Смесь для изготовления литейных форм и стержней

Смесь для изготовления литейных форм и стержней

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВ'ЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, отверждаемая газообразным отвердителем, включающая огнеупорный наполнитель и комп лексное связующее - побочньА продукт производства кристаллического кремния в сочетании с водой и щелочью, отличающая ся тем, что, с целью повышения' прочности и сни-. жения осыпаемости форм и стержней после отверждения газом при сохранении хорошей выбиваемости и высоких противопригарных свойств, смесь содержит указанные ингредиенты при следующем соотношении, вес.%: Побочный продукт производства кристаллического кремния 1,1-1,4 Щелочь0,85-0,98Вода .2,65-3,02Огнеупорньй наполнительОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) y 1) В 22 С 1/18, В 22 С 9/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц: т

К АВ ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1, 1-1,4

0,85-0,98 ф

2,65-3,02 \

ЭЬ

° (21) 279!836/22-02 (22) 05.07.79 (46) 15.04.84 Бюл. В 14. (72).О.Г.Савочкин, И.Н.Евстафьев, В.И.Колотилов, А.М.Варюшенков, Е.П.Исаева и Б.П.Громов (71) Всесоюзный проектно-технологический институт литейного производства (53) 621.742.42(088.8) (56) 1 ° Лясс А.М. Быстротвердеющие формовочные смеси. M., "Машиностроение", 1965, с.290, 319.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2707408/02, кл. В 22 С 1/18,.1979. (54)(57) CNECb ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, отверждаемая газообразным отвердителем, включающая огнеупорный наполнитель и комп лексное связующее — побочный продукт производства кристаллического кремния в сочетании с водой и щелочью, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности и сни-. жения осыпаемости форм и стержней после отверждения газом при сохранении хорошей выбиваемости и высоких противопригарных свойств, смесь содержит указанные ингредиенты при следующем соотношении, вес.Х:

Побочный продукт производства кристаллического кремния

Щелочь

Вода

Огнеупорный наполнитель Остальное

807542

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к формовочным и стержневым смесям для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемых газообразным отвердителем.

Широко известны смеси, отверждае--. мые продувкой углекислым. газом, включающие огнеупорный наполнитель, напри мер,кварцевый песок и комплексное свя fð зующее на основе жидкого стекла вод. ного раствора силиката щелочного;металла и 10-20Х-ных водных растворов . едкого натра(1 1.

Наиболее близкой к оиисываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемая газооб-. разным отвердителеш, включающая or- gp неупорный наполнитель и комплексное связующее — побочный продукт производства кристаллического уземния в сочетании с водой и щелочью 2 1.

Недостатком известной смеси является низкая прочность и осыпаемость форм и стержней после отвержде» ния.

Целью изобретения является повышение прочности:и снижение осыпаемости форм и стержней после отверждения газом при соэранении хорошей выбираемости противопригарных свойств.

Для достижения указанной цели смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемая газообразным от.вердителем, включающая огнеупорный наполнитель и комплексное связующеепобочный продукт производства кристаллического кремния в сочетании с во дой и щелочью содерж т указанные ингредиенты при следующем соотношении, вес.X: .Побочный продукт производства кристаллического кремния,. - 1,1-1,4

Едкий натр (207-ный водный раствор) 3,5-4,0

Огнеупорный наполнитель Остальное

Огнеупорный наполнитель — песок формовочный по ГОСТ 2138-74.

Побочный продукт производства кристаллического кремния представляет собой тонкую, непористую, высококремнеземистую аморфную пыль обще- 55 го химического состава, вес.Ж:

Углерод 3-10

Окись алюминия 1-4

Окись железа 1,5-1,6

Окись кальция 0,3-1,7

Двуокись кремния Остальное

Насыпная масса 160-170 кгс/м угол естественного откоса - 4G .

Пыль не гигроскопична, склонна к образованию агрегатов, имеет серый цвет.

Зерновой состав пыли:

Побочный продукт производства кристаллического кремния является основнйм компонентом комплексного кремнеземсодержащего связующего в . предлагаемои смеси.

Частицы высококремнеземистой пыли, в частности побочный продукт при производстве кремния иэ кремнеземсодержащих: соединений, являются твердыми частицами гидратированного аморфного кремнезема - силикагеля.

При тепловой обработке в щелочной среде силикагель переходит в различные формы высокомолекулярных кремниевых кислот в водном растворе, который обладает ярко выраженными коллоиднымн вяжущими свойствами после охлаждения.

В качестве щелочной среды в ком.ппексном кремнеземсодержащем связующем предлагаемой смеси использован

20Х-ный водный раствор едкого натра

Водородный показатель среды при выбран ном соотношении компонентов связующего составляет рН = 12,9-13 ед. Это обес- печивает перевод высокомолекулярных кремниевых кислот в состояние с основной формой существования в виде иона 5> О > — с активной ненасыщен2 ной двойной связью . Si = О, способной к полимеризации при последующем снижении рН, например за счет «продувки углекислым газом, до образования твердой полимерной (вязаной) структуры первоначальных частиц аморфного кремнезема (силикагеля)

Si0g .

При продуке углекислым газом предлагаемой смеси кремнекислоты связую2щего полимеризируются от формы $ 0 до твердых полимерных структур частиц аморфного кремнезема - силикагеля, обладающего исходными размерами частиц побочного. продукта, производства кристаллического кремния. Одновременно в пленке связующего выделяются карбонаты натрия.

3 807

При продувке углекислым газом известной смеси жидкое стекло-снликат натрия в связующей пленке разлагается с образованием силикагеля с размерами частиц кремнезема в среднем 80 R u карбонатов.

