Связующее для приготовления керамической суспензии
09) 01) СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ
РЕСПУБЛИК 51> В 22 С 1/16
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
18-20
0 5-1,0
0,3-0 5
Остальное (21) 3718798/22-02 (22) 29.03.84 (46) 15.03.86, Бюл. Р 10 (71) Алтайское моторостроительное производственное объединение им. XXV съезда IQlCC (72) Н.A.Ñîëîìèíöåâ, IO.Е.Ислентьев, В.Я,диль, Л.А.Керская, П.П.Сивин и И.А.Черкасов (53) 621.742.48:621.74.045(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N- 395157, кл. В 22 С 1/00, 1968.
Инженерная монография "Литье по выплавляемым моделям". Под ред.
Я.И.Шкленника и В.А.Озерова, М.: Машиностроение, с. 226, 228. (54) (57) СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ
КЕРАМИЧЕСКОЙ СУСПЕНЗИИ, используемой преимущественно для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям, включающее этилсиликат, ацетон, воду, соляную и серную кислоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения прочности, гаэопроницаемости керамических оболочек и ускорения их сушки, оно содержит воду, предварительно активированную до рН 2,0-6,5, при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:
Ацетон 50-52
-Активированная вода до рН 2,0-6,5
Соляная кислота
Серная кислота
Зтилсиликат
1 12
Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению связующего на основе гидролизованного этилсиликата, применяемого для приготовления огнеупорной суспензии при производстве керамических оболо1ек в процессе литья по выплавляемым
; РIZIBISЯМ, Цель изобретения — увеличение прочности, газопроницаемости и ускорение. процесса сушки керамических оболочек.
17549
10 от каждой партии после нх прокалки при 900 С в течение 1 ч и охлаждения до комнатной температуры определяют гаэопроницаемость по методике
НИИТАВТОПРОг1А на приборе 0,42 М в патроне специальной конструкции.
У 3-х образцов от каждой партии определяют остаточную влажность на кусочках керамики после ее сушки под лампой при 250 С в течение
30 мин по разности весов до и после су шки.
Связующсе приготавлива|от следуюнгим образом.
Б мешалку заливают этилсиликат 40 ацсгол, актпвированную воду с рН
2,(-6,5, соляную и серную кислоты и перемешивают полученную смесь 3 течение 3 5 мин.
Акт|пи рованную воду получают следую-зим сбвазом.
Б смкость> Выполненнучо из Винипласта и разделенную полупроницаемой перегородкой из брезента, заливают
20 л водопроводной воды, помещают
Iz ЕМКССти ДВа УГОЛЬНЫХ ЭЛЕКтРОДа, по;-а:от на электроды постоянпый элект. рический ток при напряжении 70 В
» осуществля1от электролиз в тече .IiIB 35 мин, При этом получают активи11lов II!ilую воду с pII 3 5, !
Для выбора оптимального состава пр гготавливают 7 связуюних с раз— лич1ным содержанием ак I zlpzipoBBIIIIoil
":o;Iû (см. табл. 1) . ъ
Из каждого состава связующего пр:и.отавливают суспензию, засыпая в меп:алку со связующим огнеупорный наполнитель — великодворский пылевидный кварц в соотношении: связующего — 30 мас.%, наполнителя
70 мас.% ki осуществляя перемешивание в гсчение 50-60 мин. Таким образом получают семь партий суспензий разлпчпoãо состава. Из какдого состава суспензии изготавливают 4-х слойные керамические образцы, время сушки каждol о слоя составляет 2 ч 15 мин.
По Я образцов от каждой партии проверяют по методике НИИТАВТОПРОМА па прочность при изгибе на машине
Р11У-005 в сыром состоянии и после ирокалки (образцы вынимаются из модель:«,.õ пластин без выплавки) . 1IO
cåYü керамических образцов от каждой
iIBðïø проверяют на горячую прочность при 900 С на приборе конструкции
311Ла и у 3-х керамических образцов
Средние значения прочности при изгибе сырых и прокаленных образцов, горячей прочности, газопроницаемости и остато гной влажности керам IiiiBcKIIx оболочек приведены в табл. ?.
Из табл. 2 видно, чтo ооггимальное содержание активированной воды в связующем составляет 18-20 мас. ..
Исньшее содержание привовит к снижени.о прочности после прокалки и при
900 С, а также уменьшает газопропицаBYocть и увеличивает остагочнуlо влажность, что можно объяс |ить недостаточной просыхаемостью оболочки за время ее сушки. Содержа..сие активпрованной воды более 20 мас.% ускоряет сушку керамического покрытия, но уменьшает прочность керамики.
