Суспензия для изготовления оболочковых форм по выплавляемым моделям Советский патент 1983 года по МПК B22C1/00 B22C1/16 

Изобретение относится к литейному произвоцству, а именно к изготовлению керамических огнеупорных форм по выплавляемым моцелям. Известна суспензия для оболочковых форм на основе пылевидного кварца ТО-З и связующего - гицролизованного раствора этилсиликата 4О, При формировании 5-слойной оболочковой формы использовалась обсыпка чешуйчатой цробленсй слюдой (ГОСТ 19571-74) третьего слоя оболочки или второго и четвертого слоев При заливкб огнеупорная чешуйчатая слк да работает как арматура, которая спосо ствует рассредоточению нагрузок от гидр статического напора жидкого металла и препятствует образованию связанных трещин и, следовательно, засору металла и пробою оболочки металлом С 1 1 Однако известная суспензия в сочетаНИИ с обсыпкой из цробленсй слюды при формообразование оболочки придает ей низкую прочность из-за неудовлетворител ного смачивания слюды суспензией, склон ность к трешинообразованию из-оа полиморфных превращений слюды при заливке форм. Т.е. суспензия на основе пылевидного кварха с армированием чешуйчатой слюдой оболочки при обсыпке не обес1Ю- чивает получения крутаногабаритн1лх ofливок, типа турбинных лопаток (с длиной пера до 500 мм) из сплавов на основе никеля H3-3ia недостаточной прочности оболочек и склсмшости к образованию трешин. Наиболее близкой к изобретению яв ляется суспензия f 2 , которая содержит гидролизованный раствор этилсиликата, огнеупорный наполнитель (пылевидный кварц или корунд и вермикулит вспученный при слеаукмцем соотношении ингредиентов, мас.%: Огнеупорный наполнительОсноваГидролизованный этилсиликат 29-45,5 Вермикулит вспученный О,5-4,О Однако оболочковые формы, изготоьленные с использованием известной суо° пензЕси имеют низкую прочность, нестабильность герметических размеров отливок, склонность форм к трещинообразованию и разрушению как в процессе обжига так и в процессе заливки металла в форм Цель изобретения - повышение кв-чвст ва оболочковых фО1( путем ликвидации микротрещин в горячем состоянии и повышение их прочности. Поставленная цель аостигается тем, что. суспензия цля изготовления оболочковых форм, включающая гицролизованный раствор этилсиликата, вермикулит вспученный и огнеупорный наполнитель на основе алюминия, рополнительно содержит уксусную кислоту или уксуснокислый кальций при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Гидролизованный раствор этилсиликатаЗО-ЗЗ Вермикулит вспученный 3,0-7,0 Уксусная кислота или уксусно-кислый кальций 0,5-4,О Огнеупорный наполнитель на основе окиси алюминия Остальное В качестве огнеупорного наполнителя используют микропорошки электрокорунда, в качестве связующего - гидролизованный р ас твр р этилсиликата р- жанием SiO равном 30-32%. В качестве пластификатора - верчикулит вспученный по ГОСТ 128е5-67 с содержаншм SiO 72-76%. Вспученный ве{м 1икулит предотвращает растрескивание оболочковой фо1Ж1ы при сушке, обжиге форм и заливке металлом и исключает отслаивание огнеупорных слоев формы, повышает . термостойкость . Эффект применения его в ликвидации микротрещин оболочковой формы заключается в том, что образующиеся в форме трещины заполняются пластичным вермикулитом, происходит так называемое залечивание фордлл. В качестве а жолнительного катализатора в суспензии используется 98%i4aя уксусная кислота (ГОСТ 61-75). Уксусная кислота или ее соли, например уксуоно-кислый кальций, способствует дальнейшей полимеризации этилсиликатного связующего, что приводят к увеличению вязкости суспензии и тем самым раш1О1июрности распределения в ней огнеупорного наполнителя и пластификатора, вермику лита вспученного, что приводит к упро« шению оболочки как при отверждении, так и п|ж заливке металла. Тем самым ус траняется образование микрооефектов, и облицовочный сл формируется ровной 0 гладкой псферкностью, что способству- , ет повышению качества поверхности лвтх загот(юки. Дополнительный положительный эффект прочнения оболочки возникает также поому, что уксусная кислота является не только катализатором полимеризации гицролизованного этилсиликата, но и хим ческим реагентом, с которым этилсиликатное связующее вступает во взаимодействие с образованием ацилоксипроизводных З . 9-i-OC H..- HOCCH-- . i еII : SiOCCH,, + C,M5O .6 Наряду с этим возможно образование сложного эфира за счет вторичной реакции спирта с кислотой и выделением воцы:Осн,,- ,CCaVt, Вода дополнительногидролизует этил силиката с образованием силанола: 5л-оса 5 гО ,Si-OH .jOH . г Si-ОН СИгС-ОИ . ЙЭто способствует .