Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1983 года по МПК B22C1/10 

ч

в) со

00

а ел Изобретение относится к литейному провзводству. Известна самотвердеющая формовочная смесь, содержащая огнеупорный напопи тепь, сипикат щелочного металла (жидкое стекгю) в качестве связующего и отвердитешь, представляющий собой продукт реакции глицерина и ледяной уксусной кислоты, взятых в мольном соотношении 3:1 l . Наиболее близкой к описываемому изо бретению по технической сущности и достигаемому эффекту является самотвердеющая смесь, включающая огнеупорный наполнитель и жидкое стекло, а в качеотве отвердителя используется смесь диацетина и триадетина. Весовое соотношекие диацетина и триацетина составляет от 1:1 до 1:10 2 . Недостатком смеси является необхрдимость смешивания указанных эфиров, которые вводят в небольших количествах; что приводит к усложнению процесса приготовления формовочной смеси и созда нию специального оборудования для их дозирования. Кроме того, широкое применение указанного отвардителя затруднено из-за его высокой стоимости и дефицитности. Для получения указанных ацетатов многоатомных спиртов используют чистые исходные материалы - глицерин, этиленгли коль, диэтипенгликоль, уксусную кислоту. ,Дпя приготовления ацетатов, которяе при меняют в качестве отвердитепей жидг костекольных формовочных смесей в не поставляют из-за их дефицитности. В связи с этим эфиры уксусной кислоты, являющиеся высокоэффективными отверцителями для жидкостекольных смесей, в питейном производстве нашей страны не находят применения. Целью юобретения является упрощение приготовления смеси и снижение ее, себестоимости и увеличение объема ее применения. Для достижения поставленной цели разработана самотвердеюща смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, жидкое стекло и отвердитель на основе диацетина и триацетина, содержащая в качестве отвердителя продукт этерификации отходов производства кумарина на основе уксусной кислоты с отходами производства ундециленовой кислоты На основе глицерина при молярном соотношени глицерина и уксусной кислоты от 1:2 до 1:9 при следующем соотношении ингредиентов в смеси, мас.%: Жидкое стекло1,5-6,0. Отвердитель0,О8-1,8 Огнеупорный наполнительОстальноеУказанный продукт этерификации отходов, содержащий уксусную кислоту и глицерин, включает от 17,5 до 97,5% диацетина и от 1,8 до 82,5% триацетида от веса продукта. Количество жидкого «текла в смбсй колебгются в пределах от 1,5 до 6,0 вес.%. Лри уменьшении содержания жидкого стекла ниже 1,5 вес.% прочность смеси неудовлетворительна из-за трудности распределения его по поверхности наполнителя. Если количество связующего возрастает сверх 6 вес.% значительно ухудшается выбиваемость смеси вз отливок. Содержание отвердителя можно Изменять от О,О8 до 1,8 вес.% в зависимоо-. ти от соД ержания жидкого стекла. Нижний предел содержания отвердителя соответствует нижнему пределу содержания связующего. Если количество отвердителя уменьшается ниже О,О8 вес.%, то прочность смеси уменьшается, при повышении его количества более 1,8 вес.% снижается живучесть смеси и суточная jipo4HocTb. Отвердитель, используемый в смеси согласно изобретению, получают путем нагревания при температуре 50-21 в течение 9-33 часов отходов проувводства кумарина, содержащих уксусную кислоту, и ундециленовой кислоты, соде| жащйх глицерин при молярнсм соотношении глицерина и уксусной кислоты от 1:2 до 1:9 в пересчете на чистые вещества. Процесс получения отвердителя можно проводить при атмосферном давлении или при остаточком давлении 50-160ммрт.ст, Кроме того, возможно проведение процесса вначале при аплосферном и затем при остаточном давлении 5О-160ммрт.ст. Полученный в результате этерификации продукт является комплексным, состоящим из триацетина и диацетина, и может включать небольшое количество примесей. Установлено, что указанный отвердитепь обеспечивает более высокие технологические свойства, чем отвердитель, состоящий из простой смеси перечисленных эфиров. Количество триацетина и диацетина в продукте этерификации отходов зависит от молярного соотношения глицерина и уксусной кист1оты в реакционной смеси и содержанвя гпииерина в .отходе. Чем выш содержание глицерина в отходе при одинаковом молярном соотношении глицерина и уксусной кислоты и чем больше количество уксусной кислоты в реакци окной смеси, тем больше образуется триацетина. Составы исходных материалов и продуктов реакции приведены в табл.1. Соотношение триацетина и диацетина тфодукте реакции влияет на его свойства как отвердитетш формовочной смеси. Изменяя это соотношение в процессе получения продукта, можно регулировать свой ство живучести самотвердеющей смеси. С увеличением количества диацетина в отвердителе скорость твердения смеси возрастает. Если в отвердителе преобладает триацетин, то скорость твердения смеси можно значительно замедлить. В зависимости от условий производст ва форм и стержней можно получать отвердетель с различным соотношением д аиетина и триацетина, обеспечивающий в широких пределах изменение живучести смеси. Жидкое стекло, являющееся связующим в смеси, представляет собой водный раотвор силиката щелочного металла, чаше натрия, с удельным весом 1,481,50 г/см. Целесообразно использовать жидкое стекло модуля 1,8-2,6. Предпочтительно применение жидкого стекла с модутюм 2,2-2,4. Модуль жидкого стекла значительно впияет на свойства смеси, особенно живу честь и прочность. При снижении модути ниже 1,8 смесь практически не затвердевает, а при модуле более 2,6 смесь не имеет достаточной живучести.

