Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных стержней и форм Советский патент 1980 года по МПК B22C1/22 

t

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к составам холоднотвердеющих смесей для изготовления литейных стержней и форм.5

Известна холоднотвердеющая смесь (ХТС), содержащая огнеупорный напол.нитель, мочевиноформальдегидную смолу и ортофосфорную кислоту Эта смесь характеризуется недостаточ Ю но высокой прочностью и пониженной термостойкостью.

Для повышения термостойкости ХТС с мочевиноформальдегидную смолой s используют различные углеродсодержащие или минеральные добавки.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является 20 ХТС для изготовления литейных стержней и форм, содержащая огнеупорный наполнитель, мочевиноформальдегидную смолу и кислый комплексный отвердитель на основе водорастворимого про- 25 дукта пиролиза древесины, обработанного концентрированной соляной кислотой до рН 1,0-2,5 2.

Целью изобретения является повышение прочности стержней и форм на

всех этапах их отверждения и повышение термостойкости смеси.

Для этого холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных стержней и форм, включающая огнеупорный наполнитель, мочевиноформальдегидную смолу и кислый комплексный отвердитель, содержит в качестве кислого комплексного отвердителя кремнезоль с содержанием двуокиси кремния 2030 вес.% в сочетании с ортофосфорной кислотой плотностью 1,401,75 г/см в весовом соотношении соответственно (1,50-2,33): при следующем соотношении ингредиентов, вес.%:

Мочевиноформальде- гидная смола1,5-2,5

Комплексный отвердитель0,3-1,0

Огнеупорный наполнительОстальноеКремнезоль представляет собой коллоидальный раствор кремневой кислоты (содержание SiO 20-30 вес.%) плотностью 1,10-1,16 г/см и выпускается согласно ТУ 6-02-1268-75. Уменьшение концентрации S i 0, менее 20 вес.% приводит к резкому снижению прочности (на 15-20%), ухудшается термостойкость смеси. Высококонцентрированный кремнезоль (510,, более 30 вес.%) нестабилен по свойствам во времени и быстро коагулирует, что-затрудняет его использование

Кремнезоль модифицируется ортофосфорной кислотой в пределах 30-60% от содержания кремнезоля. Плотность кислоты при этом должна быть не ниже 1,40 г/см. Соотношение плотности кислоты и содержание ее в кремнезоле приведено в табл.1.

Понижение плотности кислоты ниже 1,40 содержание ее менее 30% приводит к резкому понижению прочности образца и увеличению времени отверждения. Увеличение содержния кислоты более 60% приводит к уменьшению живучести, и увеличению осыпаемости до 0,8-1,0%. Ограничения по верхнему пределу плотности ортофосфорной кислоты (1,75 г/см) связаны с тем, что кислота более высокой плотности не выпускается.

В композиции H jPO4+кремнезоль содержится 40-70 вес.% кремнезоля. При содержании кремнезоля менее 40 вес.% наблюдается ухудшение свойств смеси - снижается прочность и термостойкость. Повышение содержания в смеси кремнезоля (свыше 70 вес.%) приводит к значительному увеличению (в 5-6 раз) продолжительности отверждения.

Плотность модифицированного кремнезоля 1,19-1,30 r/CMi при рН 1,33,8.

Введение в смесь кремнезоля значительно уменьшает смачиваемость материала жидким металлом и обеспечивает получение отливок с чистой поверхностью, повышает скорость отверждения смеси и прочность, а также повышает термостойкость связующего.

При содержании в смеси кремнезоля в сочетании с ортофосфорной кислотой менее 0,3 вес.% не достигаетс требуемого повьииения прочности и термостойкости. Увеличение содержа- ния кремнезоля более 1,0 вес.% повышает время отверждения смеси до 15-20 мин, что значительно увеличивает цикл изготовления стержней.

В качестве мочевиноформальдегидной смолы предпочтительно использовать технические продукты марок УКС М 19-62, КС-68.

