Смесь теплового отверждения для изготовления литейных форм и стержней Советский патент 1982 года по МПК B22C1/18 

в виде кварцевого песка, связующее на основе соединения кремнезема с оксидом натрия и воду, содержит в качестве связующего на основе соединения кремнезема с оксидом натрия тонко измельченный тридимит и/или кристобалит с содержанием оксида натрия 2-6 по массе связующего при следующем соотношении ингредиентов, масД: Тонкоизмельченный тридимит и/или кристобалит с содержанием оксида натрия 2-6 по массе связующего5-15Вода Огнеупорный наполнитель в виде кварцевого песка , Остально Тридимит и/или кристобалит с указанным содержанием оксида натрия имеВТ удельную поверхность 3,,5 тыс . Спязующее в составе предлагаемой смеси получают путем обжига материала на основе кристаллического кремнезема, например кварцевого песка, в присутствии карбоната натрия при температуре, достаточной для структурного преобразования кварца в кристобали и/или тридимит (порядка 1300с) . При этом для получения материала, праймущественно на основе тридимита требуется более длительный обжиг и, соответственно, более высокие энергозатраты на 30-35°о), чем для получения материала, преимущественно, на основе кристобалита. Получаемый щелочно-кремнеземный ингредиент с кремнеземным модулем 40 подвергают измельчению и дроблению до получения дисперсного порошка. Необходимо отметить, что прочность контактных точечных связей между частицами спекшейся массы сравнительно невелика, поэтому ее дробление и помол не вызывает больших трудностей. Полученный таким образом тонкоизмельченный порошок при затворении его водой в указанных выше соотношениях приобретает связующие свойства. После затворения водой (предварительного или нег1осредственно в процессе пере мешипания с кварцевым песком ) суспензионное связующее обладает кремнеземистым модулем 16-50, плотностью 2,32,5 г/см/, водородным показателем рН 10,2-11,6, температурой замерзания 4lc, термостойкостью 1600-1650 С Формы и из предлагаемой смеси отвержлают при тепловой обработ ке порядка в течение 25-30 мин. После удаления основной массы влаги смесь обладает практически нулевой газотворностью и химической инертностью к жидкому металлу (стали). Содержание оксида натрия в связующем предусмотрено в пределах 2-6 (по массе сухого связующего). При содержании оксида натрия в связующем ниже нижнего предела прочность форм и стержней не удовлетворяет требованиям производства, а при содержании его выше верхнего предела ухудшается выбиваемость форм и стержней из отливок (преимущественно, стальных). Содержание сухого связующего в составе смеси предусмотрено в пределах 5-15 мае Д. Минимальное содержание связующего в смеси (5) обеспечивает необходимую прочность стерх ней при их простановке и заливке металлом и по-, следующую легкую выбиваемость. Максимальное содержание связующего в смеси (15) обеспечивает необходимую прочность тонкостенным стержням. При этом выбиваемость получается удовлетворительной. Дальнейшее повышение содержания связующего в смеси нецелесообразно по причине ухудшения выбиваемости. Дисперсность материала на основе тридимита и кристобалита оказывает существенное влияние на его связующую , способность. Дисперсность должна находиться в пределах ,5 тыс. см /г. Дисперсность сухого св,язующего ниже 3,5 тыс. приводит к резкому снижению прочности смеси в сыром и в сухом состояниях, а получение материала с дисперсностью свыше 5,5 тыс.см /г в производственных условиях (на существующем помольном оборудовании типа шаровых мельниц) практически затруднено, а кроме того, при использовании материала с дисперсностью выше чем 5i5 тыс. не наблюдается дальнейшего существенного улучшения прочностных характеристик форм и стержней. Для уменьшения выделения вредной пыли тридимита и/или кристобалита в процессе приготовления смеси возможен вариант, согласно которому воду, предусмотренную для введения в смесь, вводят на предварительной стадии помола тридимита и/или кристобалита. При этом происходит гидратация данного материала и отмечается дальнейшее улучшение его связующих свойств, и, соответственно, повышение прочности форм

и стержней на 10-12. В этом случае приготовление смеси осуществляют путе перемешивания кварцевого песка с водной суспензией тридимита и/или кристобалита.

