Связующее для формовочных и стержневых смесей литейного производства

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в качестве связующего на основе лигносульфонатов для самотвердеющих формовочных и стержневых смесей. Связующее содержит, мас.%: лигносульфонат с массовой долей сухих веществ не менее 50% 40-50, амидоборатное соединение 15-25 и воду 25-45. В качестве амидоборатного соединения содержит диформамид тетраборат аммоний формулы (NH4)2B4O7⋅2HCONH2⋅4H2O или диметилформамид тетраборат аммоний формулы (NH4)2B4O7⋅2HCONC2H6⋅4H2O. Изобретение позволяет увеличить скорость холодного отверждения, повысить прочность и живучесть, улучшить формуемость и уменьшить осыпаемость формовочных и стержневых смесей. 1 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к связующим для самотвердеющих формовочных и стержневых смесей на основе лигносульфонатов.

Известно связующее для изготовления литейных форм и стержней, включающее лигносульфонаты, воду и летучий растворитель (SU 604237А1, МПК В22С 1/20, опубл. 23.07.1983). Формовочные и стержневые смеси на основе лигносульфонатных связующих и огнеупорных наполнителей медленно отверждаются при комнатной температуре и обладают неудовлетворительными физико-механическими характеристиками.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является связующее, представляющее собой лигносульфонат (ЛГС) дипинаконборатный комплекс и воду (Стрельников И.Α., Пестряева Л.Ш., Садетдинов Ш.В. Влияние дипинаконборатов на физико-механические свойства лигносульфонатных связующих и смесей // Литейщик России. - 2020. - №11. - С.25-28).

Недостатками данного связующего являются медленная скорость отверждения при комнатной температуре, низкие прочностные характеристики, низкая живучесть, низкая формуемость, а также осыпаемость формовочной и стержневой смесей, не отвечающие требованиям практического применения.

Задачей изобретения является создание связующего для формовочных и стержневых смесей литейного производства с повышенными физико-механическими, эксплуатационными и техническими характеристиками.

Технический результат - увеличение скорости холодного отверждения, повышение прочности и живучести, улучшение формуемости и уменьшение осыпаемости формовочных и стержневых смесей.

Технический результат достигается тем, что связующее для формовочных и стержневых смесей литейного производства, включающее лигносульфонат и воду, согласно изобретению, дополнительно содержит амидоборатное соединение, при этом в качестве амидоборатного соединения используют диформамидтетраборатаммоний (ДФТБА) формулы (NH4)2B4O7⋅2HCONH2⋅4H2O или диметилформамидтетраборатаммоний (ДМФТБА) формулы (NH4)2B4O7⋅2HCONC2H6⋅4H2O при следующем соотношении компонентов, мас. %:

лигносульфонат с массовой долей сухих веществ не менее 50% 40-50
амидоборатное соединение 15-25
вода 25-45

Отличием предлагаемого состава от состава прототипа является использование диформамидтетраборатаммония и диметилформамидтетраборатаммония. Введение в раствор лигносульфоната указанных амидоборатных соединений способствует снижению вязкости связующего и лучшему распределению его по поверхности наполнителя, за счет чего повышается прочность, увеличивается живучесть, улучшается формуемость и уменьшается осыпаемость формовочной и стержневой смесей.

Для приготовления связующего для формовочных и стержневых смесей литейного производства использовали следующие вещества: лигносульфонат (ЛГС) в жидком виде с массовой долей сухих веществ не менее 50% (ТУ 2455-028-00279580-2014), воду и амидоборатные соединения

Амидоборатные соединения синтезируют следующим образом. В реакционную колбу емкостью 500 мл наливают 300 мл дистиллированной воды и вносят (0,1 моля) тетрабората аммония и 0,2 моля соответствующего амида. Смесь непрерывно перемешивают в течение 6 часов при температуре 25°С, затем раствор переносят в кристаллизатор для выращивания кристаллов. Для кристаллов синтезированных соединений определяли показатель преломления иммерсионным методом на поляризационном микроскопе МИН-8 и плотность в бензоле и толуоле (Илларионов, И.Е. Системы из боратов аммония с некоторыми солями, аминами и амидами / И.Е. Илларионов, Ш.В. Садетдинов, И.В. Фадеев // Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та. - 2019. - 232 с.).

В табл. 1 приведены результаты по синтезу амидоборатных соединений.

