Суспензия для изготовления литейных керамических форм, получаемых по удаляемым моделям

 

о П И - <1 88О667

Союз Советскик

Социапистичесник

Республик

ЙЗОБРЕТЕН ЙЯ

К АВТОРСКОААУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 05. 10. 79 (21) 2827235/22-02 с присоединением заявки J4— (23) Приоритет

Опубликовано15.11.81. бюллетень №42 (51)М. Кл.

В 22 С 1/16

Гвсударсткины11 квинтет

СССР нв далаи нэабретеннй н открытий (53) УДК621.742. .4:621.74. .045(088.8) Дата опубликования описания 15 . 1! .81 (72) Авторы изобретения

В. Н. Максимков и А. Д. Романов

t »; (71) Заявитель (54) СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОГОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ

КЕРАИИЧЕСКИХ ФОРИ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПО. УДАЛЯЕМЫМ

МОДЕЛЯМ

Изобретение относится к литейному производству, в частности к производству отливок из черных и цветных сплавов в керамических формах, получаемых по удаляемым моделям (выплавляемым, выжигаемым и растворяемым) при различS ной серийности производства и при применении действующего оборудования.

Известна суспензия для изготовления керамических форм (1), имеющая тO следующий состав, вес.Х:

Этилсиликат 6,5-15,0

Органический растворитель l4,О-21,0

Вода 3,0-6,0

Соляная кислота О, 10 — О, 35

Серная кислота 0,10-0,30

Натриевая соль борной кислоты 0,04-1,25

Огнеупорный на.полнитель Остальное

При приготовлении этой суснензии в емкость при вращении мешалки с числом оборотов 2800 об/мин загружают последовательно этилсиликат, органи ческий растворитель» пылевидный кварц, воду, подкисленную соляной кислотой, серную кислоту и натриевую соль борной кислоты. Время перемешивания составляющих суспензии 40-60 мин.

Введение в состав суспензии натриевой соли борной кислоты обеспечивает пластичность керамики, что способствует предупреждению появления трещин при прокалке керамических форм и повышает их прочность при высоких и низких температурах.

Недостатком этой суспензии является то, что при введении в нее указанного количества натриевой соли борной кислоты прочность прокаленных керамических форм повышается незначительно, вследствие чего заливка таких керамических форм должна производиться с опорным наполнителем, что приводит к большому браку литья по засорам, непрокладке керамических форм, а, следо88060

50 вательно, к газовым раковинам в отливках.

Известна суспензия 1 2), содержащая вес.7:

Огнеупорный наполнитель 65,2

Этилсиликат 40 l2,4

Растворитель — спирт 15,5

Соляная кислота 0,6

Серная кислота 0,3

Вода 1,7 1О

Криолит 4,3

Суспензия приготавливается в гидролизаторе с механической мешалкой с числом оборотов 2800 об/мин. В установку вливают расчетное количество этилсиликата 40, спирта, серной кислоты и перемешивают их в течение 1—

2 мин. При непрерывном перемешивании раствора огнеупорный наполнитель (пылевидный кварц) загружают небольшими порциями и перемешивают 3-5 мин. 3атем в установку вливают питьевую воду, подкисленную соляной кислотой, и продолжают перемешивать в течение

40-45 мин, после чего вводят криолит и перемешивают еще 2-3 мин.

Введение в состав суспензии крио- лита позволяет в определенный момент времени (при прокалке керамических форм ), соответствующий формированию максимальных контактных напряжений, цементировать возможные трещины в керамических формах, способствуя тем самым повышению их прочности.

Недостатком известной суспензии является то, что входящий в ее состав

35 криолит значительно повышает прочность керамических форм только при его высоких содержаниях в суспензии.

