Плакированная смесь для получения холоднотвердеющих смесей при изготовлении литейных стержней и форм Советский патент 1983 года по МПК B22C1/00 

(54) ПЛАКИРОВАННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ

ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩИХ СМЕСЕЙ ПрИ ИЗГОТОВЛЕНИИ

ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ

1

Изобретение относится к литейному производству и может найти применение в производстве отливок из черных и цветных сплавов в формах, получаемь1х из холоднотвердеющих смесей со смоляными, в частности с карбамидно-фурановыми связующими.

Известна химическая активация кварцевых песков, при которой устраняется вредное влияние глинистой составляющей, и заключающаяся в длительной обработке их Юо/о-ой соляной или 10%-ной серной кислотами с последующей промывкой песка водой и обезвоживанием путем тепловой сущки 1 и 2.

Однако получение данного активированного кварцевого песка сопряжено с большими затратами времени (обработка длится до 24 ч), и, следовательно, не может считаться производительным процессом. Кроме того, работа с сильными минеральными кислотами требует специальных мер предосторожности (коррозионно-стойкое оборудование, персонала от попадания кислоты на кожные покровы).

Известно плакирование кварцевого песка водным раствором дигидроортофосфата

алюминия плотностыб 1,25-1,43 г/см, с последующей обсыпкой порощком материала (например, оксидами хрома или железа), химически активного к водному раствору дигидроортофосфата алюминия. На5 полнитель подвергают термической обработке смеси при 185-700°С 3.

При использовании в смесях такого наполнителя затруднена регенерация отработанных указанным составом от фос10 фатных пленок плакирующей композиции. Кроме того, имеет место многокомпонентность плакирующего агента, существенное увеличение диаметра песчинок Путем ввода больщого количества мелкозернистого материала (оксидов хрома и железа), ток15 сичность соединений хрома, высокая температура и длительность процесса плакирования.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату плакированная смесь

° для получения холоднотвердеющих смесей при изготовлении литейных стержней и форм, включающая кварцевый песок и 0,01-0,05 вес. % и органическое высокомолекулярное соединение (полистирол) 4.

Применение данной плакированной смеси в холоднотвердеющих смесях, например с карбамидно-фурановым связующим, приводит к снижению прочности, особенно на конечных стадиях отверждения.

Цель изобретения - повыщение прочности форм и стержней на карбамиднофурановых связующих путем блокирования вредного влияния глинистой «оставляющей наполнителя и повыщения адУезионных свойств на границе наполнитель-связующая композиция.

Поставленная цель достигается тем, что плакированная смесь для получения холоднотвердеющих смесей при изготовлении литейных стержней и форм, включающая кварцевый песок и органическое высокомолекулярное соединение, содержит в качестве органического соединения натрийкарбоксиметилцеллюлозу, а также дополнительно содержит воду при следующем сротношении ингредиентов вес. /о:

Натрий-карбоксиметилцеллюлоза0,04-0,20

Вода0,96-4,80

Кварцевый песокОстальное

Вода и натрий-карбоксиметилцеллюлоза (Na-КМЦ) предварительно перемещиваются друг с другом с образованием раствора. Предпочтительно использовать раствор 4%ой концентрации.

Раствор Na-КМЦ с концентрацией более 4/о является Очень вязким, что затрудняет его равномерное распределение по зернам наполнителя, раствор с меньщей концентрацией нецелесообразно применять, так как в смесь вводится больщое количество воды, и процесс удаления растворителя становится продолжительным.

Содержание Na-КМЦ менее 0,04% малоэффективно, так как поверхность кварцевого песка неполностью покрывается активирующей пленкой. Использование плакирующей добавки Na-КМЦ более, чем 0, не приводит к заметному росту прочности, так как образующаяся па поверхности кварца пленка утолщается и становится рыхлой и непрочной.

Na-КМЦ является биологически безвредным веществом, что обеспечивает благоприятные условия ее применения.

