Добавка для отверждения жидкостекольных смесей Советский патент 1983 года по МПК B22C1/10 

(54) ДОБАВКА ДЛЯ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЖОДКОСТЕКОЛЬНЫХ .СМЕСЕЙ

,1 .. Изобретение огноси1ч;я к ли гей ному проиэводсгву, а именно к ншдкостекопьным смесям и предназначено для получения лйгейных форм и стержней. Известны пластичные жидкосгекот.ные смеси, содержащие огнеупорный напо нитель - кварцевый песок, связующее жидкое стекло, отвержцаемые двухкальциевым силикатом L iX Недостатком данных смесей является затрудненная выбиваемосгь из отливки из-за повышенного содержания связующего (4-6 масс, ч.). Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является добавка для отверждения жидкоетекольных смесей, включающая в качестве отвердителя водный раствор электролита 21. Однако недостатком данной смеси в случае использования для изготовления литейных форм и стержней, является отсутствие технологического интервала ее жиане способности (живучести), так как соли шелочно-земельных металлов и других водных растворов электролитов при контакте с жидким стшслом вступают в химическую реакцию и вызывают практически мгновенную его коагуляцию. Цель изобретения - повышение живучести и снижения содержания жидкого стекла. Поставленная цель достигается тем, что добавка для отверждения жидкое теколы(ых смесей, включающая водный раствор электролита, дополнительно содержит легкоплавкое углеводородное соединение, а в качестве водного раствора электролита - 25-43%г«ый раствор хлористого кальция при следующем соотношении ингредиентов, мае. ч: 25-43%-ый раствор хлористого кальция7О-вО Легкоплавкое углеводородное соединение2О-ЗО 3..99 В качестве легкоплавкого углеводородного соединения добавка содержит технические парафины, сгеарин и модельные композиции, применяемые в производстве литья по выплавляемым моделям, например, ПС (смесь парафина и стеарина в соотношении 1:1), ИПЛ ПуС (7О% парафина, 22% пушечной смаеки, 8% буроугольного воска). Парафин (марки Т) ГОСТ 16960-71,стеаринГОСТ 6.484-53, пушечная смазка ТГОСТ 19537-74, буроугольный воск ТУ-39/9-34-72, жидкое стекло ГОСТ 8264-56. Добавку по изобретению используют в виде микрокапсул. Процесс микрокапсулирования осущестляется путем щЬопускания капель концент(рированных водных растворов электролитов через спой расплавленного пленкообразующего материала с последующим охлаждением микрокапсул в воде. Микрокапсулы имели форму сферических частиц диаметром 0,8-2,5 мм и толщину оболочки 0,О1-О,04 мм. Формовочную смесь готовили.в лопастном смесителе путем перемешивания огнеупорного наполнителя, жидкого стекла и микрокапсул. Отвердитель, заключенный в оболочку термопластгичного материала, не взаимодействуете жидким стеклом, что обеспечивает получение смеси с высокой живучестью, характерной для исходных жидкое текольных смесей упрочняемых тепловой сушкой или продувкой газом СО« . При уплотнении смеси встряхиванием с подпрессовкой, осуществляемого в процессе изготовления форм и стержней оболочки микрокапсул разрушаются за счет механического воздействия на них с последующи высвобождением содержи- мого микрокапсул. Разрушение микрокапсул возможно также в результате интенсивного нагрева смеси токами с частотой 5-15 МГц. Выделяемое тепло, количество которого пропорционально высокой диэлектрической проницаемости содержимого микрокапсул, вызывает плавление материала оболочек микрокапсул, расширение отвердигеля с частичным переходом цго в парообразное состояние и миграцией электролита по капиллярам смеси. Благодаря эффективному упрочнению жидкоетекольной смеси электролитами, способными вызывать быструю коагуляцию растворимого с текла,, предлагаемый соб позволяет уменьшить содержание раствора силикпта натрия в смеси до 2,О5143,0 масс, ч., что удешевляет ее и облегчает удаление стержней из отливок, а также создает предпосылки для регенерации отработанных составов. Составы и свойства жидкоетекольных смесей с отвердителем, приведены в табл, I и 2. Колинес тво микрокапсул отвердителя составляет 2,5 масс. ч. от обшей массы смеси. Количество масс. ч. углеводородного соединения и водного раствора СаС8 приведены в пересчете на массу смеси. Как видно из табл. Ij оптимальное количество углеводородного соединения в смеси составляет 0,5-0,75 масс, ч., что составляет 20-ЗО масс. ч. от всего отвердителя. При меньшем содержании углеводородного соединения микрокапсулы имеют утонченную стенку с недостаточной прочностью. При содержании углеводородного соединения свыше 0,75 масс, ч., относительное количество водного раствора СаСВ в микрокапсуле уменьшается. прочность смеси при этом падает, Максимальная прочность предлагаемой смеси достигается при использовании в микрокапсулах насьпценного раствора СаСЕ. (43%-ый водный раствор). КальЦий хлористый поставляется промышленностьюбезводным, кристаллическим и жидким. Водные растворы каждой из модификаций СаС6,2 пригодны для получения микрокапсул. Оптимальность концентрации раствора иллюстрируется примерами смеси при вводе водного раствора СаСб различной концентрации, которые приведены в табл. 3. Испытывались смеси состава 2, соответственно табл. 1. Как следует из табл. 3 минимальная концентрация водного раствора , равна 25%. При меньшем ее значении прочностные показатели смеси не соответствуют требованиям предъявляемым заводскими трёхнологйческими инструкциями к литейным формам и стержням. О качестве питой поверхности судили по наличию пригара, а также по ее шероховатости. Чугунные отливки, полученные в формах с микрокапсулами, имели значительно меньший пригар по сравнению с литьем, произведенныь- в число жидкостекольных смесях. Этому способствовала углеродосодержашая добавка, которая при высоких температурах выделяет блестяший углерод, не смачивающийся чугуном а в результате чего уменьшается окисление чугуна и образование пригара.

