Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней

 

САМОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ , вктаочающяя огнеупорный наполнитель , жидкое стекло, пропиленкарбонат и технологическую добавку, отличающаяся тем, что, с целью снижения осьтаемости форм и стержней и стабилизации их прочности , смесь в качестве технологической добавки содержит натрий-карбоксиметилцеллюлозу при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Жидкое стекло 5,8-6,2 Пропиленкарбонат 0,9-1,1 Натрий-карбоксиметилцеллюлозa 0,2-0,3 Огнеупорный наполнитель Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК р(д), В 22 С 1/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЖММддщ (21) 3346742/22-02 (22) 21.10.81 (46) 15.07.84. Бюл. Ф 26 (72) P È.Áóëüøòåéí, Н.В.Алексеева, О.P.Бадалова, В.А.Довгаль, П.А.Михалев и Э.А.Хорьков(71) Краматорский научно-исследовательский и проектно-технологический институт машиностроения (53) 621 ° 742.4(088.8) (56) 1. Патент Японии Ф 52-102825, кл. 11А212, кл. В 22 С 1/16, опублик. 1976;

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 876253, кл. В 22 С 1/16, 1976, 3. Авторское свидетельство СССР

)Ф 841165, кл. В 22 С 1/02, 1979,,.SU„„3 102652 А (54) (57) САМОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающая огнеупорный наполнитель, жидкое стекло, пропиленкарбонат и технологическую добавку, о т л и ч а ю щ а. я с я тем, что, с целью снижения осыпаемости форм и стержней и стабилизации их прочности, смесь в качестве технологической добавки содержит натрий-кар.— боксиметилцеллюлозу при следующем соотношении ингредиентов, мас.7;

Жидкое стекло . 5,8-6,2

Пропиленкарбонат 0,9-1,1

Натрий-карбоксиметилцеллюлоза 0,2-0,3

Огнеупорный на олнитель Остальное

1102652

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при изготовлении форм и стержней для стального и чугунного литья.

Известна самотвердеющая смесь, включающая, мас.Е:

Песок кварцевый Основа

Жидкое стекло 5,5-6

Пропиленкарбонат 0,8-1

Смесь очень быстро эатвердевает на воздухе, имеет высокую конечную прочность и низкую осыпаемость j1).

Однако технологические свойства указанной смеси -ограничены. Смесь имеет низкую пластичность, плохую формуемость, кратковременную живучесть. Эти недостатки затрудняют изготовление из нее форм и крупных стержней. При изготовлении форм затрудняется извлечение моделей из уплотненной формы или вовсе их раз-. рушение, а при изготовлении крупных стержней (с временем заполнения стержневого ящика более 5 мин) происходит разрушение нижних,,уже затвердевших слоев смеси при ее уплотнении на вибростоле. По этой причине крупные стержни требуется уплотнять вручную одновременно с заполнением ящика смесью.

Известна жидкостекольная смесь, в которой с целью улучшения выбиваемости используют натрий-карбоксиметилцеллюлозу 52.3.

Однако данная смесь не может быть использована при техпроцессе, предусматривающем применение самотвердеющей смеси.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный налолнитель, жидкое стекло, пропиленкарбонат и технологическую добавку— эфир фталевой кислоты 3 .

Однако интенсивное повышение вязкости жидкого стекла оказывает отрицательное влияние на пластические свойства смеси. Кроме того, ухудшается осыпаемость смеси..

Цель изобретения — снижение осыпаемости форм и стержней и стабилизация их прочности.

Поставленная цель достигается тем, что самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, жид l0

Положительное действие Na-КИЦ основывается на том, что при ее раст4 вОрении В жидком стекле в пОследнем повышается число ионов натрия по отношению к числу ионов SiO благода2 ря чему коагуляция жидкого стекла затормаживается, т.е. Инкубационный

50 период твердения жидкого стекла удлиняется. Кроме того, наличие Na-КИЦ пассивирует жидкое стекло по отношению к пропиленкарбонату, и воздействие последнего на него становится ме55 нее активным, реакция гидролиэа жидкого стекла замедляется. Все это способствует тому, что живучесть смеси повышается.

