Смесь для изготовления литейных форм и стержней в нагреваемой оснастке

 

Использование: в литейном производстве для изготовления стержней в нагреваемой модельной оснастке. Для снижения сырой прочности смеси, устранения хрупкости стержней и форм в процессе хранения, улучшения выбиваемости смеси и снижения ее стоимости в нее введен органосиликонат натрия. Состав смеси для изготовления стержней и форм содержит следующие ингредиенты, мас.%: жидкостекольное связующее 2,2 - 3,2; соль триполифосфорной кислоты 0,1 - 0,3; органосиликонат натрия 0,1 - 0,3; вода 0,7 - 0,9; огнеупорный наполнитель - остальное. Соль триполифосфорной кислоты и органосиликонат натрия взяты в смеси в соотношении 1 : 1. В качестве соли триполифосфорной кислоты смесь содержит триполифосфат натрия или калия. В качестве органосиликоната натрия смесь содержит этилалюмосиликонат натрия или этилсиликонат натрия. 3 з. п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к изготовлению форм и стержней в нагреваемой оснастке.

Известна смесь для изготовления форм и стержней в нагреваемой оснастке на основе жидкого стекла и низковязкого минерального масла (а. с. СССР N 1338194, кл. B 22 C 1/18, 1986).

Недостаток этого известного решения плохая выбираемость и снижение прочности в процессе хранения стержней.

Известна жидкостекольная смесь для изготовления стержней в нагреваемой оснастке, содержащая жидкое стекло, соапсток, отход известнякового камнепиления, огнеупорный наполнитель на основе диоксида кремния (а. с. N 1696091, кл. B 22 C 11/02, 1991).

Наиболее близкой к смеси по изобретению является смесь для изготовления литейных форм в нагреваемой оснастке, содержащая жидкое стекло, водный раствор кремнезоля и бентонит.

Недостатком смеси является высокая сырая прочность из-за присутствия в смеси бентонита, что делает ее неприемлемой для пескострельного способа изготовления стержней. Кроме того, в процессе хранения стержней отмечается их растрескивание за счет возникновения внутренних напряжений. Высокая стоимость кремнезоля, его дефицитность и неудовлетворительная выбиваемость также являются существенными недостатками этой смеси.

Цель изобретения снижение сырой прочности смеси, устранение хрупкости стержней и форм при хранении, снижение стоимости смеси и улучшение выбиваемости с одновременным сохранением высоких прочностных и технологических характеристик.

В качестве щелочной соли триполифосфорной кислоты в смеси можно использовать триполифосфат калия или натрия, выпускаемые промышленностью, а также продукты, содержащие эти соли, например порошки МС-15 и КМ-1, содержащие соответственно 24 и 46,6% триполифосфата натрия.

Органосиликонаты натрия выпускаются промышленностью в виде этилалюмосиликоната натрия и этилсиликоната натрия.

Приготовление смеси осуществляется в бегунах. Вначале в зависимости от состава готовится 10-, 20- или 30%-ный водный раствор соли триполифосфата, куда при перемешивании вводят органосиликонат натрия. Затем эта композиция вводится в жидкое стекло и все компоненты тщательно перемешиваются. Такая последовательность введения ингредиентов способствует формированию органосиликофосфатной структуры связующего. При этом за счет идентичности размеров структурных элементов силиконатов и фосфатов (среднее расстояние связи Si 0 равно 1,55 А, а длина связи Р О равна 1,62 А), а также относительного равенства ионных радиусов (Si⁴⁺0,39 А), Р⁵⁺ 0,34 А), происходит отверждение связующего по гетероценному механизму с последовательным чередованием атомов кремния и фосфора, что придает структуре связующего комплекс физико-химических свойств и в частности, позволяющих сохранить высокие прочностные характеристики довольно длительное время и разупрочняться в процессе заливки металлом.

В табл. 1 и 2 приведены составы и физико-механические свойства смесей.

Выбиваемость оценивалась по величине остаточной прочности на разрыв образцов-восьмерок, выдержанных в течение 60 мин при температуре 900^оС с последующим охлаждением до комнатной температуры.

Из приведенных в табл. 2 результатов испытаний видно, что применение смесей заявляемых составов по сравнению с известным решением позволяет получать стержни с высокими прочностными характеристиками, хорошей выбиваемостью, устранить хрупкость стержней при хранении, снизить сырую прочность.

Уменьшение содержания компонентов ниже их минимальных значений (смесь 2) приводит к ухудшению прочностных характеристик как в горячем, так и в холодном состоянии. При увеличении компонентов выше максимальных значений (смесь 6) наблюдается снижение прочности в горячем состоянии и ухудшение выбиваемости. Ухудшение прочностных характеристик наблюдается и при несоблюдении соотношения соли триполифосфорной кислоты к органосиликонату натрия 1 1 (смесь 11).

Таким образом, применение составов смесей с содержанием ингредиентов выше или ниже соответственно максимальных и минимальных значений нежелательно.

Характеристики используемых материалов приведены в табл. 3, а в табл. 4 дополнительные данные, характеризующие снижение прочностных показателей смеси при несоответствии соотношения триполифосфорных солей к органосиликонатам 1 1.

Формула изобретения

1. СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ В НАГРЕВАЕМОЙ ОСНАСТКЕ, включающая огнеупорный наполнитель, жидкостекольное связующее, соль триполифосфорной кислоты и воду, отличающаяся тем, что, с целью снижения сырой прочности смеси, устранения хрупкости стержней и форм при их хранении, снижения стоимости смеси и улучшения выбиваемости с одновременным сохранением высоких характеристик, она дополнительно содержит органосиликонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.

Жидкостекольное связующее 2,2 3,2 Соль триполифосфорной кислоты 0,1 0,3 Органосиликонат натрия 0,1 0,3 Вода 0,7 0,9 2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в ней соль триполифосфорной кислоты и органосиликонат натрия взяты в соотношении 1 1.

3. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве соли триполифосфорной кислоты она содержит триполифосфат натрия или калия.

4. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что в качестве органосиликоната натрия она содержит этилалюмосиликонат или этилсиликонат натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3