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

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

Цель изобретения - ускорение процесса изготовления форм и сокращение расхода связующего.

При нанесении на модельный блок слоев из кислой (этилсиликатной) и щелочной (жидкостекольной) суспензий происходит их взаимная нейтрализация при большом избытке влаги в образованном покрытии, и частицы дисперсной фазы в нем оказываются разобщенными дисперсионной средой. При этом выделившийся по границам зерен гель не цементирует ее покрытие, расслаивается и имеет низкую прочность, что приводит к большому браку форм. Низкое качество форм обусловлено также пропиткой высушенного слоя дисперсионной средой суспензии при нанесении последующего слоя,

Сущность изобретения состоит в том. что на модельный блок наносят многослойное покрытие из двух суспензий с различной концентрацией водородных ионов. Все слои многослойного покрытия наносят непосредственно друг за другом с обсыпкой каждого из них зернистым огнеупорным материалом, при этом первый и все последующие нечетные слои наносят из щелочной или кислой вяжущей суспензии, а четные - из нейтральной суспензии, Сушку многоСдЭ

слоимого покрытия проводят после нанесения всех споев.

Щелочную суспензию с изготавливают на основе водного раствора жидкого стекла, а кислую с рН 7 - на основе водно- го раствора металлофосфатного связующего с плотностью 1200-1300 кг/м3, при этом нейтральную закрепляющую суспензию с рН 7 готовят на основе смеси воды и полярного органического растворителя, взятых в соотношении 3:1 - 1:1 соответственно.

Повышение качества форм, полученных по предлагаемому способу, достигается за счет равномерной толщины и плотности покрытия по всей поверхности формы, а также высокой прочности его, что обусловлено образованием геля на границах зерен дисперсной фазы в процессе сушки, когда отсутствует реакция нейтрализации между соседними слоями, которая приводит к потере прочности форм.

Кроме того, при изготовлении форм по предлагаемому способу не происходит потери прочности, вызванной пропиткой высушенных слоев при нанесении после- дующих.

Качество форм повышается еще и за счет того, что все слои покрытия формируются в один прием без промежуточной сушки каждого слоя в отдельности. Поэтому связи между частицами дисперсной фазы, образуемые в процессе сушки, в дальнейшем не нарушаются, и при прочих равных условиях формы, полученные по предлагаемому способу, имеют хорошие физико-ме- ханические свойства.

Сокращение длительности сушки форм, полученных по предлагаемому способу, связано прежде всего с нанесением слоев покрытия непосредственно друг за другом без промежуточной сушки каждого слоя в отдельности и последующей сушкой сформированного покрытия. При таком способе формообразования суммарное содержание жидкой фазы в покрытии всегда меньше, чем при послойном нанесении и сушке, так как при нанесении очередного слоя на высушенный слой, который вновь пропитывается дисперсионной средой и для ее удаления требуется дополнительное время.

Другим фактором, ускоряющим сушку форм по предлагаемому способу, является наличие органического растворителя в закрепляющей суспензии.. При послойном нанесении слоев покрытия на модельный блок и их чередовании (вяжущий - закрепляющий, вяжущий - закрепляющий м т.д.) органический растворитель присутствует как на поверхности сформированного покрытия, так и внутри него. Удаляясь из покрытия в первую очередь он оставляет после себя поры, через которые потом свободно уходит влага и таким образом сушка покрытия ускоряется.

Способ осуществляется следующим образом.

На модельный блок наносят первый слой окунанием в щелочную или кислую суспензию и после спекания ее излишка обсыпают слой зернистым огнеупорным материалом. Второй слой наносят окунанием в нейтральную закрепляющую суспензию м после стекания ее излишка также обсыпают зернистым огнеупорным материалом. Затем в таком же порядке наносят необходимое количество нечетных и четных слоев и проводят сушку s потоке нагретого воздуха при 25-30°С.

В состав щелочной (кислой)суспензии входят водный раствор щелочного (кислого) связующего с плотностью 1200-1300 кг/м3, пылевидный кварц и ПАВ.

В состав нейтральной закрепляющей суспензии входят вода и полярный органический растворитель, взятые в соотношении 3:1 и 1:1, и пылевидный кварц.

Длительность сушки, например, четы- рехслойного покрытия составляет при 25- 30°С8-12ч.

П р и м е р 1. Для изготовления формы готовят суспензию следующего состава, мас.%: водный раствор жидкого стекла (плотность 1250 кг/м3) 31,0; пылевидный кварц 68,9; ПАВ (сульфанол) 0,1.

Условная вязкость суспензии 40-45 с; рН суспензии 9,5-11,0,

Затем готовят закрепляющую суспензию следующего состава, мас.%: спирт этиловый 10,0; вода 20,0; пылевидный кварц 70,0. Вязкость суспензии 40-45 с; рН суспензии 7,0.

