изготовлении, так и в эксделям Г 1, включающая огнеупорный плуатации оборудование. При этом уронаполнитель, этилсиликат, соляную вень достигаемой прочности оболочкокислоту, органический растворитель, вых Форм, особенно при высоких темводу при следующем соотношении ин- !0 пературах, недостаточен для полугредиентов, мас.3: чения качественных форм и отливок.

Зтилсиликат 9,86-11,0

Органический растворитель 9,79-20,28

Соляная кислота 0,29-0, 36

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является суспензия 543, включающая этилсиликат, органический растворитель, соляную кислоту, огнеупорный наполнитель,при следующем соотношении ингредиентов, мас.3:

Этилсиликат 8,1

Спирт 18,6

Соляная кислота 0,3

Вода 3,0

Пылевидный кварц Остальное

1,96-2,17

Для повышения прочности оболочковых форм в известной суспензии » используется вода, предварительно подвергнутая электромагнитной обработке в электромагнитном поле напря женностью 102"1О А/м, с магнитной индукцией 125 10 Т и силой то-» ка 10А.

Вода

Огнеупорный наполнитель Остальное

Однако..прочность оболочковых форм, 0 изготовленных с использованием данной суспензии, недостаточна для получения качественных отливок.

Известны суспензии на этилсиликат- ном связующем, в которых достигается повышение прочности оболочковых форм за счет использования в них активиро". ванных составляющих суспензии или ак" тивирования самой суспензии в процессе изготовления. 30

Известно, что для улучшения технологи вских свойств оболочковых форм при использоеании суспензий на этилсиликатном связующем с содержанием . 310 2 123, используют этилсиликат, предварительно обработанный в магнитном поле. При скорости течения этилсиликата 0,25-0,35 м/с на участке омагничивания при величине магнитной индукции 2329 -10 Т, удельная проч- 40 ность оболочек на 13 составляет

2,77 кгс/см 2 при 20 С и 6,32 кгс/см. при 900 С.Суспензии на этилсиликатном связующем с содержанием Si02N123 подвергнутые акустической обработке йод воздействием вибраций с частотой 100 Гц и,.амплитудой 0,1 мм, обес печивают полуйение эольной прочности на 14 S102 3 12 к, -с/см при 20 С и

6.,49 кгс/см при 900 С)(23

Известна суспензия на основе гидролизованного раствора этилсиликата, подвергнутая электромагнитной обработке (магнитное поле напряженностью

10 "10 А/м магнитной индукцией 125 х . х10 T ). Посредством элсктромагнитной обработки гидролизованных растворов с содержанием S10@%123 достигается удельная прочность ооолочек на 1Ж

Этим достигается обеспечение удельной прочности оболочковых форм "14 5102, равной 2,38 кгс/см при

20 »С и 6,06 кгс/см2 при 400 С.

Однако указанная прочность недостаточна для получения качественного лит ья, Целью изобретения является повышение прочности оболочковых форм в горячем состоянии.

Поставленная цель достигается тем, что в суспензии для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям и выжигаемым, включающей огнеупорный наполнитель, этилсиликат, этиловый спирт, соляную кислбту, активированную воду, суспензия содержит воду с pH - i,9-2,1, предварительно активированную электролитической обработкой, при следующем соотяошении ингредиентов, мас.4:

Этилсиликат 4,9-9,82

Этиловый спирт 13,5- 17,4

Соляная кислота 0,29-0,36

Активированная вода (рН =

1,9-2,1) 1,3-4,6

Огнеупорный наполнитель Остальное

Содержание этилсиликата в суспенэии ниже 4,94 не обеспечивает прочности формы, необходимой для получения годного литья. Количество поликремниевых кислот, которые образуются

<о при гидролитическом расщеплении этил- . силиката, в этом случае не обеспечивает образования достаточно прочной пленки на поверхности частиц огнеупорного материала. Содержание дефицитного и дорогого этилсиликата в суспенэии выше 9,824 не позволяет значительно увеличить прочность формы, но при этом значительно повышается стоимость суспензии.

В качестве органического растворителя используется этиловый спирт в количестве 13,5-7,44, что определяется требуемым содержанием SiO< в связующем.

Соляная кислота используется в ка- честве катализатора гидролиза этилсиликата в количестве 0,29-0,364, что обеспечивает максимальную прочность форм на этилсиликатном связуюцем при прочих равных условиях. ЗО

Введение активированной воды с рН 1,9-2,1 в количестве меньше 1,34 не позволяет осуществлять сушку оболочковых форм на воздухе, а требует проведения аммиачной сушки. Если 35 вводить в суспензию активированную воду с рН 1,9-2,1 более 4,64, то это замедлит процесс сушки и приведет к образованию трещин на формах в процессе сушки.