Были проведены сравнительные испытания керамических оболочек, изготовленных иэ суспензии на основе предлагаемого связующего I, иэ су-спенэии на основе известного связующего, где используется дистиллированная вода. Обе суспензии содержат связующего 30 мас.%, великодворского пылевпдного кварца 70 мас.% ° Значения рН обоих составов суспензий одинаковы и составляют 1,21, Из суспенэий изготавлива;от 4-х слойные керамические образцы. Бремя сушки каждого слоя 2 -1 15 мин.
По 8 образцов из каждого состава суспензии проверяют по методике
Ш1ИТАБТОПР011а на прочность при изгибе на машине Р11У-005 в сыром состоянии и после прокалки (образцы вынимаются иэ модельных пластин без выплавки).
По 7 керамических образцов из каждого состава проверяют на горяо чую прочность при 900 С на приборе конструкции ЗИЛа и у 3-х керамических образцов для каждого состава по,сле их прокалки при 900 С в течение з 12
1 ч и охлаждения до комнатной температуры определяют газопроницаемость по методике НИИТАВТОПРОМА на приборе 042 M в патроне специальной конструкции.
У трех образцов из каждого состава суспензии определяют остаточную влажность.
Средние значения прочности при изгибе сырых и прокаленных образцов, горячей прочности, газопроницаемости и остаточной влажности керамических образцов приведены в табл. 3.
Иэ табл. 3 видно, что прочность сырых и прокаленных образцов для обоих составов находится на одном уровне. Горячая прочность и газопроницаемость керамических образцов на активированной воде выше, остаточная влажность ниже, т.е. оболочка просыхает быстрее.
На исследуемых суспензиях проверяется живучесть, для чего проводится замер вязкости по вискозиметру В3-4 через определенные промежутки времени.
Суспензии хранятся в емкостях с завинчивающимися крышками. Перед замером вязкости суспензия перемешивается вручную в течение 15 мин °
Данные замеров сведены в табл.4.
Из табл. 4 следует, что вязкость суспензии на активированной воде при хранении возрастает медленнее, т.е. живучесть ее выше.
Были проведены испытания для определения влияния содержания в связующем соляной и серной кислот на свойства керамических оболочек, для чего приготавливают связующие с различным содержанием соляной и серной кислот, составы которых приведены в табл. 5 и 7. Из указанных в этих таблицах составов связующих готовят суспензии с содержанием связующего
30 мас. и великодворского пылевидного кварца 70 мас. ., получают из суспензий керамические оболочки и определяют их свойства.
Методики приготовления связующего, суспенэии, керамической оболоч1 ки, испытания оболочки на изгиб, газопроницаемость и остаточную влажность те же, что и в приведенных испытаниях. Результаты сведены в табл. 6 и 8.
Из табл. 6 и 8 видно,что оптимальные результаты получены при содер17549
При рН активированной воды более
6,5 суспензия имеет низкую живучесть
Э быстро густеет и сворачивается. При рН менее 2,0 огнеупорное покрытие при сушке растрескивается, что приводит к повышенному браку отливок по порыву керамики и керамическому
50 засору.
При рН менее 2,0 и более 6,5 также значительно снижается прочность керамики по всем показателям.
Таким образом, рекомендуемый диа55 пазон рН для активированной воды составляет 2,0-6,5.
40 жании соляной кислоты 0,5-1,0 мас. . и при содержании серной кислоты
0,3-0,5 мас. .
При содержании соляной кислоты более 1,0 мас.% и серной кислоты более 0 5 мас./ уменьшается прочность керамической оболочки. Кроме того, реакция гидролиза идет очень быстро, что снижает живучесть суспензии, При содержании соляной кислоты менее
0 5 мас.% и серной кислоты менее
0,3 мас. . также уменьшаются прочность и гаэопроницаемость керамической оболочки, реакция гидролиэа идет слабо, оболочка сохнет медленнее, что увеличивает продолжительность ее сушки.
Для определения влияния величины водородного показателя рН активированной воды на свойства керамического покрытия приготавливают связующие одинакового состава, мас. .: активированная вода 19,5, этилсиликат
40 29,2, ацетон 50,5, соляная кислота 0 5 серная кислота 0,3, но отличающиеся значениями рН активированной воды, которые приведены в табл. 9. Из этих связующих готовят суспензии из соотношения: связующего
30 мас,%, великодворского пылевидного кварца 70 мас. ., получают из суспензий керамические оболочки и определяют прочность керамики при изгибе до прокалки, после прокалки и при 900 С и остаточную влажность керамики. Результаты испытаний сведены в табл. 9. Методики приготовления связующего, суспензии, керамической оболочки и испытаний оболочки на прочность при изгибе и остаточную влажность те же, что и в предыдущих испытаниях.