Смесь готовят следующим образом. кое стекло, пропиленкарбонат и технологическую добавку, в качестве технологической добавки содержит натрийкарбоксиметилцеллюлозу при следую5 щем соотношении ингредиентов, мас. Е:

Жидкое стекло 5,8-6,2

Пропиленкарбонат 0,9-1,1

Натрий-карбоксиметилцеллюлоза. 0,2-0,3

Огнеупорный наполнитель Остальное

Жидкое стекло (ГОСТ 13078-67) водный раствор растворимого силиката натрия. В смеси является связующим.

Применяется жидкое стекло М = 2,15, плотностью 1480-1500 кг/м .

Пропиленкарбонат (ТУ-38-102-51-72)эфир угольной кислоты, бесцветная. жидкость с характерным запахом эфи20 ра. В технике применяется для синтеза пластических масс и в качестве растворителя некоторых органических соединений, В смеси применяется как отвердитель.

Натрий-карбоксиметилцеллюлоза (Na-КИП) (ГОСТ 5.588-70) представляет натриевую соль целлюлозно-гликолевой кислоты. В технике применяют для стабилизации глинистых суспензнй, как добавку к моющим веществам, для шлихтования нитей основы и как загуститель печатных красок, в качестве флотореагентов, для регулирования реологических свойств цементных раст35 воров, синтеза водорастворимых клеев.

В данной смеси Na-КИЦ применена в качестве добавки для повышения жиI вучести и улучшения пластических свойств самотвердеющей смеси. Кроме того, Na-КМЦ улучшает выбиваемость смеси.

1102652

Предварительно приготавливают композицию, состоящую из расчетных количеств жидкого стекла и натрийкарбоксиметилцеллюлоэы. Расчетное количество композиции перемешивают

1-1,5 мин с песком, после чего вводят пропиленкарбонат.и перешешивание продолжают 1,5-2,0 мин. Смесь можно, готовить в смесителях периодического и непрерывного действия.

Составы смесей и их физико-меха.нические и технологические свойства приведены соответственно в табл. 1 и 2.

Смеси 1 и 5 имеют в составе со15 ! держание Na-КМЦ ниже нижнего и выше верхнего пределов, смеси 2 и 4 — с граничным содержанием Na-КМЦ и 3 с оптимальным. Для сравнения свойств предлагаемой смеси испытана смесь, взятая за прототип.

Из данных табл. 2 следует, что при наличии в смеси Na-KNU, ниже нижнего предела живучесть смеси незначительно превышает живучесть смеси, вэятои за прототип, а прочность близка к прочности смеси, принятой эа прототип. При наличии в составе смеси

Na-КИЦ выше верхнего предела живучесть смеси хотя и значительно возрастает и превышает живучесть смеси, взятой эа прототип, в 4 раза, однако намечается снижение прочности до технологически недопустимой величины. 35

Влияние Na-КМЦ на взаимодействие пропнленкарбоната и жидкогО стекла иллюстрируется фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 и 2 (кривые 1 соответственно) следует, что Na-КИЦ сни- 40 жает вязкость жидкого стекла. Это происходит благодаря тому, что при растворении Иа-КМЦ в жидком стекле, в последнем повьппается число ионов натрия по отношению к числу ионов 45 кремния и, кроме того, не происхо.дит гидролиз жидкого стекла.

В случае ввода в жидкое стекло эфира фталевой кислоты вязкость жидкого стекла начинает несколько 50 повышаться, ибо это соединение в некоторой степени гидролизует жидкое стекло, подобно некоторым эфирам, являющимся отвердителями жид" кого стекла (пропиленкарбонат, у триацетин и др.).

Таким образом, на первом этапе выяснено влияние Na-КМЦ и эфира фталевой кислоты на изменение вязкости жидкого стекла.