В то же время, высокое содержание

40 криолита в суспензии из-за низкой температуры плавления его снижает термохимическую стойкость керамических форм, что приводит к образованию пригара и ухудшению качества поверхности отливок °

Наиболее близкой к предлагаемой является огнеупорная суспензия для изготовления керамических форм по вы-. плавляемым моделям (3), содержащая, вес.7.:

Этилсиликат 40 13,10-20,60

Ацетон 13,10-20,60

Соляная кислота 0,10 — 0,14

Серная кислота 0,10-0,16

Вода 2,20-3,60

Пылевидный кварц Остальное

Суспензия приготавливается в установке с механической мешалкой с числом

7 4 оборотов 2800 об/мин совмещенным способом. В установку вливают расчетное количество этилсиликата 40, ацетона и перемешивают 1-2 мин. Не прекращая перемешивания раствора, в установку загружают небольшими порциями пылевидный кварц и перемешивают составляющие до получения однородной суспензии беэ комков. Затем в установку- вливают серную кислоту и перемешивают 3-5 мин

1 а затем тонкой струей при перемешивании добавляют воду, подкисленную соляной кислотой, и продолжают перемешивать суспензию 30-40 мин.

Недостатком этой суспензии является то, что она не обеспечивает достаточную прочность керамических форм вследствие образования в них трещин из-за объемных изменений формовочных материалов прн прокаливании и естественном охлаждении перед заливкой, в результате чего в цехах литья по выплавляемым моделям имеет место большой процент брайа по трещинам н засорам.

Цель изобретения — повышение прочности и трещиноустойчивости керамических форм.

Поставленная цель достигается тем, что огнеупорная суспензия, включающая этилсиликат, ацетон, соляную и серную кислоты, воду и пылевидный кварц, дополнительно содержйт силикатную глыбу в виде порошка фракции 0,05-0,005 мм. при следующем соотношении ингредиентов, мас,%:

Этилсиликат 10, 30-11, 70

Ацетон I4,60-17,0О

Соляная кислота . 0,20-0,23

Серная кислота 0,10-0,13

В,ода 0,80-1,0

Силикатная глыба в виде порошка фракции 0,05

0,005 мм 0,50-2,0

Пылевидный кварц Остальное

Силикат натрия ГОСТ 13079-67 явля— ется готовым продуктом силикат-глыбой, полученным путем сплавления кварцевого песка с карбонатом натрия.

Силикат-глыба получается заводамипотребителями в твердом виде в форме прозрачных и полупрозрачных кусков, из которых путем помола в шаровой мельнице получают порошок фракции

0,0 -0,005 мм.

Силикат натрия не растворяется в гидролизованном растворе этилсиликата и поэтому не носит явно выраженный

880607 щелочной характер. По этой причине введение его в укаэанных количествах не способствует коагуляции гидролизованного раствора этилсиликата.

Нижний предел содержания ингредиентов выбран экспериментально, исходя из технологических свойств суспенэии, а именно уменьшение содержания в составе силиката натрия приводит к резкому разжижению суспензии и ухуд- 1о шению ее адгезии.

При нижнем пределе содержания обеспечивается повышенные прочностные свойства керамических форм и снижается средний процент брака по трещинам.

При повышении содержания силиката натрия прочность керамических форм до и после прокаливания несколько повьнпается (при среднем содержании компонентов в суспензии), а затем начинает падать, хотя и незначительно, при этом средний процент брака керамических форм по трещинам имеет наименьшую величину.

При содержании ингредиентов в суспензии выше верхнего предела резко увеличивается ее вязкость, она становится нетехнологичной. Кроме того, шероховатость поверхности отливок, полученных в керамических формах на осТаблица 1

Ингредиенты

3 4 5 6! г

10, 30 11,0 11, 70

14 60 15 ° 80 17i00

0,20 0,22 0,23

20,60

13,10 18,30

Этилсиликат 40

13,10 18,30 20,60

Ацетон

0,14

0,10 0,13

0,10 0,14

Соляная кислота

0,12 0,13

0,16

0,10

Серная кислота

0,89 0,94 1 0

2,20

3;60

3,20

Вода

1,2 2,0

0,5

82,40 59,93 54,90 73,4! 70,62 67,94

Пылевидный кварц

Силикатная глыба в виде порошка фракции 0,05-0,005 мм нове суспензии с повышенным содержанием силиката натрия, резко увеличивается и находится значительно ниже того класса чистоты поверхности, который соответствует литью по выплавляемым моделям.

