Способ получения форм по выплавляемым моделям Советский патент 1991 года по МПК B22C9/04 B22C3/00 B22C9/12 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к литью по выплавляемым моделям.

Цель изобретения - повышение прочности и качества поверхности форм, упрощение процесса их изготовления.

Сущность изобретения заключается в том, что для изготовления многослойной формы с этилсиликатным связующим используют суспензию, не содержащую самого связующего. Связующее образуется непосредственно в форме за счет гидролиза и поликон- денсации эфиров кремниевых кислот, например, этилсиликата (ЭТС), вводимого в форму при пропитывании. Гидролиз осуществляется водой, содержащейся в слое покрытия, нанесенного на форму. Катализатором служит кислота, также находящаяся в слое покрытия.

Введение связующего непосредственно в форму существенно упрощает процесс изготовления суспензии, так как отпадает необходимость проведения реакции гидролиза эфиров кремниевых кислот, например ЭТС, а следователь- но, снижается энергоемкость, упроща-j ется технология. Суспензия приобрета - ет практически неограниченную живучесть, так как в ней отсутствуют какие-либо материалы, изменяющие свойства суспензии во времени. Этим объясняется стабильность свойств

®

сд

суспензии и напрямую связанная с ней стабильность свойств и прочность формы. Отпадает необходимость непрерывного охлаждения суспензии проточной водой, что упрощает оборудование и дополнительно снижает энергоемкость. Применяемая в данном способе суспензия нечувствительна к примесяМ содержащимся в огнеупорном наполни- теле.

Негидролизованные эфиры ЭТС в отсутствие воды и катализаторов гидролиза (кислот, щелочей, металлов и их солей) также практически не меня- ют своих свойств,

В составе суспензии использовали Следующие материалы: неорганические кислоты - соляную, серную, азотную, ортофосфорную или их бинарные смеси, огнеупорный наполнитель - один из ряда материалов: кристаллический или аморфный кварц, пылевидный электрокорунд, циркон, дистенсиллиманит, т.е. любой из материалов, используе- мых при изготовлении форм по выплавляемым моделям.

Диспергирующей средой суспензии служит вода или -водный раствор одного или нескольких органических раст- ворителей. Растворители вводят при необходимости сократить время сушки покрытия. В качестве органического растворителя используют ацетон, спирты, эфироальдегидную фракцию или дру гие водорастворимые растворители, Варьируя соотношением воды и растворителей, можно регулировать время сушки покрытия.

В случае, если дисперсионная ере- да из-за . значительного содержания в ней воды не смачивает моделей, в суспензию для первого слоя следует вводить поверхностно-активное вещество (ПАВ) в количестве, обеспечи- вающем качественное смачивание.

Время высушивания слоя покрытия перед его пропитыванием зависит от вида растворителя, используемого в суспензии, толщины слоя, интенсив- ности сушки. Минимальное время 3 - 5 мин, максимальное - не ограничено.

В качестве пропитки используют например ЭТС, содержащий 28-52% Si02 Количество ЭТС, вводимого в форму, варьируется концентрацией его раствора. Она может составлять 10-100% в зависимости от марки исходного ЭТС и прочности формы, которую необходим

.получить. В предлагаемом способе прочI

ность форм пропорциональна степени

(конденсации исходного ЭТС и его концентрации в пропитывающем растворе, поэ-тому предлагаемый способ позволяет получать заданный высокий уровень Прочности.

Нижний предел содержания жидкой фазы в суспензии ограничен необходимостью получить достаточную подвиж- ность суспензии для нанесения обмазки на модели сложной конфигурации, верхний предел - необходимостью полу-1 чения достаточной толщины формы.

Содержание неорганических кислот подобрано эмпирически: содержание их менее 1% не гарантирует качественного проведения реакции гидролиза (прочность форм снижается) , превышение со- держания неорганических кислот нецелесообразно, так как.не давая технологического преимущества, приводит к ухудшению условий труда.