П р и м е р. Связующее для предлагаемой смеси получают обжигом компо.зиции из 91 масД кварцевого песка, 5 мас.% технического карбоната натрия и k масД воды. Обжиг проводят в течение 20 мин при ТЗОО С, При этом получен продукт с содержанием, мас,%: оксид натрия , тридимит 50-60 и кристобалит остальное.

Помол данного материала проводят до получения порошкового связующего с дисперсностью 000 .

Составы предлагаемой(1-3) и известной 4 и 5) смесей приведены в табл. 1.

В табл. 2 приведены результаты испытаний предлапаемой (1-3) и известной и 5) смесей.

В табл. 3 приведены дополнительные сведения, характериЗукщие прочность на сжатие в сухом состоянии для предлагаемых смесей 1-3 в зависимости от дисперсности порошкового связующего.

Как видно из данных табл. 2, предлагаемая смесь имеет .более низкую остаточную прочность и, следователвно, улучшенную выбиваемость (при этомцелесообразно сравнивать составы смесей с одинаковым содержанием связующего, например 1 и j. Особенно ярко проявляется снижение остаточной прочности у предлагаемой смеси при ее нагрев до 800 С (с последующим медленным охлаждением до комнатной температуры : она уменьшается в среднем в 5 раз по сравнению с аналогичным параметром для прототипа. Это позволяет применить предлагаемую смесь при изготовлении форми стержней для стального литья, поскольку именно в этом случае достигаются высокие температуры прогрева смеси и, соответственно, ее облегченная выбиваемость.

Производственные испытания предлагаемой и известной смесей заключаются в следующем. Литейные формы со стержнями, изготовленными из смесей, состав которых указан в табл. 1, заливают сталью. После охлаждения отливки загружают в галтовочный барабан. После прохождения галтовочного барабана стержни из жидкостекольной смеси остаются в отливках. Их выбивка - операция весьма трудоемка. Кроме того, поверхность отливок со стороны жидкостекольной смеси имеет большой пригар и требует дополнительной механ«4ческой обработки. Напротив, сгержнй, изготовленные из тридимитовой смеси, после заливки их сталью и охлаждения отливки легко из нее удаляются, при этом поверхность отливок в местах, формируемых этими стержнями, не имеет пригара. Чистота поверхности соответствует -Л 3-Д по ГОСТ 2789-73. В итоге трудоемкость очистки отливок при использовании предлагаемой смеси снижена в 6,5 раз.

Таким образом, предлагаемая смесь обеспечив ает достижение улучшенной выбиваемости отливок (.преимущественно стальных)и улучшенной чистоты П(9верхности стального литья.

Таблица 1

Кварцевый песок

Материал на основе тридимита и кристабалита с содержанием оксида натрия Ц°4 и удельной поверхностью 4 тыс, см /г

8k

93

95

79

15

10

Вода

Жидкое стекло мо- дуля 2,8, плотностью 1,4 г/см

59-61 88-92 еПрочность на сжатие в сухом состоянии (температура сушки 200°С , кгс/см, при удельной поверхности порошкового связующего, см /г:. 3500

АООО

5500

95П388

Продолжение табл. 1 5 7

65-67 37-93

122-128

81-83

140-Й5

88-32 Й8-152 92-96

156-160

98-102

9ЭЗ ПВ- 10

Формула изобретения с содержанием оксида

включающая огнеупорный наполнитель в Вода4 °

виде кварцевого песка, связующее на s. Огнеупорный наполнитель

основе соединения кремнезема с окси-. в виде кварцевого песка Остальное дом натрия и воду, о т л и ч а ю щ а- 2. Смесь поп. 1,отличаюя с я TeMj что, с целью улучшения вы-щ а я с я тем, что тридимит и/или

биваемости форм и стержней, преимущесткристобалит с упомянутым содержанием

венно из стальных отливок, и улучшения ооксида натрия имеет удельную поверхчистоты поверхности стального литья,ность 3,,S тыс.см /г. она содержит в качестве связующего на

основе соединения кремнезема с оксидом Источники информации,

.натрия тонкоизмельченный тридимитпринятые во внимание при экспертизе

и/или кристобалит с содержанием окси- js

да натрия 2-6% по массе связующего Быстротвердеющие форпри следующем соотношении ингредиен-„„вочные смеси. М.. Машиностроение,

тов, мае. 280-29Э.

Тонкоизмельченный три-,

димит и/или кристобалит2. Там we, с. 95-105.