Раствор для приготовления жидкостекольного связующего

Раствор для приготовления жидкостекольного связующего

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

РАСТВОР ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЖИДКОСТЕКОЛЬНОГО СВЯЗУЮЩЕГО, испольi зуёмого при. изготовлении литейных .керамических форм по выплавляемым моделям, включакядий растворенное в воде кислое минеральное соединение , отличающийся тем, что, с целью повышения прочности керамических форм На всех этапах формообразования , увеличения производительности и улучшения санитарногигиенических условий труда, раствор в качестве кислого минерального соединения содержит 0,4-1,5 моль/л ортофосфорной кислоты. (Л С

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ОД,И Л

РЕСПУБЛИК

3(Я1 В 22 С 1/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

° °

° °

° °

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3523755/22-02 (22) 21.12.82

;(46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) Ю.П. Васин, A.Н. Логиновский, Е.Ф. Аверьянов, В.А ° Лонзингер, В.В. Маркин и A.Í. Копылов (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (53) 621.742.4(088.8) (56) 1. Икленнйк Я.И. Литье по выплавляемым моделям. Л., Машгиэ, 1961, с. 257.

2. Першин П.С. Технология точного литья, Л., Машгиэ, 1955, с. 12-20. (5 4 ) (5 7 ) PACT BOP ДЛЯ ПРИ 1ОТОВЛЕНИЯ

ЖИДКОСТЕКОЛЬ НОГО СВЯЗУКЩЕРО, исполь,зуемого при изготовлении литейных . керамических форм по выплавляемым моделям, включающий растворенное в воде кислое минеральное соединение, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности керамических форм на всех этапах формообразования, увеличения производительности и улучшения санитарногигиенических условий труда, раствор в качестве кислого минерального соединения содержит 0,4-1,5 моль/л ортофосфорной кислоты.

1068206

65

Изобретение относится к литейному производству и может найти широкое применение при изготовлении отливок методом точного литья по выплавлявмым моделям с применением жидкостекольного связующего.

Известна,подготовка жидкого стекла, заключающаяся н разведении его водой до требуемой плотности. Подготовленное таким образом жидкое стекло применяется как связующее для упрочняющих слоев формооболочек (1) .

Разведение жидкого стекла водой отличается простотой и малой трудо-, емкостью. Однако ввиду того, что промышленный силикат натрия имеет 15 зачастую различный модуль, становится затруднительным получение постоянных свойств огнеупорного покрытия.

Это приводит к различной скорости выпадения коллоидального кремнезема 2О н, процессе химического отверждения слоев формообалочек, способствует удлинению времени цикла формообразования, а в керамике наблюдается повышенное остаточное содержание Na>0. 25 .Формы, изготовленные на основе такого связующего, обладают низкой технологической прочностью, особенно и горячем и прокаленном состоянии.

В итоге керамические формы разупроч- 3 няются и покрываются сеткой трещин, что приводит к большому браку отливок из-за прорывов фармооболочек.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности -и достигаемому результату является раствор для приготовления жидкостекольного связующего f2), используемого при изготовлении литейных керамических форм по ныплавляемым моделям, содержащий компоненты, мас.%: 40

Хларистый аммоний 5-8

Вода 95-92

Известный раствор перемешивается с жидким стеклом, доведенным да плотности 1,4 н соотношении 30 г 45 раствора на 100 r стекла. При этом происходит химическое взаимодействие па реакции тпИ г 0 ° nSi Ог + 2NH< Cl = (m-2) NagO.hSiO + 2NaC1 + 2ННз +

+ Н20 (1).

Как нидно иэ уравнения (1) модуль жидкого стекла, котоРый предстанля- 55 ет из себя отношение = 1,032, nSiO, mNа О увеличивается вследствие уменьшения количества Na zO. Данная Подготовка позволяет получить постоянные свойстна огнеупорного покрытия, а также ускоряет выпадение каллоидального кремнезема н процессе эакреПления слоев формы. Фармаоболочки, изготовленные на основе такого стекла, обладают высокой технологической прочностью н "сыром", но низкой .в

"горячем" и "прокаленном" состояниях, что также существенно отражается на качестве отливок.

Это объясняется тем, что остаточное количество NaCl которое не удалилось из оболочек при выплавлении модели и не сублимировало при прокалке, оплавляется при температуре

801 g 5 и повышает прочность керамики. Однако ее прочность остается недостаточной, в, результате чего наблюдается большой брак при прокалке. Кроме того, недостатком, ограничивающим применение раствора хлористого аммония дпя подготовки жид- кого стекла, является токсичность паров аммиака, выделяющихся в больших количествах в ходе реакции (1).

Одновременно со снижением продолжительности твердения формооболочек удлиняется цикл подготовки жидкого стекла до 6-8 ч. Кроме того, необходима дополнительная подготовка хлористого аммония, заключающаяся в его измельчении, что усложняет подготовку связующего.