Связующее для формовочных и стержневых смесей литейного производства готовят следующим образом. В емкость с мешалкой наливают дистиллированную воду и при перемешивании растворяют в ней лигносульфонат с массовой долей сухих веществ не менее 50%. При дальнейшем перемешивании добавляют амидоборатное соединение. После добавления всех компонентов смесь перемешивают 20-30 минут при температуре 20-25°С до получения однородного продукта. Полученные составы представляют собой прозрачные жидкости желто-коричневого цвета. Составы связующего для формовочных и стержневых смесей литейного производства приведены в табл. 2.

Формовочные и стержневые смеси для испытаний готовили путем смешивания в смесителях периодического действия марки 018М кварцевого песка, каолиновой глины, составов связующего согласно номерам табл.2 в течение 4 мин.

Живучесть смеси определялась по времени выдержки смеси от момента приготовления до изготовления образца, прочность которого снижается на 30% по сравнению с максимальным показателем ее прочности. Определение предела прочности теплоизоляционных смесей на растяжение проводили на сухих образцах, имеющих форму «восьмерки» и готовили в стержневых ящиках модели 037М. Для этого смесь насыпают в стержневой ящик, на нее помещают трамбовочную головку массой (750±10) г и устанавливают под лабораторный копер. Смесь уплотняют троекратным ударом груза массой 63,5 г., падающего с высоты (50±0,25) мм. Прочность на растяжение на образцах - «восьмерках» измеряли после их нагрева при 180°С в течение 1 ч и последующего охлаждения на воздухе (ГОСТ 23409.7-78). Для проведения испытаний на осыпаемость теплоизоляционных смесей готовили образцы по ГОСТ 23409.6-78. Образец взвешивают и помещают в центральную часть барабана прибора для определения осыпаемости, который обеспечивает вращение барабана диаметром 110 мм в горизонтальной плоскости с частотой вращения (60±5) об/мин. Вращение сырых образцов проводили в течение 30 с, испытания проводили на трех образцах. Осыпаемость (X) в процентах вычисляли по формуле:

где m - масса образца до испытания, г; m1 - масса образца после испытания, г.

За результат испытания принимали среднее арифметическое результатов трех параллельных испытаний.

Формуемость смесей испытывали по ГОСТ 23409.15-78.

Составы и показатели физико-химических свойств испытуемых смесей приведены в табл. 3.

Из данных табл.3 видно, что оптимальным содержанием компонентов связующего с лучшими показателями физико-химических свойств обладают составы 2, 3, 6, 7, 10, 11, 14 и 15. В составах 4, 8, 12 и 16 дальнейшее повышение содержания связующего не оказывает существенного влияния на физико-механические свойства смеси.

Результаты, проведенных сравнительных испытаний физико-механических свойств показали, что характеристики формовочных и стержневых смесей с заявляемым связующим выше, чем у прототипа.

Приготовленные формовочные и стержневые смеси состава 7, 15 и 17 (табл.3) были исследованы на кинетику нарастания прочности смесей во времени при выдержке на воздухе, данные по которым представлены на рисунке.

Согласно полученным результатам (Фиг. 1) прочность испытуемой смеси состава №17 (кривая 3) постепенно нарастает и через 24 часа достигается ее предельное значение. Прочность испытуемых смесей состава №15 (кривая 2) и состава №17 (кривая 1) резко возрастает в течение первых 4 часов. Далее нарастание замедляется и через 16 часов достигается предельное значение прочности. Из полученных данных следует, что амидобратные соединения ускоряют процессы твердения смесей на лигносульфонатном связующем. Достигнутые предельные значения прочности сохраняются в течение 7-8 дней. При этом предельные значения прочности смесей составов №7, и №15 выше, чем у смеси состава №17.

