Смесь для изготовления литейных стержней и форм Советский патент 1976 года по МПК B22C1/00 

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к смесям для изготовления литейных стержней и форм.

Известна смесь для изготовления литейных стержней и форм, отвержда-емых преимущественно углекислым газо.м, включающая огнеупорный наполнитель, жидкое стекло и горючий растворитель. Указанная смесь приобретает высокую прочность в результате воздействия тепла, выделяющегося от сгорания горючего органического растворителя при ее поджигании. Особенностью данной смеси является высокое содержание горючего органического растворителя (50-200 вес. ч. на 100 вес. ч. огнеупорного наполнителя). Ввиду этого смесь обладает повышенной нрилипаемостью к оснастке и высокой огнеопасностью (мгновенно вспыхивает при соприкосновении с открытым пламенем).

Целью изобретения является повышение прочности поверхностных слоев стержней и форм, улучшение выживаемости, снижение прилипаемости и стоимости смеси при обеспечении противопожарной безопасности ее применения.

Для этого предлагаемая смесь содержит огнеупорный наполнитель, жидкое стекло и горючий органический растворитель в следующем количестве, вес. %:

Огнеупорный наполнитель Основа

Жидкое стекло2,3-3,3

Горючий органический растворитель6,4-10,0

При этом противопожарная безопасность применения смеси обеспечивается за счет того, что горючий органический растворитель и жидкое .стекло берут в весовом отношении, равном 2,8-3.

В качестве горючего органического растворителя предпочтительно использование этанола (ГОСТ 11547-65 или ГОСТ 8314-69), эфиро-альдегидной фракции (ВТУ 140-55), уайт-спирита (ГОСТ 3134-52), бензина (ГОСТ 2084-67) в отдельности или в их сочетании.

В качестве жидкого стекла предпочтительно использование технического силиката натрия (ГОСТ 8264-56), разбавленного водой до плотности 1,36-1,39 г/см, что обеспечивает минимальную осыпаемость и .более высокую прочность по сравнению с обычно употребимыми растворами жидкого стекла плотностью 1,48-1,52 г/смз.

Ограничение предельных значений содержания жидкого стекла и горючего органического растворителя в указанных интервалах обусловлено необходимостью снижения стоимости смесей и обеспечения легкой выбиваемости.

Ограничение количественного отношения между горючим органическим растворителем и жидким стеклом в пределах 2,8-3 (по весу диктуется следующими соображениями: при указанном отношении, равном менее 2,8, го рение смеси становится прерывистым, неустой чивым; при указанном отношении, равном бо лее 3,0, возрастает огнеопасность .смеси и при липаемость ее к оснастке. В качестве огнеупорного наполнителя пред почтительно использование кварцевого песка марок К02-К04 (ГОСТ 2138-74). При необходимости улучшения прочностных свойств смеси в ее состав можно вводить известные волокнистые армирующие добавки, например отходы асбеста (асбокрошку). Смесь готовят следующим образом: в смешивающий агрегат дозируют песок и при необходимости волокнистую добавку (асбокрошку), далее при перемешивании вводят жидкое стекло и горючий органический растворитель и прекращают перемешивание через 4-5 мин. Готовую к употреблению смесь подают в оснастку и уплотняют стержни и формы обычными способами. До извлечения моделей или до разборки стержневых ящиков формы и стержни кратковременно (10-15 сек) продувают углекислым газом при давлении 1,5-2,5 атм для предварительного отверждения, то есть до получения общей прочности, обеспечивающей сохранение формы и размеров без деформации от действия собственного веса (предел прочности при сжатии не менее 1,2 кгс/см). После извлечения стержней и форм из оснастки их покрывают противопригарной краской, затем поджигают зажженной бумагой или ветошью. Возгорание смеси происходит через 3-5 сек после воздействия пламени. Смесь возгорается в месте подвода пламени, а затем зона горения постепенно распространяется на весь стержень или форму. Между стержнем или формой и плитой, на которой они лежат, необходимо обеспечить зазор (50- 100 мм) для поступления воздуха в них при горении растворителя. Вследствие горения растворителя в поверхностном слое форм и стержней смесь за счет теплопроводности прогревается до 180-220°С в поверхностном слое (до 20-40 мм) и упрочняется, в то время как остальной объем сохраняет прочность, приобретенную после отверждения углекислым газом. Смесь хорошо выбивается из отливок. Это связано с тем, что, во-первых, стержни получаются с двуслойной структурой: наружная зона, затвердевшая от тепла выгоревшего растворителя, имеет прочность, в 10-15 раз превышающую прочность остальной массы; вовторых, смесь не спекается, так как содержание легкоплавкого шелочного окисла NasO не превышает 0,5% на единицу массы смеси (ввиду малого содержания в ней жидкого стекла). В приведенной ниже таблице показаны составы и свойства смесей. Смесь приготавливали в соответствии с приведенным выше описанием. Из смеси формовали стандартные цилиндрические образцы диаметром и высотой 50 мм. Образцы в течение 10 сек отверждали в среде углекислого газа. Время горения образцов после их поджигания составляло 10- 12 мин. Смеси № 1-5 взяты с различной плотностью жидкого стекла, № 6-9 - с различным его содержанием, а смеси № 10-13 - с различным весовым отношением горючего органического растворителя и жидкого стекла; смесь № 3 взята по всем усредненным данным и является оптимальной. В смесях № 6-13 модуль жидкого стекла равен 2,72; плотность 1,38 г/см. Асбокрошка введена для повышения прочности. Влажность всех смесей после выгорания растворителя близка к нулю. Как видно из таблицы, при плотности жидкого стекла менее 1,36 и более 1,39 г/см заметно увеличивается осыпаемость и снижается прочность по сухому, то есть смесь становится нетехнолотичной. При отношении между горючим органическим растворителем и жидким стеклом менее 2,8 горение смеси прерывисто, неустойчиво; при отношении больше 3,0 смесь становится, во первых, огнеопасной и, во-вторых, сильно прилипает к оснастке. Таким образом, применение предлагаемых смесей обеспечивает простоту приготовления и использования, короткий цикл изготовления стержней и форм, сокращенный расход жидкого стекла, горючего растворителя и углекислого газа, следствием чего является легкая выживаемость и снижение стоимости смеси, возможность многократного использования возврата. Кроме того, смесь не прилипает к оснастке, а поверхностные слои стержней и орм обладают высокой прочностью и миниальной осыпаемостью. Спокойное воспламеение смеси при соприкосновении с открытым ламенем делает безопасной ее в противопоарном отнощении.

Формула изобретения

1. Смесь для изготовления литейных стержней и форм, отверждаемых преимущественно углекислым газом, включающая огнеупорный наполнитель, жидкое стекло и горючий органический растворитель, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности поверхностных слоев стержней и форм, улучшения выбиваемости, снижения прилипаемости и себестоимости, она содержит указанные ингредиенты в следующих количествах, вес. %: Огнеупорный наполнитель Основа Жидкое стекло2,3-3,3

Горючий органический растворитель6,4-10,0

2. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения противопожарной безопасности, горючий органический растворитель и жидкое стекло взяты в весовом соотношении 2,8-3.