Таким образом, ни один из укаэанных растворов для подготовки жидкого стекла не обеспечивает достаточной прочности керамических форм в

"горячем" и "прокаленном" состояниях, которые являются их основными технологическими характеристиками при заливке металла.

Целью изобретения является повышение прочности керамических форм на всех этапах формробраэования, увеличение производительности и улучшение санитарно-гигиенических условий труда.

Поставленная цель достигается за счет того, что раствор для приготовления жидкостекольного связующего, используемого при изготовлении

Ъ литейных керамических форм по выплавляемым моделям, включающий ðàñòворенное в воде кислое минеральное соединение, содержит в качестве последнего 0,4-1,5 моль/л ортофосфор-, ной кислоты.

Предлагаемый раствор перемешивается с жидким стеклам плотностью

1,4 г/смз в соотношении 30/100.

Прн этом протекает основная реакция

mNa> О ° п810 + уН Р04

2 — (m-1) МагО- nSiOZ + -Na. РО + Н О (2)

3 . 4

Как видно из уравнения (2), модуль жидкого стекла возрастает. . Описываемая подготовка имеет те же цели, что и хлористым аммонием, но дополнительно повышает прочность формооболочек в "сыром", "горячем". и "прокаленном" состояниях, улучша1068206 ет санитарно-гигиенические условий труда.

Повышение прочности оболочек в

"сыром" состоянии объясняется тем, что ортофосфорная кислота обладает вяжущими свойствами, что позволяет увеличить прочность форм после выплавления моделей на 45-50%. При воздействии Н РО> на силикат натрия

И примеси в жидком стекле, образуются тугоплавкие фосфаты, которые армируют форму при прокалке, что позво ляет поднять "горячую" и "прокаленную" прочности на 200-220% по сравнению с прочностью формооболочек, приготовленных по известному раство- 15 ру.

Наряду с увеличением технологической прочности керамических форм описываемая подготовка жидкого стекла уменьшает их газотворность на 20 .25%, что существенно сказывается

° .на качестве литья. Кроме улучшения перечисленных параметров улучшается технологичность подготовки связующего, потому что на подготовку жид- 25 кого стекла предлагаемым раствором требуется в два раза меньше времени, чем на подготовку раствором хлористого аммонйя.

Благодаря указанной обработке жидкого стекла его исходный модуль повышается до 3,3-3,6. Величина концеНтрации Н РО в растворе определяется исходя иэ величины исходного модуля жидкого стекла, если последний относительно невысок (2,4-2,5) используют раствор с концентрацией

НдРО, близкой к верхнему обусловленному переделу, если же исходный модуль высок (2,9-3,0) используют раствор с концейтрацией нзРО по ниж-40 нему пределу. ф

При концентрации раствора ниже 0,4 моля НЗРО„ /л не доСтигает повышение исходного модуля жидкого стекла от требуемой степени и, соответ- 45 ственно, повышения прочности керамических форм, а при концентрации раствора выше 1,5 моля Н РО /л при обработке жидкого стекла выпадает из-быток геля siOq, который не раство- 50 ряется в остаточной гидроокиси натрия.

Оптимальная концентрация ортофосфорной кислоты определяется по эмпирической фоцмуле 55

К = 1,5-1,4(М-2 4), где X - -требуемая концентрация

Н РОу, моль/л р

М вЂ” МОдуль исхОднОГО жидкОГО стекла.

Формула справедлива для значений

iìoäóëÿ 2,4-3,0, при этом концентрация кислоты в растворе составляет

0 4-2,5 моль/л.

Пример 1. Подготавливают жидкое стекло с известным. модулем известным раствором хлорида аммоний в следующей последовательности: доведение исходного жидкого стекла до плотности 1,4, приготовление раствора для подготовки связующего (размельчение технического -хлорида аммония, разведение раствора до требуемой концентрации), смешивание раствора с жидким стеклом в соотношении 30/100 г независимо от . модуля жидкого стекла, выдержка до полного растворения выпавшего осадка.

На основе приготовленного связу-ющего изготавливают 4-слойные стандартные керамические образцы для определения прочности оболочек на изгиб.

В табл. 1 показаны результаты определения прочности оболочек на изгиб по примеру 1, в табл. 2 то же, по примеру 2.

Пример 2. Жидкое стекло с известным модулем подготавливается раствором ортофосфорной кислоты . в воде. Операции производят те же и в той же последовательности, что и в примере 1, но отсутствует Операция размельчение технического хлорида аммония.

За базовый объект выбран технологический процесс, по технологии которого на блок моделей наносят два этилсиликатных слоя (сушка каждого слоя 4 ч) и три упрочняющих жидкостекольных слоя с обсыпкой песком, плакированным хлористым аммонием (сушка каждого слоя 40 мин). Выплавление модельной массы из оболо-. чек производится в 2%-ом растворе HCl.