Примеры 1-4. Для изготовления форм и образцов в смесителе с числом оборотов 500 в 1 мин приготовляют суспензию составов, приведенных в табл.1. Все компоненты вводят в смеситель одновременно. Порядок введения компонентов в предлагаемом способе безразличен, необходимость поддержания определенного температурного режима при приготовлении и хранении отсутствует. Суспензию перемешивают 20 мин. Время перемешивания суспензий по изобретению составляет 5-30 мин, минимальное время - при использовании огнеупоров, не содержащих газообразующих примесей (например, по примеру 2, табл.1). Если наполнитель содержит такие примеси (например, железо, реагирующее с кис«- лотой с образованием газа), время перемешивания суспензии, в особенности для лицевого слоя формы, увеличивается для удаления газов из суспензии.

Способ изготовления форм и образцов для механических испытаний (примеры 1-4). На модель наносят слой суспензии, присыпают его кварцевым песком, высушивают на воздухе в нормальных условиях, затем окунают в пропитывающий состав. Время сушки слоя, состав суспензии для нанесения на блок моделей, состав пропитки даны в т.абл.1. В той же последовательности наносят еще два слоя по5166

крытия, после чего модель удаляется выплавлением в воде.

В табл.2 для примеров 1-4 приведена прочность при изгибе трехслойных образцов, изготовленных в день приготовления суспензии (), а также образцов, изготовленных из той же успензии после хранения ее в течение одних и двух суток - соответственно

И GA

Образцы испытывают на

Г 24 48 прочность тотчас после выплавления

их в воде. В табл.2 показано изменение вязкости суспензий при хранении, характеризующее наряду с изменением прочности стабильность технологического процесса. Незначитель- Iное нарастание вязкости суспензий, используемых в предлагаемом способе, связано с испарением жидкой фазы и может быть компенсировано простым добавлением растворителя. ; Предлагаемый способ включает значительно меньшее количество операций, пооще в осуществлении, требует меньшьх затрат энергии на приготовление и поддержание стабильности свойств суспензий и пропитывающих составов, используемых в технологии (для охлаждения суспензий с ЭТС-свя- зующими в весенне-летний период используется вода, предварительно прошедшая через холодильные установки, или вода из артезианских скважин).

Данные табл.2 подтверждают, что предлагаемый способ обеспечивает су

0

5

0

5

30

5

16

щественное повышение прочности форм, стабилизирует их на высоком уровне. Реализация изобретения позволит уменьшить капитальные затраты за C4et высвобождения производственных площадей, упрощения используемого оборудования, снизить количество потребляемой энергии и трудоемкость технологии, повысить качество форм и отливок.

Формула изобретения

Способ получения форм по выплавляемым моделям, включающий предварительное приготовление водной суспензии, ее послойное нанесение на блок моделей и обсыпку каждого слоя зернистым огнеупорным материалом, сушку каждого слоя, пропитку эфирами кремниевых кислот, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и качества поверхности формы, а также упрощения процесса ее изготовления, каждый просушенный слой пропитывают эфирами кремниевых кислот или их раствором, а на модельный блок наносят водную суспензию состава, мас.%: Вода или водный раствор органического растворителя15-25Неорганическая

кислота1-3

Пылевидный огнеупорный материалОстальное

Таблица 1

Изобретение относится к способу изготовления форм по выплавляемым моделям. Цель изобретения - повышение прочности и качества поверхности форм, упрощение процесса их изготовления. Для изготовления многослойной формы используют суспензию следующего состава, мас.%: вода или водный раствор органического растворителя 15 - 25

неорганические кислоты 1 - 3

пылевидный огнеупорный материал - остальное. После обсыпки суспензии и ее сушки каждый слой пропитывают эфиром ортокремниевой кислоты. Гидролиз осуществляется водой, содержащейся в слое покрытия. Катализатором служит кислота, находящаяся в слое покрытий. Упрощается процесс изготовления, т. к. отпадает необходимость в проведении реакции гидролиза, суспензия приобретает неограниченную живучесть и стабильность свойств. 2 табл.