Связующее для формовочных и стержневых смесей литейного производства, включающее лигносульфонат и воду, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит амидоборатное соединение, при этом в качестве амидоборатного соединения используют диформамид тетраборат аммоний формулы (NH4)2B4O7⋅2HCONH2⋅4H2O или диметилформамид тетраборат аммоний формулы (NH4)2B4O7⋅2HCONC2H6⋅4H2O, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

лигносульфонат с массовой долей
сухих веществ не менее 50% 40-50
амидоборатное соединение 15-25
вода 25-45



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к компонентной системе для отверждения смесей формовочных материалов, смеси формовочных материалов для металлического литья и способу получения форм, стержней или изложниц.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ изготовления литейных керамических оболочковых форм при производстве отливок по выплавляемым моделям из жаропрочных сплавов включает изготовление выплавляемого модельного блока, нанесение на него огнеупорного покрытия в виде лицевого и последующих слоёв огнеупорных суспензий, обсыпку каждого слоя зернистым белым электрокорундом, послойную сушку, удаление моделей, прокалку формы.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ изготовления литейных форм с использованием жидконаливных самотвердеющих смесей при производстве отливок из жаропрочных сплавов по выплавляемым моделям включает изготовление выплавляемого модельного блока, нанесение на него огнеупорного покрытия, обсыпку каждого слоя зернистым белым электрокорундом, сушку, удаление моделей и прокалку формы.
Изобретение относится к области литейного производства. Способ изготовления керамической формы для литья по выплавляемым моделям включает формирование выплавляемого модельного блока, нанесение на него покрытия в виде лицевого и последующих слоёв огнеупорных суспензий, обсыпку зернистым электрокорундом, сушку, удаление модели и прокалку керамической формы по режиму, исключающему образование α-кристобалита.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в стоматологии. Способ изготовления литейной наливной формовочной смеси быстрого разогрева в виде изделия включает получение порошкообразной композиции, средний диаметр частиц которой равен 30 мкм или менее, добавление в нее затворяющей жидкости и затворение для последующего отверждения в виде изделия в высокотемпературной печи.

Изобретение относится к области литейного производства. Способ изготовления оболочковой литейной формы (1) для литья по выплавляемым моделям включает стадию погружения выплавляемой модели (6) в контактный шликер с образованием контактного слоя (2) оболочковой литейной формы.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изготовлению керамических форм и стержней из огелиеваемых суспензий по постоянным моделям. Способ включает подготовку керамической суспензии на основе огнеупорного наполнителя и кремнеземного связующего, приготовление гелеобразователя, введение гелеобразователя в суспензию при непрерывном перемешивании, заполнение формообразующей оснастки готовой суспензией, выдержку для отверждения форм и стержней в оснастке, извлечение модели из формы или стержня из оснастки и их прокаливание.

Настоящее изобретение относится к установкам и способам изготовления песчаного стержня. Установка содержит стержневой ящик (1), подающее устройство для введения смеси песка и неорганического связующего в стержневой ящик (1) и устройство (3) для отверждения для введения сжатого горячего воздуха, направляемого по определенному каналу, с целью отверждения смеси, в стержневой ящик (1).

Изобретение относится к области изготовления форм и стержней, применяемых при металлическом литье. Связующее содержит полиольный компонент, представляющий собой фенольную смолу бензилэфирного типа; изоцианатный компонент, состоящий из одного или более изоцианатных соединений с по меньшей мере двумя изоцианатными группами на молекулу; причем связующее содержит менее 3 вес.% свободного фенола, и содержание салигенина в связующем составляет от 1 до 16 вес.%, и содержание гидроксибензилового спирта в смеси формовочного материала составляет от 1 до 26 вес.%, причем в каждом случае в пересчете на вес фенольной смолы бензилэфирного типа, и связующее характеризуется одним или обоими из следующих признаков: a) связующее содержит свободный фенол и свободный гидроксибензиловый спирт при весовом соотношении 1: более 1,2; b) связующее содержит свободный фенол и свободный салигенин при весовом соотношении 1: более 1,1.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано при изготовлении керамических форм для точного литья отливок из химически активных сплавов.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в качестве связующего на основе лигносульфонатов для самотвердеющих формовочных и стержневых смесей. Связующее содержит, мас.: лигносульфонат с массовой долей сухих веществ не менее 50 40-50, амидоборатное соединение 15-25 и воду 25-45. В качестве амидоборатного соединения содержит диформамид тетраборат аммоний формулы 2B4O7⋅2HCONH2⋅4H2O или диметилформамид тетраборат аммоний формулы 2B4O7⋅2HCONC2H6⋅4H2O. Изобретение позволяет увеличить скорость холодного отверждения, повысить прочность и живучесть, улучшить формуемость и уменьшить осыпаемость формовочных и стержневых смесей. 1 ил., 3 табл.

Наверх