7549
6 прочностью, более высокой газопроницаемостью,просыхает быстрее и имеет выше живучесть,чем суспензия на известном связующем с дистиллированной водой, 121
Из результатов испытаний видно, что суспензия, приготовленная на предлагаемом:связующем с активированной водой обладает лучшей горячей
Таблица 1:
Количественное содержание ингредиентов в составе связующего, мас. %
Номер состава (партии) Активированная Этилсиликат- Лцетон Соляная кисло- Серная кисло1 вода рП 2,68 -40 та та
4,2
0 5
0,3
61,6
8,4
0,5
29,2
0,3
29,2
12,6
579.>
0,5
G,3
0,5
52,0
2 9, 2
5,5
-О
29,2!
995
0,5
093
5о 0
20,0
0,5
0,3
29,2
4498
0 5
0,3
Т а б л и ц а 2
Содержание активированной во
Остаточная
Газопроницаемость оболочПрочность керамической оболочки при изгибе, кгс/см влажность оболочки, % ки, ед.
В сыром После про- При 900 С состоя- калки ды в связующем, мас.%
2,50
1,70
43,7 17,5
18,6
43,5
8,4
1,10
1990
43,3
12,6
0,85
9396
43,2
18,0
0,78
0,292
43,1.19,5
42,8
0,73
0,299
0,280
9498
20,0
0,70
92, 4е
18,7
40,3
25,2
Помер сосTава (партии) 19,5
19 8
2091
92,3
9298
93,4
0,270
0,283
0,286
0,290
1217549
Прочность при изгибе, Kl c/см
Остаточная
Влажность 9 7
Связующее
Газопроницаемость, ед. о
В сыром После про- При 900 С состоя- калки нии
0,71
О, 371
44,5 23,5
81,1
Известное связующее -с дистиллированной водой 42,2
23,6
0,269
70,0
0,79
Вязкость с
Суспен зия на
Суспензия на дистиллированной активи рованной во воде де
25
Исходная
27,5 б ч
33
67
69
124
Предлагаемое связующее с активированной водой
Продолжительность выдержки суспензии
1 сут
2 сут
3 сут
4 сут
5 сут
Та блица 4
Таблица3
1217549
Таблица 5
- состана
0,3
19,5
29,2
50,7
0,3
29,2
0,3
19,5
50,5
0,5
29,?
50,2
0,3
0,8
19,5
29,2
50 0
0,3
1,0
l9 5
29,2
49,8
0,3
Т а б л и ц а 6!
Р coc- СодержаYQBQ1 !!!!е соля!! Ой
Газ опроницаемость оболочОстаточная влажность оболочки, 7. ки, ед.
В сыром состоя кислоты нии
38,7
16,6
87 9
1,25
0,5
43,1 l9,8
94,2
0,85
42, 9
96,4
0,86
18т 7
41,7 l7,4
1 0
89,5
0,79
35,1
72,8
15,9
0,75
Таблица 7
Р сосг!!ва.Состав связу о!цего, мас,Е
ЛктивпрованАя иода рН=2, 68
50 6
0,5
0,2
29,2
0 5
0,3
50,5
29,2
19,5
0,5
0,5
0,4
0,5
50,4
50,3
29,2
29,2
19,5
19 5
0,5
0,6
50,2
29,2
Состав связующего, мас.7.
Лктивирован- Зтилсиликат — Лцетон !!àÿ вода 40
Прочность керамической оболочк прп изгибе, кгс/см
После про- При 900 С о калки
Зтплсиликат — Лцетов
Серная кис- Соляная кислота лота
0,273
0,302
0,269
0,297
0,310
Серная кис- Соляная кислота лота
1217549 Т а б л и ц а 8
Остаточная
Газопроницаемость оболочСодержасостава влажность оболочки, Х ние серной киски, ед. лоты
0,2
40,8
80,4
16,6
1,01
0,3
43,1
94,2
19,8
0 85
0,4
42,2
92,5
19,9
0,85
44,0
0,5
18,5
95,7
0,82
О,б
39,6
81,9
17,0
0,80
Т а б л и ц а 9 рН активированной
Примечание
Остаточная влажность оболочки, Х воды
До прокалки После про- При (в сыром калки 900 С состоянии)
6,98
21,4
43,1
0,97
77,7
Обмазка быстро загустевает, сварачивается
6,5
48,2
25,8
0,82
6,0
26,3
53 2
0,79
4,5
55,1
28,9
0,74
3,52
27,6
55,2
0,67
2,52
60,3
27,9
0,73
99,3
56,5
2,0
24,2.0,88
73,9
0,72
47,8
1,90
23, 1
71,2
Керамическое покрытие при сушке растрескивается
39,1
Составитель А,Маркевич
Редактор И,Касарда Техред М.Надь Корректор В.Бутяга
Заказ 1035/14 Тираж 757 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, R-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул.Проектная, 4
Прочность керамической оболочки при изгибе, кгс/см
В сыром сос- После про- При тоянии калки 900 С
Прочность керамической оболочки при изгибе, кгс/см
84,6
113,2
106, 1
110.7
0,269
0,302
О, 291
0,279
0,298