Подготовка жидкостекольной суспенэии осуществляется раствором .хлористого аммония. Применение раствора для подготовки не позволяет устранить низкую технологическую прочность форм в "горячем" и "прокаленном" состояниях, что приводит к большим потерям оболочек.

Токсичность паров аммиака является недостатком, сдерживающим применение раствора хлористого аммония.

Реализация предлагаемого.раствора для подготовки жидкостекольного связующего при изготовлении керамических форм в литье по выплавляемым моделям приводит к увеличению прочности форм после выплавления моделей на 45-50%, в "горячем" и "прокаленном" состояниях — на 200-220%.

Это приводит к снижению брака по отливке "скоба микрометра Р 2" с

37,7 до 20%, что дает экономический эффект 35-40 руб. на 1 т годного литья

1068206

Использование предлагаемого раст вора позволяет усовершенствовать технологический процесс изготовлеИодуль исходного стекла

Прочность на изгиб, ИПа

Модуль подготовленного жидкого стекла

Плотность раствора, кг/м х 10

Гаэотворность см э/r

Концентрация хлористого аммония

Время подготовки жидкого стекла, ч

% мОль /г Г /л сы- 800 про рая 6„ каленная 6,»

2,6

3,15 +

+0,05

9 1,73

92,3 1,026

3,15

+0,05

81,8

3,0 4-8

8 1,53

1,023

3,0 1,85 2,4

2,7

1,020

71,4

3,1 4-8

2,8

7 1,34

3,1 1 90 2,5

3,15 +

+0,05

3,15 +

+0, 05

2,9

3 1 1,85 2,3

6 1,14

61,0 1,017

2,9 4-8

3,0

1,014

3,2 1,85 2,4

5 0,95

51 1

3,15 +

+0 05

3,0 4-8

Таблица2

Концентрация 1! РО

Модуль исходного ж щког стекла

Модуль подготовленного жидкого стекла

Время подго-,. товки жидкого стекла

Плотность раствора, к г /м х1 0

Прочность на изгиб, ИПа азоворость, мз/г моль /л г/л сы- 800 рая

С прокаленная

2,4

14 1,5 148,0

1,070 3,45

6,3 6,0 6,9 2,1

1,065

1,060

1,060

1,055

3,4

1 ч

3,3

5,1 2,1 2 ч

4,5

4,2

6,0

2,5

3,41

6,9 2,1

1 ч

1,050 3,35 5,2 4,9 6,2 2,0

35 мин

3 5

4,1

1,055

1,050

1,045

1 050

5,1 2,2 1,5 ч

2,6

3,41

89,4

108,0

3,3

4,8 4,5 5,1 2,1

35 мин

3,45

1,0453,416,1.6,16,72,1 45 мин

9 1,0

8 0,85

79,5 1,040

3 35

1,045

1,040

9 1,0

8 0,85

5,g 5,0

6,0 6,0

89,4

79,5

3 5

3,4

5,9 2,1

6,5 2,1

1,5 ч

40 мин

2,8

7 0 75

8 0,85

69,8

1,035 3,3

4,7 2,0 20 мин

4 9 2,1

4,2 4,5

79,5

1,040

3 5

13 1,4

12 1 3

12 1,3

11 1,2

10 1,1

11 1,2

10 1,1

9 150

10 1,1

138,0

128,0

128,0

118,0

108,0

118,0

108,0 ния керамических форм на жидкосте« кольном свяэукяаем и значительно повысить качество литых точных заготовок, Т аблица 1.

3,0 2,0 2,7 3,0 4-8

4,0 4,2 4,8 2,3 2 ч

4,8 4,6 5,5 2,1 40 мин

6,3 6,1 7,2 2,1 1 ч

4,2 4,4 4,9 2к1 1,5 ч

4 б 4 4 5 1 2 1 30 мин

1068206

Концентрация НЗРО

Плотность раствора, кг/мх10 азоворость, Э/г

% моль/л г/л

» Ь»»

69,8

1,035 3,41 6,0 5,9 6,2 2,0 40 мин

7 0,75

2,9

3,45 4,4 5,0 5,1 2,0 25 мин

60,1

1,030

1,030

2 ч

3,6 4,8 4,6 5,5 .2,1

60,1

1,025 3,41 6,0 6,0 6,4 2,0 40 мин

50,5

3i0

4,6 4,4

2,0 25 мин

5,1

3 45

1,020

40,8

Составитель С. Тепляков

Редактор И. Шулла Техред Л.Пилипенко Корректор И. Эрдейи

Эак аз 11 366/8 Тираж 779 Подписное

" ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеиий и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

»»»ееее

Модуль исходного жидког стекла

0 0,6

6 0,6

5 0,5

4 0,4

Модуль подготовленного жидкого стекла, Прочность на иэгиб, МПа

° »»»»ЮВ сы- 800 прорая би као " ленная 6

Время подготовки жидкого стекла,