ЖИДКАЯ САМОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ Российский патент 2005 года по МПК B22C1/00 

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 наполнитель95-98Отвердитель2-5Связующее3-7Пенообразователь0,02-0,08Стабилизатор пены-кремнийорганическая жидкость0,001-0,005Вода1-2

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№ппКомпоненты формовочной смесиСодержание, мас.%Свойства жидкой самотвердеющей смесиПрочность при сжатии, МпаГазопроницаемость, (единиц)Живучесть, мин.Текучесть, дин/см²через 1 часчерез 3 часачерез 24 часачерез 1 часчерез 3 часачерез 24 часа1234567891011ПрототипПесок кварцевый95        Феррохромовый шлак5        Жидкое стекло (модуль 2,5, уд. вес 1,48)6,3        Пенообразователь-олефинсульфонат (30% водный раствор)0,5        Вода1,2          0,30,61,0902004002013001Песок кварцевый96        Феррохромовый шлак4        Жидкое стекло (модуль 2,5, уд. вес 1,48)6,3        Вода1,2        Пенообразователь (торговая марка «Пенолит-ЖСС»)0,04        Стабилизатор пены ЭТС-400,002*          0,30,50,7120300600301400*вводится в пенообразователь.

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.

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 наполнитель95-98Отвердитель2-5Связующее3-7Пенообразователь0,02-0,08Стабилизатор пены - кремнийорганическая жидкость0,001-0,005Вода1-2