Приготовление модифицированного кремнезоля осуществляется в следующем порядке. В приготовленный раствор кремнезоля вводится в необходимом количестве и смесь перемешивается в течение 5-10 мин. Может быть использован любой смеситель с числом оборотов мешалки более 100 об/мин. Модифицированный кремнезоль устойчив в течение одного года при рН 1,2-5,0.

Предлагаемый ХТС может приготовляться как в шнековых смесителях непрерывного действия,. HanpfiMep модель 4727, АМД - 6, так и в смесителях периодического действия, например модель 19114, ЛУ-500. Приготовление ХТС в смесителе непрерывного действия осуществляется в следующем порядке: огнеупорный наполнитель перемешивается с модифицированным кремнезолем в течение 1,5-2 мин, затем вводится связующее и смесь перемешивается еще 1,5-2,0 мин.

Изобретение иллюстрируется следующим примером. Составы смесей приведены в табл.2.

Свойства предлагаемых смесей и известной смеси приведены в табл. 3.

Термостойкость смеси характеризовалась потерей веса (в %) отвержденной композиции кремнезоль + кислота. Исследования проводили на дериватографе системы Паулик - Эрден производства ВНР. Вес навески 45 мг, скорость нагрева в мин, интервал температур исследования 200-900с.

Результаты исследований приведены в табл.4.

Из приведенных результатов в табл.3 и табл.4 следует, что смесь согласно изобретению обеспечивает получение стержней и форм с повышенными прочностными показателями на всех этапах холодного отверждения. В то же время термостойкость смеси вьше, так как потери в весе при нагреве композиции связующее + отвердитель меньше, чем для известной смеси

Из смесей, указанных в табл.1. составов, бьшо изготовлено 60 стержней 7 наименований массой от 1,5 до 18 кг для изготовления чугунного станочного литья. Чугунные отливки имели чистую поверхность (3--4 класс чистоты по ГОСТу 2789-73).

1,40-1,45 1,45-1,50 1,50-1,55 1,55 и

60

50

764828

6 Таблица 1

выше

30

40

Таблица 2

Кварцевый 98,2 97,3597,3595,25 песок 1,5 2,02,02,0 Смола УКС Кремнезоль: 0,50,50,25 содержание SiO-i 2530 вес.% 0,15 --Н, PQ( плот0,15 -0,5 ностью 1,51,73 г/см 0,15 -0,15 Отвердителькомплексного действия 2

Живучесть,мин 6 7-8 7-8 5787 Осыпаемость,% 0,05 0,04 0,03 0,03 0,03 0,04 0,03

13,0 8,9 13,2 11,5 15,1 15,1

8,4 32,0 33,0 38,4 38,2 40,2 44,3 45,6

Таблица 3

6 0,04

7,5 25,0 97,097,097,0 96,5 2,02,02,5 2,0 0,5-.0,25 -0,5 0,5 0,5 0,25 -УКС 2,5 вес,%; кремнеэоль в сочетании с HjPO (1:1) 0,8 вес.%

УКС 2,5 вес.%,

отвердитель

комплексндго

действия t2j

1,5 вес.% Формула изобретения Холоднотвердеющая смесь для изго товления литейных стержней и форм, включающая огнеупорный наполнитель, мочевиноформальдегидную смолу и кислый комплексный отвердитель, о т ли чающаяся тем, что, с целью повышения прочности стержней и форм на всех этапах их отверждения и повышения термостойкости смеси, она содержит в качестве кислого, комплексного отвердителя кремнезоль с содержанием двуокиси кремния 20-30 вес.% в сочетании с ортофосфорной кислотой плотностью 1,40Таблица 4

48

61

78

80

85

70 1, 20 со сл ве 25 JQ пр 75 г/см в весовом соотношении ответственно (1,50-2,33): при едующем соотношении ингредиентов, с.%: Мочев и н оформал ьде гидная смола1,5-2,5 Комплексный отвердитель0,3-1,0 Огнеупорный наполнитель Остальное Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1.Литейное производство, 1973, 12, с. 11-13. 2.Авторское свидетельство СССР 544496, кл. В 22 С 1/10, 1977.