Таблица 1 В качестве наполнителя в смеси иопользуют огнеупорные материалы, обычно применяемые в литейном производстве. Изобретение иллюстрируется примерами смесей, состав и свойства которых приведены соответственно в табл. 2 в 3. Влияние состава отвердителя и количества его в % от веса жидкого стекла иллюстрируется в табл. 4 на составу hfe2 по табл. 2. - Существенное влияние на живучесть и прочность смеси оказывает соотношение жидкого стекла и отвердителя, вводимых в смесь. Установлено, что количество отвердителя в смеси может соотавпять от 5 до 30% от веса связующего. Уменьшение содержания отвердителя првн водит к резкому увеличению живучести, что нецелесообразно, а увеличение количества отвердителя, кроме сокращения живучести, приводит к увеличению стоимости смеси. Технико-экономические преимущества самотвердеющей формовочной смеси согласно изобретению заключаются в следующем. Самотвердеющая формовочная смесь позво71яет стабилизировать процесс приготовления и имеет стабильные свойства. Использование самотвердеющей формо- . вочной смеси для изготовления форм в стержней позволяет повысить их прочность, а также улучшить выбиваемость стержней из отливок. Благодаря высокой прочности и возможности регулировать скорость твердения, а также улучшенной выбиваемости возрастает провзвоавтвп{гность труда на 20%, снижаются ва 25% затраты на обрубные и очистные работы.

САМОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, включающая огнеупорныйнаполнитель, жидкое стекло и отверди тель на основе диацетнна в триаиетина, отличающаяся тем, что, с целью упрощения технологии приготовления смеси, снижения себестоимости и увепЕинения объема ее применения, в качестве отвердителя, она содержит продукт этерификации отходов производства кумарина на основе уксусной кислоты с отходами производства ундеииленовой кислотой на основе глицерина при молярнсм СОО-Рношении глицерина и уксусной кислоты от 1:2 до 1:9 при следующем соотвоше« .%: Жидкое стектю 1,5-6,0 Отвердитель0,08-1,8 сл Огнеупорный наполнитель.Остальное

1 2 3

4 5

97,4

Кварцевый песок Жидков стекло, уд.вес. 1,48 r/ch/ Модуль 2,3-2,4 Отвердитель, содержащий 37,82 вес.% диаиетина и 62,О2 вес.% триацетиаа. 2 Прочность на сжатие, кгс/см3,0 через 1ч через 3 ч9,6 через 24 ч21,0 Живучесть, мвй5 Осыпаемость через 24 ч, %0,35

Диацетин 97,4 Триацетвн 1,8 Примеси 0,8 Диацетин 37,82 Триацетин 62,62 Примеси 0,16 Диацетин .17,5 Триацетин 82,3 Примеси 0,2

Таблице 2

92,2

96,15

98,42

3,5

6,0

0,08

1,8

О,35

Таблица 3

Таблица 4

Свойства смеси

9,4

46,3

1О,2

74,1

25,0

15,2

78,5 10,212,3 25,037,2 74,176,7 2025 0,10,01

Копвчество отвердитепя в % к жшисому стекпу

5

1О

30