На блок моделей наносят слой из кид- костекольной суспензии, обсыпают зернистым материалом и, минуя сушку, наносят слой из суспензии, приготовленной на основе водно-спиртового раствора и пылевидного кварца, и также обсыпают зернистым материалом. Операции нанесения слоев покрытия на модельный блок из суспензии (вяжущая - закрепляющая, вяжущая - закрепляющая) повторяют до получения необходимой толщины покрытия на модельном блоке. Сформированное четырех- слойное покрытие на модельном блоке сушат 8 ч при 25-30°С, а затем из форм выплавляют модельный состав, обжигают формы и заливают их металлом.

Прочность оболочки Оииг 6,2 МПа, остаточная влажность 0,7%.

10

15

П р и м е р 2. Для изготовления формы готовят суспензию следующего состава, мас.%: водный раствор алюмохромфоефат- ной связки (АХФС) (плотность 1250 кг/м3) 31,0; пылевидный кварц 68,9; ПАВ (сульфо- нол) 0,1. Условная вязкость суспензии 40 - 45 с; рН суспензии 1,5-2,0.

Затем готовят закрепляющую суспензию следующего состава, мас.%: спирт этиловый 10,0; вода 20,0, пылевидный кварц 70,0. Вязкость суспензии 40-45 с: рН суспензии 7,0.

Получение формы по примеру 1 с сушкой при 27-30°С.

Прочность оболочки 4,4 МПа, остаточная влажность 0,82%.

П р и м е р 3. Для изготовления формы готовят суспензию следующего состава, мас.%: водный раствор жидкого стекла (плотность 1280 кг/м3) 30,0; пылевидный 20 кварц 69,9; ПАВ (сульфонол) 0,1. Условная вязкость суспензии 40-45 с; рН суспензии 10-11.

Затем готовят закрепляющую суспензию следующего состава, мас.%: ацетон

технический 10,5; вода 19,5; пылевидный

кварц 40,0. Условная вязкость суспензии

40-45 с; рН суспензии 7.

Получение формы по примеру 1 с сушкой 12чпри27-30°С.

Прочность оболочки сгииг 6,4 МПа, остаточная влажность 0,74%.

П р и м е р 4. Для изготовления формы готовят суспензию следующего состава, мас.%: водный раствор алюмофосфатной связки (АХФС) (плотность 1280 кг/м3) 30,0; пылевидный кварц 69,9; ПАВ (сульфонол) 0,1. Условная вязкость суспензии 40-45 с; рН суспензии 1,5-2,0.

Затем готовят закрепляющую суспензию следующего состава, мас.%: ацетон

25

30

35

40

0

5

0

5

0

5

0

технический 10,0; вода 20,0: пылевидный кварц 70,0, Условная вязкость суспензии 40-45 с; рН с-.тгемэин 7.

Получение фооми по примеру 1 с сушкой 12 ч при С.

Прочность ОцИг 4,6 МПа, остаточная влажное. . 0,76%.

Оптимальны - значения соотношения воды и полярного органического растворителя в закрепляющей суспензии также выбраны эксперимс ально и обусловлены тем что при отношении их больше чем 3:1 (3 ч. воды и 1 ч. г лярного органического растворителя) ело покрытия плохо закрепляются на модель -JM блоке.

При соотношении содержания воды и полярного органического растворитепя меньше 1:1 суспензия недостаточно эластична и имеет малую седиментационную устойчивость, что существенно сказывается на толщине покрытия.

Формула изобретения Способ изготовления форм по выплавляемым моделям, включающий нанесение суспензии на модельный блок с последующей обсыпкой огнеупорным материалом и сушкой, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса изготовления форм и сокращения расхода связующего, все спои суспензии наносят непосредственно друг за другом с обсыпкой каждого из них огнеупорным материалом, при этом для четных слоев используют суспензию с водным раствором спирта или ацетона в соотношении 1:1 - 3 с рН 7, для нечетных слоев - суспензию с водным раствором жидкого стекла или алюмохромфосфатного связующего плотностью 1200-1300 кг/м3 с рН 57, а сушку формы осуществляют после нанесения всех слоев покрытия.

Изобретение относится к способам изготовления форм по выплавляемым моделям. Цель изобретения - ускорение процесса изготовления форм и сокращение расхода связующего. Слои суспензии наносят непосредственно друг за другом с обсыпкой каждого из них огнеупорным материалом. Для нечетных слоев суспензии используют связующее - водный раствор жидкого стекла или алюмохромфосфатного связующего плотностью 1200...1300 кг/м3 рН - 7, а для четных слоев - суспензию с водным раствором спирта или ацетона в соотношении 1:(1,,.3) и рН 7. Форму сушат после нанесения всех слоев суспензии. Че- тырехслойная форма сушится 8 ч при 25...30°С, шестислойная - 12 ч при той же температуре. Прочность оболочки составляет 4,4...6,4 МПа при 0,7...0, остаточной влажности. fW