10555

Для сравнения известных и предла-гаемой суспензий были изготовлены образ- .цы на суспензии с использованием воды, предварительно подвергнутой электромагнитной обработке,суспензии с элект45 ромагнитной обработкой гидролизованного раствора этилсиликата с магнитной обработкой этилсиликата и суспензии с акустической обработкой.

Электромагнитная обработка воды проводилась на установке при напряженности магнитного поля 10 - 10 А/м и магнитной индукции 125 10 Т.

Электромагнитная обработка гидролизованного раствора этилсиликата 55 проводилась при магнитной индукции

125 ° 10 +Т, соответствующей напряженности магнитного поля 10 -10 А/м.

85 4

Магнитная обработка этилсиликата была проведена в следующем режиме: магнитная индукция 2320 10 Т, скорость течения 0,25-0,35 м/с.

Для акустической обработки суспенэии использовалась вибрационная установка марки УВ-70/200 с амплитудой

0,1 мм и частотой колебания 100 Гц.

На чертеже представлена схема электролйтической установки, в которой осуществляется электролитическая обработка воды для гидролиэа этилсили" ката.

Установка состоит из электролити- . ческой ванны 1 с полупроницаемой брезентовой перегородкой 2, графитовых электродов 3, выпрямителя 4 марки

ВСА-5к, понижающего трансформатора 5, вольтметра 6.

В электролитическую ванну, перегороженную полупроницаемой брезентовой перегородкой, наливается вода. При пропускании через ванну постоянного тока при напряжении 100 В в течение

17-22 мин вода в анодной части приобретает кислую реакцию, около като" да — целочную, Для приготовления суспензии используется вода из анодной части электралитической ванны, которая. имеет рН 1,9-2,1 (активированная вода ).

Ьлагодаря своим свойствам активированная вода, участвуя в процессе гидролиэа этилсиликата при приготовлении суспензии, способствует образованию более прочных структур, что проявляется при сравнении прочности форм, изготовленных с использованием обычной и активированной воды.

Режимы активации: для получения рН 1,9 - напряжение 100 В.,время активации 22 мин; для получения рН 2,1напряжение 100 В, время активаций

17 мин.

Выбор диапазона рН 1,9-2,1 связан с тем, что максимальная стабильность гидролизованного раствора этилсиликата наблюдается при значении рН 2. При значении рН менее 1,9 стабильность раствора уменьшается, это же явление происходит и при повышении рН более 2,1.

Для испытаний использовался этилсиликат - 40 ГОСТ 5.1174-71, спирт этиловый ГОСТ 11547-65, соляная кислта ГОСТ 3118-67.

Суспензию из готовляют совмещенным способом на гидролизере с быстроходной пропеллерной мешалкой с 2500 об/

/мин. Последовательность ввода со1055585 6 ставляющих при изготовлении суспенэии: этиловый спирт, пылевидный кварц, соляная кислота, этилсиликат

Смесь перемешивают, затем вводят во" ду. 5

Вязкость суспензии для изготовления образцов: для первого слоя покрытия 40 с по ВЗ-10 (155 по ВЗ-4 ), для 2,3,4-го слоев 75 с по В3-4, Каж- 10 дый слой суспенэии обсыпают кварцевым песком ГОСТ 2136-74, сушат в воздушной камере в течение 3 ч при 2025вС и влажности воздуха 60-80 .

Прочностные свойства определяют по методике НИИАвтопрома на разрывной машине РМ-30-1 со специальным приспособлением для нагрева и испытания образцов при 900 С. Выдержка образцов перед испытанием - при 900 С 20 мин. о

Прочность рассчитывалась как среднее от восьми определений.

Составы суспензий и технологические свойства приведены в табл. 1.

1055585

Таблица 2.5

Прочность, кг/см, при +, С

Прочность, кг/см в расчете на 1ь

Si0g в связующем при 4, С о

20 900 о

20 900

6,06. I5

:!, 38

27,81

70,95

6,12

71,58

29,13

6 32

33,26

75,87

2,77

80,61 3,12

38,69

73,15 4,68

12,21

28,06

Составитель Г, Зарецкая

Редактор Н. П щненкова Техред С.Мигунова Корректор А

Заказ 9204/12 Тираж о13 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Продолжение табл. 2

Прочность,кг/см,"Прочность,кг см, при t "С в расчете íà 14

31,40 82,0 3,97 10,37

45,31 94,03 3,76 7,84

М,Ь

Из результатов испытаний видно, что суспензии с активированной элект, ролитической обработкой водой с рН

1,9-2,1 обеспечивают получение более прочных форм в горячем состоянии по сравнению с известными суспензиями (с активированными составляющими или активированной суспензией ) при ,меньшем содержании этилсиликата.

Реализация изобретения позволяет получить экономический эффект 30 тыс. руб.за счетулучшения качества оболочек исокращения расхода этилсиликата.