Смесь для изготовления литейных форм и стержней

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изготовлению литейных форм и стержней. Смесь содержит жидкое стекло, едкий натр, кварцевый песок и раствор полистирола в толуоле плотностью 1,2-1,3 г/см³. Соотношение компонентов смеси составляет, мас.%: жидкое стекло 4-5, едкий натр 0,4-0,6, раствор плотностью 1,2-1,3 г/см³ полистирола в толуоле 1-2, кварцевый песок 92,4-94,6. Использование изобретения обеспечивает улучшение технологических свойств смеси. 1 табл.

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности изготовлению литейных форм и стержней.

Известна жидкостекольная стержневая смесь (а.с. СССР №607637, МКИ В 22 С 1/100), содержащая боксит, жидкое стекло, едкий натр, сульфидно-спиртовую барду (лигносульфонат технический) и кварцевый песок. Лигносульфонат технический введен в жидкостекольную смесь для улучшения выбиваемости смеси после заливки в нее жидкого металла, однако смесь с добавкой лигносульфоната имеет значительный недостаток - при введении лигносульфоната несколько повышается влажность жидкостекольной смеси и уменьшается ее прочность в отвержденном состоянии. Данный недостаток не позволяет повысить содержание лигносульфоната технического в жидкостекольной смеси более чем на 1,5% и тем самым еще более улучшить выбиваемость смеси, что очень важно при изготовлении сложных стержней, формирующих труднодоступные полости в отливках.

Наиболее близкой по назначению и достигаемому результату является смесь по патенту RU №2167021, который принят за прототип. Данная смесь содержит, мас.%: жидкое стекло - 5-7, едкий натр (10%-ный водный раствор) - 0,5-1,0; гидролизную смолу (побочный продукт от сернокислого гидролиза лигносодержащего сырья) - от более 1,2 до 2,0. Эта смесь имеет недостаточно высокую прочность в отвержденном состоянии, низкую прочность в исходном (сыром состоянии) и к тому же неудовлетворительную выбиваемость.

Задачей изобретения является улучшение технологических свойств смеси для изготовления литейных форм и стержней.

Технический результат, достигаемый заявляемой смесью заключается в повышении прочности смеси в сыром и отвержденном состоянии, улучшении выбиваемости смеси после получения отливки, а также в уменьшении влажности приготовленной смеси, за счет того, что в смесь не вводится водосодержащий компонент - лигносодержащее сырье, что приводит к сокращению времени сушки стержней.

Указанный технический результат достигается за счет того, что смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая жидкое стекло, едкий натр и кварцевый песок, дополнительно содержит раствор плотностью 1,2-1,3 г/см³ полистирола в толуоле при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкое стекло	4-5
едкий натр	0,4-0,6
раствор плотностью 1,2-1,3 г/см3 полистирола в толуоле	1-2
кварцевый песок	92,4-94,6.

Введение в смесь раствора плотностью менее чем 1,2 г/см³ полистирола в толуоле приводит к увеличению содержания толуола в смеси, что значительно снижает прочность смеси в сыром состоянии. Так, введение в смесь песка с жидким стеклом и едким натром, раствора полистирола плотностью 1,0 г/см³ в количестве 2 мас.% привело к падению прочности смеси в сыром состоянии до 0,05-0,07 МПа. Увеличение плотности раствора полистирола в толуоле более 1,3 г/см³ приводит к необходимости значительно увеличить время окончательного перемешивания смеси с целью получения однородной связующей эмульсии жидкое стекло - раствор полистирола. К тому же более концентрированный раствор полистирола повышает сырую прочность смеси выше оптимальной, что ухудшает формуемость смеси.

Экспериментально установлено и оптимальное содержание раствора плотностью 1,2-1,3 г/см³ полистирола в толуоле в смеси. Введение в смесь менее 1 мас.% раствора полистирола нецелесообразно в связи с незначительным ростом прочности смеси в сыром и в высушенном состоянии.

Смесь готовят в смешивающих бегунах. Загрузку компонентов производят в следующей последовательности. Огнеупорный наполнитель (сухой кварцевый песок) и едкий натр перемешивают в течение 1-1,5 мин. После чего в смесь добавляют жидкое стекло и перемешивают в течение 1,5-2 мин. В последнюю очередь добавляют заранее приготовленный раствор плотностью 1,2-1,3 г/см³ полистирола в толуоле и перемешивают еще в течение 1-1,5 мин. Именно такой порядок ввода компонентов смеси приведет к образованию в смеси связующей эмульсии жидкое стекло - раствор полистирола. Полученная таким образом в смеси связующая эмульсия придает смеси достаточную технологическую прочность в сыром состоянии и высокую прочность в высушенном состоянии, а после заливки за счет выгорания полистирола гель ортокремневой кислоты (образованной при полимеризации жидкого стекла) разрушается, что обеспечивает легкую выбивку отливок из заявляемой смеси.

В нижеприведенной таблице даны технические характеристики свойств прототипа и предлагаемого технического решения.

Таблица
Показатель	Смесь с использованием в качестве добавки лигносульфоната технического	Смесь с добавкой раствора полистирола в толуоле
Влажность, %	2,65-3,8	2,53-2,85
Газопроницаемость (ед)	226-275	231-282
Прочность, МПа:
- на сжатие в сыром состоянии	0,05-0,063	0,11-025
- на разрыв после сушки	2,6-3	2,8-4
Осыпаемость, %	0,35-0,5	0,4-0,6
Выбиваемость	хорошая	хорошая
Поверхность отливки	без пригара	без пригара

Как видно из таблицы, смесь с добавкой раствора полистирола в толуоле обладает меньшей влажностью, более высокой газопроницаемостью и прочностью в сыром и высушенном состоянии по сравнению с прототипом. Увеличение прочности смеси в высушенном состоянии не сказывается на ухудшении выбиваемости смеси.

Смесь для изготовления литейных форм и стержней, содержащая жидкое стекло, едкий натр и кварцевый песок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит раствор полистирола в толуоле плотностью 1,2-1,3 г/см³ при следующем соотношении компонентов, мас.%.:

Жидкое стекло	4-5
Едкий натр	0,4-0,6
Раствор полистирола в толуоле плотностью 1,2-1,3 г/см3	1-2
Кварцевый песок	92,4-94,6