дальнейшей реакции поликонденсации этилсиликата в присутствии уксусной кислоты: Si-OH-«-V O- i ъi-0-S -НаО Кроме того, гидролизованный этилсиликат с ксяцевыми гидроксильными группами у атома кремния способен вст пать в реакцию конденсации с поверхнос ными кнсльо«1и гидроксильными группами вермикулита или мусковита с образованием силоксан -силнкатной связи: S.Si-OH -HO-S - г SAyj-O-S-i - -H O, - полиэтилсилоксан; - поверхность силиката. Этот пршюсс ускоряется в присутст вни катализатора С 3 Вермикулит эспученный, относящийся к гидрослюдам, по сравнению с другими представителями этого класса огнеупорных материалое, например с мусковитом термитом, обеспечивает более эффектив ную ликвидацию микротрешин в оболочке благодаря псжижевиой твердости, котора п|лшоаит в процессе вспучивания вермик лита JC образованию большего количества тошсих чешуек. В процессе прокалки и зешивки обсмточки вермикулит, заполняя межзеренн пространства основы оболочки, обрадует с S-i О. связующего 10 34 предот эластичные структуры, которые врашают образование микротрещин в оболочке. Дополнительный эффект упрочнения оболочки от использования уксусной кислоты в суспензии достигается за счет увеличения смачивающей способности связующего к наполнителю, что способствует образованию прочной связки. В качестве катализатора может также использоваться и соль уксусной кислоты, например уксусно-кислый кальций, который действует аналогично уксусной киолоте, но с получением меньшего эффекта по упрочнению оболочковой формы. Приготовление суспензии осуществляет ся следующим образом. В бак мешалки заливают связующее - гидролизованный раствор этилсиликата, насыпают пылевидную составлякицую суопензии - микропорощки электрокоруида, а затем вводят вспученный пердит. Переме- . шивание производят 4О-6О мин. За 15 мин до конца перемешивания вводят уксусную кислоту. Пятислойные образцы выплавляют, в горячей воце при 9О-95 С, просушивают на воздухе- при 2ОО-250°С. Образцы испытыва1дт на изгиб при комнатной температуре на машине llJonep (ГДР). В табл. 1 представлены состбшы испытанных суспензий; в табл. 2 - свойства оболочек, полученных с использованием известной и предлагаемой суспензий. Из полученных результатов видно, что наилучшими показателями по прочности в сыром и обожженном состо5шии, трешиноустойчивости и осыпаемости рабочей поверхности формы обпЕщают оболочки, полученные при использовании суспензии следующего состава, мас.%: Гидролизованный раствор этилсиликатаЗО-32 Уксусная кислота 0,5-4 . Вспученный вермикулит 3,0-7 Мнкропорошок электрокорунда Остальное При введении уксусной кислоты (или ее соли, например, уксусшокислый кальций) менее 0,5% в оболочке набл11 дается сетка мнкротрешин и некоторая . осыпаемость рабочего слоя. Введение в суспензию уксусной кислоты (или ее соли например, уксуснокислый каледий) в количестве более 4% приводит также к образованию в оболочке микротре шин и вызыв&ет резмерное увеличение . вязкости суспензии. $ 10459 При введении в суспензию меныие 3% пластификатора вермикулита Ьспученного в керамике оболочки появляются крупные трещины, что связано со снижением пластифицируклаего эффекта суспен 5 зий. Такого объекта пластификатора недостаточно для ликвидации образующихся в трещин. Если в суспензию введено более 7% пластификатора, наблюдается уменьшение прочности, керамических / образцов и дефор ация оболочки. Предлагаемая суспензия может быть использована при изготовлении форм для производства отливок из углеродистых 936 и легированных сталей и жаропрочных сплавов. При изготовлении форм пля производства отливок из углеродистых сталей все слои огнеупорного покрытия изготавливают из суспензии указанного , сосгава, а при изготовлении форм для производства отливок из легированньк сталей и жаропрочных сплавов эта суспензия используется для третьего и всех последующих слоев огнеупорного покрытия, Использование предлагаемого изйбретения. позволяет повьюигь качество отливок, сократить брвк как самих оболочковьсс Форм, так и литых заготовок.

СУСПЕНЗИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧКСВЫХ ФОРМ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОЛЕЛЯИ, вялючающая гицро лизованный раствор этилсилЕката, вермв хулит вспученный и огнеупорный напоп нитель. на основе окиси алюминия, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества оболочковых форм ; за счет ликвиаации микрртршшн в горя чем состоянии и -повышения прочностЪ, суспензия аополннтелывю содержит yxcjro ную кислоту или уксуснокислый ХАпыиЛ при слецухшюм сротношеанв внгреавентов, мас.%: Гиаролизованный paci вор этилсвлнкатаЗО-ЗЗ . Вермикулит аспучдаяьА 3,О-7,О сл Уксусная кислота или уксуснокислый 1салышй О,5-4,О Огаезторвый наполнитель на осшюе окиси ашомвнняОстальное 4 сд ;о ;о 00