Значительно большие размеры частиц силикагеля в пленке связующего затвердевшей предлагаемой смеси .(3 мкм =

49

3 .10 X против 80 А в известной) обес- А печивают им большую энергетическую устойчивость,. т.е. меньшую склонность к взаимодействию с карбонатами натрия при обычной температуре, а при заливке жидким металлом — с окислами метал 15 ла на границе металл — форма.

В известной смеси цри продувке ее углекислым газом наряду с образованием силикагеля иэ силиката имеет место и обратный процесс при обычной температуре, который ускоряется при более высоком из-эа низкой энерге тической устойчивости частиц силикагеля — продукта разложения жидкого стекла. 25

При заливке жидким металлом силикат натрия в известной смеси на грани це металл — форма образует прочные железистые силикаты с окислами жидкого металла, что способствует образованию прочного пригара смеси к отливке.

В толще формы или стержня при их прогреве от тепла отливки силикат натрия взаимодействуют с наполнителем — кварцевым песком, образуют прочные монолиты со стертой границей наполнитель — связующее.

При заливке жидким металлом пред- 40 лагаемой смеси образование затвердевшей корки отливки заканчивается ранее, чем полное растворение мелких и крупных частиц кремнезема в расплавленном карбонате в пленке свя45 зующего с образованием силикатов на границе металл — форма. Однако от теплосодержания остывающего металла с течением времени силикат натрия в пленке связующего в слое смеси у поверхности отливки образуется пол ностью, взаимодействует с наполнителем„ но прочная корка смеси с чет- .

;кой границей имеет толщину не более

2-12 мм при толщине отливки.15-130 мм и имеет низкое сцепление с отливкой. Пригар смеси легко удаляется.

В толще смеси за коркой в пленке связующего изменений практически

542 4 не происходит. Пленка состоит из твер. дой смеси частиц аморфного кремнезема и карбонатов . с примесью силикатов натрия и легко разрушается. Это . способствует легкой выбиваемости предлагаемой смеси иэ отливок обычными методами.

Связующее приготавливают следующим образом.

Едкий натр растворяют в расчетном количестве воды при комнатной темпеЪ раутре. Далее вводят аморфную пыль— побочный продукт производства кристал. лического кремния и ведут растворение ее, непрерывно перемешивая до полую чения однородного раствора при температуре 80-90 С в течение 2,0-2,5 ч, обеспечивая технологически приемлемую вязкость 25-30 сПз.

Готовое связующее после охлаждения является устойчивым коллоидным раствором, в котором частицы побочного продукта производства кристаллического кремния находятся в виде высокомолекулярных кремниевых кислот

Смешивание компонентов связующего осуществляется в мешалке закрытого типа для предотвращения испарения воды.

Предлагаемую смесь приготавливают. в лопастном или катковом смесителе обычного типа, смешивая огнеупорный наполнитель ао связующим в течение

2 мин.

Предпочтительный способ изготовления стержней и форм иэ предлагаемой смеси продувкой углекислым газом в оснастке в условиях крупносерийного, мелкосерийного и массового производ«. ства.

Изобретение иллюстрируется соста,вами и свойствами смесей, которые при-. ведены в табл. 1 и 2.

Как следует из таблиц, лучшим комп лексом свойств обладают смеси У 1 3 и 4.

При содержании компонентов .смеси ниже нижнего предела и 1 снижается прочность после отверждения продувкой углекислым газом, а при содержа-. нии их вьппе верхнего пределах (смесь и 5) наблюдается снижение гаэопроницаемости, некоторое ухудшение выбираеяости и пригораемости.

Смесь в соответствии с изобретением обладает более высокими физикомеханическими и технологическими свой ствами после продувки углекислым газом: прочность на сжатие в 4,2 раза;

807542 осыпаемость ниже более чем в

20 раз, при незначйтельной работе по выбираемости и практическом отсутствии пригораемости.

Таблица 1

Наименование компонентов

Составы смесей, вес.Ж

Известная смесь

1,25 1,4

0,69

1,0

1,5 е

0,41

0,76 0,85

0 915 0,98

1, 12

Вода техническая

1,65

2,34

2,65

2,735 3,02 3,48

Песок кварцевый по ГОСТ 2138-74

97, 25

95,9

95,4

95,09 94,6 93,9

Пример ч а н и е: Приведенные в таблице значения щелочи и воды соответствуют 20Х-ному водному раствору едкого натра.

Т а б л и ц а 2

Показатели свойств смесей

Физико-механические и технологические свойства

91 Ф2

18,5

16,8

4,0

Газопроницаемость лосле продувки, ед

252 230 228

230

217

190

35 03 016

6,9 0,5 0,36

0,11 0,08 .0,04

0,26

24 ч

0,19 0,16

Побочный продукт производства кристаллического кремния

Щелочь (едкий натр по ГОСТ

4328-66) Прочность на сжатие после продувки углекислым газом в течение 45 с, кгс/см2

Осыпаемость, 7. после продувки через 3 ч

Известная смесь

807542

Продолжение табл. 2

Физико-механическиеи технологические свойства

Показатели свойств смесей

Извест- В 1 ная смесь

92 УЗ -4

10,9

7,0

Повышение сцепления металла с коркой смеси

Корректор Г.Решетник

Техред Т.Фанта

РедактоР О. Стенина

Заказ 2479/6 Тираж 775 Подписное

ВЙИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва Ж-З5., Раушская наб., д. 4/5

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

Выбиваемость, кгм (по работе, затра чиваемой на wpaботку смеси из образца) Пригораемость (визуальная оценка) к отливкам — образцам толщиной

20, 50 и 100 мм

Не пригорает к образцам отлив8,0, Й,З 9,0 9,9

На образцах — отливках смесь удаляется до чистой поверхности металла обстукиванием в виде корок смеси, не имеющих сцепления с отливкой.

Под коркой поверхность металла чистая