Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней

 

САМОТВЕРДЕЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ , включающая огнеупорный материал на основе кремнезема, порошкообразный материал на основе обожженного оксида магния, ортофосфорную кислоту и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества форм и стержней за счет увеличения живучести смеси, смесь содержит порошкообразный материал на основе обожженного оксида магния, предварительно обработанный поверхностно-активным веществом анионактивного или неионогенного класса в количестве 2 ,00% от массы упомянутого порошкообразного материала, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Порошкообразный материал на основе обожженного оксида магния, предварительно обработанный поверхностно-активным веществом анионактивного или неионогенного класса в количестве 0,05-2,00 мас.% 10 от массы материала Ортофосфорная I - 6 кислота 0,25 - 3,00 Вода Огнеупорный материал на основе Остальное кремнезема

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU, 11 2146 (511 4 В 22 С 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Порошкообразный материал на основе обожженного оксида магния, предварительно обработанный поверхностно-активным веществом анионактивного или неионогенного класI - l0

l 6

0,25 — 3,00

Остальное

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3661674/22-02 (22) 15.11.83 (46) 30.11.87. Бюл. М 44 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения

"ЦНИИТМАШ" (72) Ю.М.!Онович, С.С,Жуковский, В.С.Колесников и О.Е,Невская (53) 621.742.4 (088.8) (56) Борсук П.А., Лясс А.M. Жидкие самотвердеющие смеси. - M,: Машиностроение, 1979, с.9.

Авторское свидетельство СССР

111 809708, кл. В 22 С 1/18, 1981. (54) (57 ) САМОТВЕРДЕЮЩАЯ CMECb ДЛЯ

ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающая огнеупорный материал на основе кремнезема, порошкообразный материал на основе обожженного оксида магния, ортофосфорную кислоту и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества форм и стержней за счет увеличения живучести смеси, смесь содержит порошкообразный материал на основе обожженного оксида магния, предварительно обработанный поверхностно-активным веществом анионактивного или неионогенного класса в количестве 0,05—

2,00Х от массы упомянутого порошкообразного материала, при следующем соотношении ингредиентов, мас.Е: са в количестве

0,05-2,00 мас.X от массы материала

Ортофосфорная кислота

Вода

Огнеупорный материал на основе кремнезема

1172146

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам самотвердеющих смесей, используемых при изготовлении литейных форм

5 и стержней.

Целью изобретения является повышение качества форм и стержней за счет увеличения живуиести смеси.

Сущность изобретения сводится к 10 исполЬзованию в составе смеси порош" кообразного материала,на основе обожженного оксида магния, предварительно обработанного поверхностно-актив-ным веществом (ПАВ) анионактивного или неионогенного классов в количестве 0,05-2,00 от массы порошка.

Предварительная обработка порошкообразного материала на основе обожженного оксида магния ПАВ заключается в нанесении ПАВ на поверхность упомянутого материала. Это достигается, например, при перемешивании порошка с ПАВ, однако лучшие результаты достигаются при введении ПАВ в 25 процессе помола материала на основе обожженного оксида магния в шаровых, вибрационных, струйных и другого типа мельницах. Удельная поверхность. порошка, определяемая методом фильт- 30 рации воздуха через слой материала, должна составлять 500 — 7000 см /r

2 (по прибору АДП-1, предпочтительно

2500 — 5000 см /г ) .

В качестве порошкообразного материала на основе обожженного оксида магния предусматривается использовать металлургический или плавленный магнезит или хромомагнезит. Хромомагнеэит рекомендуется вводить в смесь 4О в количествах более высоких, чем магнезит (ближе к верхнему обусловленному пределу), в связи с тем, что содержание активного компонента (оксида магния ) в хромомагнезите ниже (55 .46

60 ), чем в магнезите (85 — 95 ).

Примерами ПАВ анионактивного класса могут служить мылонафт, асидолмылонафт, а ПАВ неионогенного класса — смачиватель ОП-7, а также синте- 50 тические жирные кислоты с содержанием атомов углерода 15 — 30, например .олеиновая кислота.

При содержании ПАВ в порошкообразном материале на основе обожженного оксида магния менее 0,05 мас.Х не обеспечивается технологически требуемое повышение живучести смеси, а при содержании его свыше 2,00 мас. не наблюдается дальнейшего роста живучести смеси.

При содержании в смеси ниже

1 мас. упомянутого порошкообразного материала, предварительно обработанного ПАВ, невозможно получить формы с технологически требуемой прочностью, а при содержании его свыше

10 мас, скорость самоэатвердевания смеси слишком высока, что приводит к появлению дефекта осыпаемости форм и стержней.

Содержание ортофосфорной кислоты в составе смеси (1-6 мас. ) указано в расчете на концентрированную кислоту, однако последняя может испольэо" ваться в широком диапазоне концентраций 40 — 80 . Снижение концентрации .менее 80 . достигается добавлением в концентрированную кислоту воды из расчета приведенного вьппе содержания воды в составе смеси (0,25—

3,00 мас. ).

Приготовление смеси по изобретению осуществляется следующим образом.