Значение шероховагосги поверхнсжги отливок определяли с помощью микроскофа Линийка (тип МИС-Ц). Чистога полученных отливок находилась в пределах 1-3 класса по ГОСТ 2789-73, т. е.

максимальное значение шероховатости не превышало 20О мкм.

Живучесть смеси оцеаиваяи по изменению прочности образцов на схатие через 1 ч, 3 ч и 24 ч. Как показали испытания, прочность смеси в течение 48 ч не изменялась. Следовательно, живучесть смеси превышает 48 ч. Дальнейшие иснытанин проводить было нецелесообразно, так как готовая смесь в литейных цехах используется по назначению, как пр вило, не позднее 48 ч. Опт1шальное количество о тверд ителя в смеси ленсит в пределах 2,,ОО масс. ч. При меньшая содержании этого количества, смесь имеет низкую прочность, неудовлетворяющую требованиям по прочностным характеристикам, предъявляемым к литейным формам и . Низкая прочность объясняется недостаточным количеством отвердителя, необходимого для отверждения жидкостекольной смеси.

Дальнейшее увеличение содержания микрокапсул свыше 3,ОО масс. ч. нераУглеводородное соединение, масс. ч.

43%-ный водный раствор CaCBfj , масс. ч.

Жидкое стекло (модуль 2,6О, плотность 1400 кг/м)

Песок кварцевый (зернистость 02)

ционально, так как нарастание прочностн происходит незначительно.

Оптимальное количество связующегожидкого стекла в предлагаемой смеси лежит в пределах 2,0-3,0 масс. ч. При содержании жидкого стекла 2,О масс, ч. смесь имеет низкую прочность. Это объясняется недостаточным Холичеством связующего в смеси, необходимого для связывания зерен кварцевого песка.

Содержание: связукицего свыше 3,О масс. ч. приводит к резкому ухудшению выбиваемоети смеси из отливок.

Как следует из табл. 1-3 предлагаемая смесь имеет вьюокую живучесть при уменьшенном содержании жидкого стекла.

Смесь не токсична, после твердення стержни имеют удовлетворительную поверхность. Благодаря уменьшению количества жидкого стекла на 50% и -замены вредного для организма человека мелкодисперсного порошка двухкальциевого силиката на микрокапсулы водных растворов электролитов, например хлористого кальция, себестоимость I т жидкоетекольной смеси уменьшается по сравнению с извесмым в 1,4 раза, значительно улучшается выбивай гость смеси из отливки. Таблица

0,750,625 0,50 О,875

1,751,875 2,ОО 1,625

2,5О2,5О 2,5О 2,5О

9595

95

95

Таблица 2

Прочное ть образцов на сжатие hocne уплотнения встряхиванием и дополнительной обработки ТВЧ, МПа частота 6 МГц

Работа выбивки после прогрева образцов d 50 мм, Ь 50мм до 1000С, Дж электролита, о тличающаяся тем, что, с целью повышения живучести смеси и снижения содержания жидкого стекла, она дополнительно содержит легкоплавкое углеводородное соединение, а в качестве водного раствора электролита 25-43%-ный раствор хлористого кальция при следующем содержании ингредиентов масс, ч.:

1,15 1,г7 1ДО

2,00 2,ОО

1,5О

1,50 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Жуковский С. С. и др. Формы и стержни из холоднотвердеющих смесей. М., Машиностроение, 1978. 2.Григорьев П. Н, и др. Растворимое стекло. М., Промстройиздат, 1956, с. 78-324.