Жидкая самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней
Владельцы патента RU 2262409:
Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат" (ОАО "НЛМК") (RU)
Открытое акционерное общество "Ивхимпром" (RU)
Изобретение может быть использовано для изготовления литейных форм и стержней в индивидуальном и мелкосерийном производстве отливок из черных и цветных металлов и сплавов. Смесь содержит огнеупорный наполнитель, связующее, отвердитель, пенообразователь и воду. В качестве пенообразователя используется поверхностно-активное вещество на основе смеси триэтаноламиновых солей сульфоэфиров высших жирных спиртов фракций C8-С10 и C12-C14, взятых в соотношении 9-3:1. В состав смеси введен также стабилизатор пены на основе кремнийорганических жидкостей. Обеспечивается повышение газопроницаемости и живучести смеси и технологическое разложение пенообразователя, исключается операция сушки форм. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления литейных форм и стержней из жидких самотвердеющих смесей применительно к условиям индивидуального и мелкосерийного производства отливок из черных и цветных металлов и сплавов.
Известны жидкие самотвердеющие смеси, в которых в качестве пенообразователей и стабилизаторов пены используются анионные ПАВ соответственно средне- и низкомолекулярные, например пенообразователи - паста рафинированного алкиларилсульфоната (РАС), сульфонол НП-1, смачиватель НБ; стабилизаторы пены - нейтрализованный черный контакт (НЧК), контакт Петрова (П.А.Борсук, А.М.Лясс. Жидкие самотвердеющие смеси. М.: "Машиностроение", 1979). Эти пенообразователи и стабилизаторы пены обеспечивают высокие технологические свойства смесей. Однако недостатком названных пенообразователей является низкая степень биоразложения, в связи с чем их производсво прекращено.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является жидкая самотвердеющая смесь (Авторское свидетельство СССР 446157 А1, Кл. В 22 С 1/00, БИ №39 23.10.92), являющаяся прототипом и имеющая в своем составе пенообразователь - олефинсульфонат натрия на основе альфа-олефинов со степенью биоразложения 96-97%. Недостатком данной смеси является то, что технология получения пенообразователя, входящего в ее состав, сложна, а производство его может быть рентабельным только при объемах более 60 тонн в месяц (потребности литейного производства значительно меньше). Кроме того, смесь имеет недостаточно высокую газопроницаемость и живучесть.
Задачей изобретения является повышение газопроницаемости и живучести смеси, исключение операции сушки форм, а также обеспечение биологического разложения пенообразователя при сравнительно простом и дешевом способе его производства.
Это достигается тем, что в состав смеси в качестве пенообразователя введено поверхностно активное вещество на основе смеси триэтаноламиновых солей сульфаэфиров высших жирных спиртов фракций С8-С10 и С12-С14, взятых в соотношении 9-3:1, получаемое сульфированием смеси названных спиртов, например газообразным SO3, хлорсульфоновой кислотой и т.д. и нейтрализацией сульфамассы водным раствором триэтаноломина, а в качестве стабилизатора пены применены вещества на основе кремнийорганических жидкостей, например антивспениватель ПК-3, или этилсиликат-32, или этилсиликат-40, или этилсиликат-50. При этом составляющие смеси взяты в следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Огнеупорный наполнитель | 95-98 |
| Отвердитель | 2-5 |
| Связующее | 3-7 |
| Пенообразователь | 0,02-0,08 |
| Стабилизатор пены-кремнийорганическая жидкость | 0,001-0,005 |
| Вода | 1-2 |
Стабилизатор пены обеспечивает быстрое восстановление газопроницаемости смеси за счет сокращения времени опадания пены в смеси с 20-25 мин (без стабилизатора) до 8-12 мин. Кроме того, выбранный стабилизатор пены упрочняет пленки связующего, в результате чего прочность смеси на сжатие увеличивается на 50-60%.
Нижний предел содержания стабилизатора пены определяется минимально-необходимой скоростью восстановления газопроницаемости и минимально допустимой прочностью смеси.
Верхний предел содержания стабилизатора пены определяется минимально допустимой текучестью и живучестью смеси.
В качестве наполнителя смеси может быть использован кварцевый песок, в качестве связующего - жидкое стекло, синтетические смолы, металлофосфаты, цементы с применением для каждого связующего специального отвердителя. Конкретный состав смеси и ее физико-механические свойства в сравнении с прототипом представлены в таблице 1.
Таким образом, реализация изобретения позволяет увеличить газопроницаемость и живучесть жидкой самотвердеющей смеси и исключить операцию сушки форм. При этом прочностные характеристики смеси остаются на уровне, удовлетворяющем требованиям производства, а степень биоразложения пенообразователя составляет 92-95%.
| Таблица №1 | ||||||||||
| №пп | Компоненты формовочной смеси | Содержание, мас.% | Свойства жидкой самотвердеющей смеси | |||||||
| Прочность при сжатии, Мпа | Газопроницаемость, (единиц) | Живучесть, мин. | Текучесть, дин/см2 | |||||||
| через 1 час | через 3 часа | через 24 часа | через 1 час | через 3 часа | через 24 часа | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Прототип | Песок кварцевый | 95 | ||||||||
| Феррохромовый шлак | 5 | |||||||||
| Жидкое стекло (модуль 2,5, уд. вес 1,48) | 6,3 | |||||||||
| Пенообразователь-олефинсульфонат (30% водный раствор) | 0,5 | |||||||||
| Вода | 1,2 | |||||||||
| 0,3 | 0,6 | 1,0 | 90 | 200 | 400 | 20 | 1300 | |||
| 1 | Песок кварцевый | 96 | ||||||||
| Феррохромовый шлак | 4 | |||||||||
| Жидкое стекло (модуль 2,5, уд. вес 1,48) | 6,3 | |||||||||
| Вода | 1,2 | |||||||||
| Пенообразователь (торговая марка «Пенолит-ЖСС») | 0,04 | |||||||||
| Стабилизатор пены ЭТС-40 | 0,002* | |||||||||
| 0,3 | 0,5 | 0,7 | 120 | 300 | 600 | 30 | 1400 | |||
| *вводится в пенообразователь. |
1. Жидкая самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, связующее, отвердитель, пенообразователь и воду, отличающаяся тем, что в качестве пенообразователя содержит поверхностно-активное вещество на основе смеси триэтаноламиновых солей сульфоэфиров высших жирных спиртов фракций C8-С10 и C12-C14, взятых в соотношении 9-3:1, дополнительно состав смеси содержит стабилизатор пены на основе кремнийорганических жидкостей.
2. Жидкая самотвердеющая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
| Огнеупорный наполнитель | 95-98 |
| Отвердитель | 2-5 |
| Связующее | 3-7 |
| Пенообразователь | 0,02-0,08 |
| Стабилизатор пены - | |
| кремнийорганическая жидкость | 0,001-0,005 |
| Вода | 1-2 |
3. Жидкая самотвердеющая смесь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора пены содержит одно из веществ на основе кремнийорганических жидкостей - антивспениватель ПК-3 или этилсиликат-32, или этилсиликат-40, или этилсиликат-50.