Предварительно, по общепринятой технологии, приготовляют гидролиэованный раствор этилсиликата путем смешивания этилсиликата 40, ацетона, соляной кислоты и воды. Затем в установку с механической мешалкой с числом оборотов 2800 об/мин заливают гидролиэованный раствор и включают перемешивание. Не прекращая перемешивания, в установку загружают 2/3 ч расчетногоколичества пылевидного кварца и расчетное количество серной кислоты и перемешивают их в течение 25 мин. Затем в установку загружают оставшуюся 1/3 ч. расчетного количества пылевидного кварца и расчетное количес гво силикатной глыбы в виде порошка фракции 0,050,005 мм и перемешивают составляющие еуспензии в течение 15 мин.

В табл. 1 приведены составы суспензий, причем составы 1-3 известные. В табл. 2 приведены свойства этих суспензий.

880607

Таблица 2

Показатели свойств для суспензий

) Свойства

3 4 5 6

1 2

55

5á

55 56

13,80 24,0

8,46 8,50

8,20 7.,60

17,80

7,60

8,05

35,1 38,5 36,7

30,8 37,5 35,8

8,50 8,40 8,35

6,5

6,2

6,1

3,3

2,5 2,9

36 30.

28. 24 22 40

Проверка суспензии проводилась на трехслойных образцах в соответствии 20 с методикой НИИТавтопром и на керамических формах (для деталей рычаг, щеткодержатель, вырубной штамп), образование трещин на которых после выплавления модельного состава из них определялось визуальным осмотром. Шероховатость поверхности отливок, изготовленных в керамических формах на основе известной и предлагаемой суспензий, определялась в соответствии 30 с ГОСТ 2789-73.

Силикат натрия, введенный в суспензию в виде порошка фракции 0 050,005 мм, размягчаясь при нагрева- нии, склеивает зерна наполнителя и делает их менее подвижными и текучими, из-за чего уменьшается давление на оболочку керамической формы. При этом, силикатная глыба, как это следует из табл. 2, повышает прочность 40 керамической формы до прокаливания на 140 †2 7. и после прокаливания на

430 -480 Ж, снижает склонность керамических форм к образованию трещин на

190-260Х и не ухудшает шероховатость

45 поверхности отливок, которая соответствует 4 классу по ГОСТ 2789-73

Предлагаемый расчет показал, что экономический эффект от использования предлагаемой суспензии на предприяти50 ях страны, производящих литье по выплавляемым моделям, составит 50

ВНИИПИ Заказ 98!1/17 Тираж 872 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Вязкость суспензии по вискозиметру В3-4, с

Предел прочности на изгиб,, кгс/см! до прокаливания после прокаливания

Газопроницаемость, ед

Средний брак керамических форм по трещинам, Ж

Шероховатость поверхности отливки R, мкм

100 руб. на 1 т литья при отсутствии капитальных затрат.

Формула изобретения

Суспензия для изготовления литейных керамических форм, получаемых по удаляемым моделям, включающая этилсиликат, ацетон, соляную и серную кислоты, воду и пылевидный кварц, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения прочности и трещиноустойчивости, суспензия дополнительно содержит. силикатную глыбу в виде порошка фракции 0,05-0,005 мм при следующем соотношении ингредиентов, мас.X:

Этилсиликат 10,30-11,70

Ацетон 14,60-17,00

Соляная кислота 0,20-0,23

Серная кислота 0,10-0,13

Вода 0,80-1,0

Силикатная глыба в виде порошка фракции 0,05

0,005 мм 0,50-2,0

Пылевидный кварц Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свыдетельство СССР !! - 637191, кл. B 22 С 1/02, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

У 512852, кл. В 22 С 1/00, 1974.

3. Литье по выплавляемым моделям.

Инженерная монография.Под ред.

Я. И. Шкленника и В. А. Озерова, N., Машгиз, 1961, с. 268.