На фиг. 1 и 2 (кривые 2 соответственнр) следует, что в обоих случаях вязкость жидкого стекла начинает повьппаться, но при сочетании эфира фталевой кислоты и пропиленкарбоната последняя растет интенсивнее, ибо каждый из них гиПролизует жидкое стекло. Это оказывает влияние на пластические свойства, живучесть и динамику затвердевания смеси (табл. 3).

Из данных табл. 1 следует, что живучесть предлагаемой смеси не ниже, чем противопоставленной (заявка N - 2819255), а превышение проч-. ности на сжатие в начальный период твердения объясняется теми химическими факторами, которые были приведены. В последующее время предлагаемая смесь продолжает набирать прочность, а в противопоставленной набор прочности приостанавливается.

Отсюда следует, что осыпаемость смеси увеличивается, Предлагаемая смесь и известная смеси проверялись в качестве стержневых и облицовочных смесей при изготовлении стержней и форм. Изготовлено по 10 стержней и форм для стальных отливок.. Формы из-. готавливались по общепринятой технологии: на модель накладывались испытуемые смеси, на них наполнительная, после чего производилось уплотнение. Формы, изготовленные из предлагаемой смеси, через 1012 мин еще не затвердсвали, смесь была еще во вязко-пластичном состоянии, легко отделывались и заглаживались гладилкой. Извлечение модели из формы, изготовленной иэ известной смеси, было затруднено, ибо смесь почти затвердевала и сильно обжимала модель. Поверхность отливок, залитых.в формы, изготовленные иэ испытуемой смеси и смеси, взятой за прототип, имели чистую поверхность.

Экономический эффект предлагаемой смеси получен за счет улучшения качества литья и снижения трудоемкости обрубных работ.

Состав и стоимость ПСС с отвердителем — пропиленкарбонатом приведены в табл. 4.

1102652

Состав и стоимость ПСС с отвердителями — пропиленкарбонатом и натрий карбоксиметилцеллюлозой при ведены в табл. 5.

Экономический эффект по заводу

"Сибтяжмаш" при обьеме литья 5000 т составит 3350 руб.

Таблица 1

Смеси

Компоненты

I I 1 L

Песок кварцевый

93,45

93,1 92,75 92,4 92,05 92,75

Жидкое стекло

М-2,15

5,6

5,8 6,0

0,9 1,0

0,20 0,25

6,4 6,0

0,8

1,2

1,0

0,15

0,30

0,35

Эфир фталевой кислоты

0 25

Таблица 2

l I

Смеси

1 1

Физико-механические свойства

1 2 3 4

5 6

21 15

8 12 15 17

Вивучесть, мнн

10,0

7,0

9,0

8,0

11,0

10,0

12 0

12,0

8,0 18,0

10,0

11,0

14,0

0,3

0,4

0,6 0,3

0,3

0,3

Осыпаемость,X

Газопроницаемость, ед.

140

140

140

140

140

140

45

40

Выбиваемость,Дж

Таблица 3

ПРодолжение табл. 3

Смеси

Смеси

Физико-механические свойства

Физико-механические свойства

3 j 6

3 6

Живучесть, мин

18

14

10 Осыпаемость, Е

0,5

0,9

Пропилкарбонат

Na-КМЦ

Прочность при сжатии, кгс/см через, ч:

Прочность при сжатии, кгс/см через, ч:

6,0 10,0

7,0 18,0

1102652

Таблица 4

Расход матерна-. Стоимость 1 т лов на 1 т смеси, материалов, руб .т

Сумма, руб

Иатериалы

0,5

0,50

Песок кварцевый

О, 060

1.0,01

3,6

Жидкое стекло

30,0

3000

Пропиленкарбонат

Таблица 5

Г

Расход матерна- Стоимость 1 т лов на 1 т смеси, материала, руб

С умма, руб

Иатериалы

0 5

1,0

Песок кварцевый

Жидкое стекло

Нроииленкарбонат

0,5

0,060

3,6

30,0

0,01

3000

Натрий-карбоксиметклцеллюло-за

О, 002

300

0,6

ВНИИПИ

Тираж 775

Заказ 4882/8

Подписное

6ПЬржание щедра умолкай киюомы

Фиг. 2

УО

" Ю

М3

470

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