СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ В ЛИТЬЕ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ
BINDER FOR FABRICATION OF SHELL MOULDS IN INVESTMENT CASTING

Изобретение относится к литейному производству, в частности применяется при изготовлении оболочковых форм в качестве связующего огнеупорных материалов в литье по выплавляемым моделям.
Известна суспензия для изготовления оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям (патент РФ 2191656, кл. B22C 1/16, опубл. 2002.10.27).
Прототипом является силикатное связующее (патент РФ 2222409, кл. B22C 1/16, опубл. 2004.01.27), включающее, масс.%: кремнезоль 65-75, полиакриламид 0,005-0,015, пеногаситель 0,015-0,1, поверхностно-активное вещество 0,05-0,85, обессоленная вода - остальное.
Недостатком этих изобретений является низкая прочность оболочковых форм, малый срок живучести рабочей суспензии.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности оболочковых форм, увеличение срока живучести рабочей суспензии.
Задача решается тем, что связующее для изготовления оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям включает кремнезоль, поверхностно-активное вещество, пеногаситель, обессоленную воду, согласно изобретению связующее содержит кремнезоль кислый и дополнительно содержит поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Кремнезоль
80-87
Поливиниловый спирт
0,4-0,8
Поверхностно-активное вещество
0,5-0,7
Пеногаситель
0,1-0,15
Обессоленная вода
остальное
3
Связующее обладает следующими свойствами: внешний вид - жидкость слабо-голубоватого цвета без видимых примесей, массовая доля диоксида кремния 24-26%, плотность при температуре 20°C 1,168-1,182 г/см, значение pH 3,2-4,5, кинематическая вязкость - не более 10 сСт, угол смачивания не более 70°, время падения пены не более 15 сек.
Связующее применяется при изготовлении оболочковых форм для литья по выплавляемым моделям.
Для изготовления связующего используют следующие материалы:
3
- коллоидный раствор двуокиси кремния (ТУ 2145-008-12979928-08) с массовой долей 29-30%, значением pH 2,6-4,5 и плотностью при 20°C 1,195-1,205 г/см;
- поливиниловый спирт, ГОСТ 10779-78;
- поверхностно-активное вещество сульфонол, ТУ 2481-135-07510508-2007;
- пеногаситель «Пента-475», ТУ 229-095-40245042-2004;
- вода обессоленная с рН не более 7,5, жесткость не более 0,005 мг экв/л.
Процесс получения связующего состоит из следующих стадий:
- приготовление эмульсии поверхностно-активного вещества с пеногасителем;
- приготовление рабочего раствора поливинилового спирта;
- приготовление связующего.
Эмульсию поверхностно-активного вещества с пеногасителем готовят их эмульгированием в обессоленной воде. Раствор поливинилового спирта готовят его растворением в обессоленной воде до его концентрации 5-10%.
При приготовлении связующего вначале в реактор загружают кремнезоль кислый. Затем, при работающей мешалке вводят эмульсию поверхностно-активного вещества с пеногасителем. Содержимое перемешивают в течение 20-25 мин. После чего при работающей мешалке добавляют раствор поливинилового спирта и перемешивают в течение 40-50 мин. После этого проверяют плотность, вязкость, смачиваемость, pH на соответствие ТУ 2145-008-61801487-2010.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Готовят связующее, включающее, масс.%
Кремнезоль
80
Поливиниловый спирт
0,8
Поверхностно-активное вещество сульфонол
0,5
Пеногаситель «Пента-475»
0,1
Обессоленная вода
18,6
Пример 2. Готовят связующее, включающее, масс.%
Кремнезоль
83,3
Поливиниловый спирт
0,6
Поверхностно-активное вещество сульфонол
0,6
Пеногаситель«Пента-475»
0,12
Обессоленная вода
15,98
Пример 3. Готовят связующее, включающее, масс.%
Кремнезоль
87
Поливиниловый спирт
0,4
Поверхностно-активное вещество сульфонол
0,7
Пеногаситель «Пента-475»
0,15
Обессоленная вода
12,45
Пример конкретного применения - изготовление керамических образцов для определения прочности на изгиб.
Приготовление огнеупорной суспензии сводится к механическому замешиванию пылевидного кварца в связующем растворе.
В бак краскомешалки вливают необходимое количество раствора (не более 2/3 объема бака). При включенной механической мешалке порциями вводят наполнитель. После перемешивания вязкость суспензии замеряют вискозиметром ВЗ-4. Вязкость суспензии зависит от порядкового номера наносимого слоя покрытия и от величины зерна обсыпочного материала. На первый слой вязкость составляет 40-50 сСт, на последующие 30-40 сСт. Температура суспензии в процессе ее приготовления должна быть от 18 до 25°C. Покрытие наносят окунанием модельного блока в керамическую суспензию с последующей обсыпкой его зернистым материалом (плавленым кварцем). Величину зерна обсыпки последовательно увеличивают от первого слоя к последующим. С целью изготовления образцов для определения прочности на изгиб на восковую модель наносят 5 слоев покрытия и закрепляющий 6-ой слой без обсыпки. Каждый слой подвергают отверждению - сушке при температуре 25-30°C, относительной влажности 40-50% и скорости обдува 3-7 м/с.
После окончательного формирования оболочковой формы вытапливают модельный состав в кипящей воде. Полученные образцы прокаливают 30 минут при температуре 850°C.
Использование предлагаемого изобретения устранило следующие недостатки:
- низкая прочность оболочковых форм: при изгибе непрокаленных образцов после выплавления модельной массы в кипящей воде по прототипу 2,3-3,4 мПа, по примерам изобретения 1-3 составляет 3,1-4,0 мПа; при изгибе прокаленных образцов после выплавления модельной массы в кипящей воде составляет по прототипу 3,0-5,5 мПа, по примерам изобретения 1-3 составляет 5,8-6,7 мПа;
- в изобретении использование в составе связующего поливинилового спирта совместно с поверхностно-активным веществом, пеногасителем и кремнезолем кислым позволяет получить оболочки форм, отличающиеся повышенной прочностью и качеством, а в процессе работы не требуется корректировка pH рабочей суспензии. Поливиниловый спирт - это водорастворимый полимер, который обладает клеящей способностью, тем самым способствует повышению прочности;
- малый срок живучести рабочей суспензии в прототипе обусловлен развитием процессов гелеобразования при хранении. В прототипе кремнезоль щелочной и наличие окиси натрия в золе приводит к взаимодействию с углекислым газом, находящимся в воздухе. Это взаимодействие приводит к снижению pH суспензии и ускорению процесса гелеобразования. Срок годности такой суспензии не превышает 15-20 суток, что повышает себестоимость оболочковых форм, за счет значительных безвозвратных потерь материалов. В изобретении кремнезоль щелочной заменили на кремнезоль кислый, что устранило взаимодействие с углекислым газом в воздухе. Теперь срок годности суспензии более 3-х месяцев, что снижает себестоимость оболочковых форм за счет уменьшения безвозвратных потерь материалов. Кислые золи обеспечивают также повышенную прочность и качество оболочковых форм, а изготавливаемые в формах отливки обладают бездефектной поверхностью.