После удаления растворителя на поверхности песчинок образуется прочно удерживающаяся пленка, которая блокирует вредное влияние глинистой составляющей песка и благодаря наличию высокореакционных карбоксильных и гидроксильных групп обеспечивает повыщение адгезионных свойств на границе наполнитель-связующая композиция и значительное увеличение прочности форм и стержней на всех этапах отверждения. Если в случае связующих фенольного класса, повыщение адгезионных свойств связано с наличием гидроксильйых групп в плакирующем агенте, то для карбамидно-фурановых связующих

необходимо наличие еще и карбоксильных групп в плакирующем компоненте.

Для плакирования кварцевого песка используют следующий режим: в смеситель загружается песок, перемещивается в течейие 0,5 мин, затем водится 1-5% водного 4/о-ой концентрации раствора (NaКМЦ). Смесь перемещивается в течение 4-10 мин, потом выпускается в емкость. Удаление растворителя (воды) из плакированной смеси (песок Na-КМЦ) может

быть осуществлено любым из методов, провяливанием на воздухе, сущкой при 105°С, продувкой нагретым или холодным воздухом, вакуумированием или введением раствора плакирующего агента в нагретый до

160-170°С песок.

Приготовление плакированного кварцевого песка осуществляли следующим образом.

Пример. Песок в количестве 3 кг загружался в бегуны РО18, перемещивался 0,5 мин, затем вводили 1-5% соответственно 4% водного раствора Na-КМЦ (ГОСТ 5-588- 70) и перемещивали 4-5 мин. Плакированный песок выгружали тонким слоем на металлические листы и провяливали на воздухе в течение суток для удаления влаги или сушили в лаборатной печи при 105°С в течение 2 ч. Песок может быть предварительно нагрет до 170°С и после.введения

в него 1-5% водного 4% раствора Na-КМЦ производят перемещивание в течение 6- 10 мин.

Эффективность плакированного песка Na-КМЦ оценивалась при испытании холод-, нотвердеющих смесей.

Составы плакированных песков приведены в табл.

Составы холоднотвердеющих смесей с

плакированными наполнителями 1-5, а

также (для сравнения) с неплакированным

кварцевым песком, приведены в табл. 2.

Плакированные смеси 1, 2, 4 и 5 после нанесения плакирующего агента провяливались на воздухе в течение 24 ч, а плакированная смесь 3 после нанесения плакирующего агента суц1ился при 105°С.

Результаты испытаний свойств ХТС приведены в табл 3.

Из табл. 3 следует, что применение предлагаемого, плакированного песка позволяет

значительно повысить прочностные свойства на конечных этапах отверждения форм и стержней (примерно в- 2 раза), тогда как в случае использования песка, плакированного полистиролом, прочность смеси снижается на конечных этапах отверждения.

Таким образом, предлагаемая плакировочная смесь обеспечивает повыщение прочности форм и стержней в условиях использования, песчано-смоляных смесей с карбамидно-фурановыми связующими.

Таблица

97,5

Прочность на сжатие, кгс/см .при отверждении на воздухе в течение 0,5ч

2,0 ч

4,0 ч 24,0 ч

Осыпаемость,% Газотворность,

Т а, б л и ц а 2

97,5

97,5

97,5

97,5

97,5

ТаблицаЗ

Формула изобретения

Плакированная смесь для получения холоднотвердеющих смесей при изготовлении литейных стержней и форм, включающая кварцевый песок и органическое высокомолекулярное соединение, отличающаяся тем, что, с целью повыщения прочности форм и стержней на карбамидно-фурановых связующих, она содержит в качестве органического высокомолекулярного соединения натрий-карбоксиметилцеллюлозу, а также дополнительно содержит воду при следующих соотнощениях ингредиентов, вес. %:

Натрий-карбоксиметилцеллюлоза0,04-0,20

Вода0,96-4,80

Кварцевый песокОстальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4. Авторское свидетельство СССР № 676372, кл. В 22 С 5/00, 1978.