Огнеупорный материал на основе кремнезема (например, кварцевый песок) смешивают в течение 1 — 2 мин с порошком на основе обожженного оксида магния, предварительно обработанным

ПАВ, затем вводят ортофосфорную кислоту и воду и продолжают перемешивание еще 1 — 2 мин.

Изобретение иллюстрируется следую- ° щими примерами, В качестве порошкообразного материала использовался металлургический и плавленный магнезит, а также хромомагнеэит удельной поверхности

4000 см /r (по АДП-1).

В качестве ПАВ использовались смачиватель ОП-7 и мылонафт. Перед использованием в составе смеси материал на основе обожженного оксида магния размалывался в шаровой мельнице с ПАВ, Смесь готовилась в лабораторном смесителе, объем одного замеса составлял 10 кг. Вначале кварцевый песок перемешивали с магнезитом в течение 1 — 2 мин, затем вводили ортофосфорную кислоту и воду и перемешивали еще 1 — 2 мин, После приготовления смеси из нее изготавливали стандартные образцы диаметром и высотой 50 мм путем заполнения блока гильз и ручного уплотнения. Прочность образцов на сжатие определяТаблнца1

Содервание ингредиентов ° мас.Хэ в смеслк

Ингредиент

97,75 90,5 81 90,5 90,5 90,5 90,5 80,5 90,5

Кварцевый песок

Ортофосфорная кислота (плотностью 1,58—

1 ° 60 г/см э) 1 3 6 3

3 3 3 8 3

0 ° 25 1 э5 3=.. 1э5 1 ° 5 1 э5 1э5 1 ° 5 1э5

В,ода

Металлургический магие" витэ обработанный ПАВ: эаалонафтом в количестве, мас.Х:

0,05

5 10

li00

2,00 смачнвателем ОП-7 в количестве 1 мас.й

3 11721 лась на лабораторном приборе фирмы

"Г.Фишер" через 0,5, 1, 4 и 24 ч после приготовления смеси, живучесть определялась визуально, осыпаемость по стандартной методике через 24 ч после приготовления, В табл.1 приведены составы смесей

1 - 8 поизобретению и состав смеси 9 па известному техническому решению, принятому в качестве прототипа.

Из данных табл. 2 следует, что живучесть самотвердеющих смесей по изобретению увеличивается на 17,5100% по сравнению с известной смесью.

Естественно, что при повышенной живучести начальная скорость затвердевания смеси (через 0,5 — 1 ч) снижа ется, однако она остается достаточной, чтобы удовлетворить требованиям технологии изготовления средних и крупных форм и стержней при индивидуальном производстве отливок. В то же время суточные прочности при ис- 25 пользовании смесей по изобретению на 4 — 23% выше, чем у смеси по прототипу.

Увеличение живучести смеси, достигаемое по изобретению, способствует улучшению качества форм и стержней, особенно крупных форм и стержней сложных конфигураций, для изготовленця которых требуется свыше 15

46 . 4

20 мин. Это объясняется тем, что при использовании смеси, потерявшей (частично или полностью) свою живучесть на поверхности или в объеме форм и стержней, возникают резко ослабленные зоны, служащие потенциальным источником брака отливок.

Следует заметитьэ что в особых условиях производства требуется повысить живучесть смесей до 40 — 60 мин.

Такая возможность обеспечивается при обработке порошка на основе обожженного оксида магния, например, металлургического магнезита, кремнийорганическими ПАВ, примерами которых могут служить кремнийорганические жидкости ГКЖ-10, ГКЖ-94, а также представители алкилхлорсиланов, алкиламиносиланов или алкилалкоксисиланов.

Применение кремнийорганических

ПАВ требует тепловой обработки пассивированно1о порошка при температуре 50 - 100оС в течение 0,5 - 1,5 ч.

При этом смесь, содержащая 90,5 мас.% кварцевого песка, 3 мас.% ортофосфор.ной кислоты (плотностью 1,58

1,60 г/см ), 5 мас.% металлургического магнезита, обработанного 1

ГКЖ-94, и 1,5 мас.% воды, имела живучесть 65 мин, прочность на сжатие через 2 ч — 1,2 кгс/см, прочность через сутки 84 — 90 кгс/см2.

1172146

Продолжение табл.1

Ингредиент

Плавленый магнезит, обработаняай I нас. Х мылонаФта

Хромомагнеэит, обработанный l насЛ нылонафта

Металлургический магнезит (бее обработки) Таблица 2

Свойство

20 34 30 29 26 17

Живучесть, мин 33 27 22

Ое5 7 5

0,7 12,0

1 8

40,5 42,6 48,0 39,0

31,0 45 ° О 48вО 40,8 42,0

0,1

0,1 0,1 0,1

Осыпаемость, Х О, 1 О, 1 О, 1

О. ) Ол1

Составитель С.Тепляков

Техред N.Морг ентал

Редактор А,Сильнягина

Корректор И.Муска

Заказ 5912

Тираж 741

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Прочность на сжатие,кrc/см, 2 через, ч:

0,5

l 2 3 . 4 . 5 - б 7 8 9

Показатель свойств для смесей

2 3 4 5 6 7 8 (9

10э2 13эО 13 ° 6 1810 13э2 12э5 12э5 14е8 26эО