Химическое отверждение слоев оболочки

Категория:
Производство точных отливок


Химическое отверждение слоев оболочки

Если в качестве связующего для изготовления оболочек ис—пользуют гидролизованный раствор этилсиликата с органическим растворителем, то оболочки можно ускоренно высушивать химическим отверждением. Ускоряющие химические агенты изменяют рН связующего раствора, переводя его в область рН 5—6, в которой происходит его быстрое огеливание.

Операцию химического отверждения производят в следующей последовательности. Наносят на блок моделей слой суспензиии обсыпают его зернистым огнеупором. Обсыпанный блок первоначально подсушивают на воздухе, а затем помещают на короткое время в среду газообразного аммиака. После выдержки блок проветривают (или обдувают потоком воздуха, или устанавливают в вакуумную камеру). Далее модельный блок снова погружают в суспензию и операции формирования второго и последующего слоев оболочки повторяют до получения формы требуемой толщины. Длительность сушки оболочковой формы составляет 3— 8 ч в зависимости от величины модельного блока и числа слоев оболочки.

При этом способе не только сокращается время, необходимое для образования оболочки, но и обеспечивается более низкий расход связующего. При воздушной сушке отдельных слоев всегда испаряется органический растворитель, а при нанесении нового слоя в предыдущий просохший слой впитывается связующее, и так столько раз, сколько наносится слоев. При химическом отверждении новый слой наносят на еще непросохший предыдущий слой, так что в него связующее не впитывается. Этотспособ быстрого изготовления оболочек лег в основу автоматизации операций формирования оболочек. Например, автомат В/О Лицензинторг, Москва (изготовляемый в СССР), действующий на описанном принципе, позволяет изготовлять 500 000 форм в год и обеспечивает выпуск 2500 т отливок. Английский автомат фирмы GEC Elliot работает на этом же принципе.

В последнее время наметилась общая тенденция к созданию связующих и суспензий на их основе, которые обеспечивали бы быстрое отверждение оболочковой формы с помощью химических способов, в частности обработкой аммиаком. Два патента английской фирмы Monsanto Chemical Ltd. защищают гидрозоль Si02, обработанный соляной кислотой или гидролизованным этилсиликатом в спиртовой среде. Эти связующие содержат от 30 до 10% Si02, имеют рН суспензии в пределах 1,5—5,0 и способны отверждаться аммиаком. Предварительная подсушка воздухом сокращается до 50 мин. Подсушенная оболочка обрабатывается в камере воздушно-аммиачной средой (объемная концентрация NH3 0,05—5,0%) в течение 1 мин, а затем обдувается в течение 2 мин воздухом. Оболочка состоит из восьми слоев. Огнеупорным материалом является силлиманит [69].

Эта же фирма разработала новую технологию литья по выплавляемым моделям, которая позволяет сократить время, необходимое для отверждения одного слоя, до 8 мин; первый слой формируется суспензией со связующим гидрозолем Syton «2х», остальные — со связующим алкозолем Silester 25. Для первого слоя 13 качестве наполнителй рекомендуют использовать пылевидный циркон. Способ отверждения указан выше. Вторые и последующие слои суспензии со связующим — алкозолем Silester 25 подсушивают кратковременно (5 мин) на воздухе, затем отверждают аммиаком, обдувают воздухом и т. д.

Этой технологии предшествовал способ, разработанный английской фирмой Rolls-Royce. На выплавляемую модель наносят первый слой суспензии, состоящий из водного раствора силиката натрия и огнеупорного материала, последующие слои— суспензии на связующем — гидролизованном этоксиполисилок-сане.

По лицензии Monsanto работают многие фирмы, например, в Англии фирма Rolls-Royce, в Канаде фирма Canadian Marconi и во Франции.

Описанную комбинацию связующих используют для улучшения качества поверхности отливок. Оболочки же, отвержденные аммиаком, имеют меньшую прочность, чем оболочки, высушенные на воздухе, приблизительно на 55%.

На Московском ЗИЛе оболочковую форму изготовляют из суспензии, состоящей из кристаллического пылевидного кварца и гидролизованного раствора этилсиликата с растворителем ацетоном. Слой суспензии на блоке сушат на воздухе при 23 ± 2 °С и влажностью 57—62% в течение 30 мин. Затем блок проходит аммиачную сушку (20 мин) и продувается воздухом в течение 10 мин. Таким образом получают четыре слоя оболочки. Последний (пятый) слой наносят из суспензии, состоящей из жидкого стекла и кристаллического пылевидного кварца.

Недостатком отверждения оболочек аммиаком, кроме снижения прочности и пониженного сопротивления оболочки размыву заливаемым металлом, является токсичность паров аммиака. Газообразный аммиак легче воздуха и легко диффундирует в рабочую атмосферу. Допускаемое количество его паров на рабочих местах в ЧССР составляет 40 мг/м3, в аварийных случаях 80 мг/м3.

Для ускорения гелеобразования связующего можно использовать и кислые вещества, например углекислый газ (патент английской фирмы Monsanto Chemical Company).

Гелеобразующие катализаторы (диэтилентриамин или унде-Циламин) можно ввести в суспензии путем увлажнения ими обсыпочного материала. В обсыпочный материал катализатор можно ввести и в порошкообразном Виде, например, углекислый аммоний, комплексные соли фтористых кислот, а по данным советской литературы, также и шлак, получаемый при производстве феррохрома (в виде кальциевого ортосиликата). По данным указанного источника, время сушки сокращается до 10—15 мин.

Химическое отверждение оболочек возможно при одновременном применении двух суспензий разной химической природы. В этом случае последовательное нанесение слоев суспензии способствует их взаимному отверждению. Это могут быть суспензии, из которых одна содержит в качестве связующего кислые гидролизованные, а вторая — щелочные гидролизованные этокси-поликсилоксаны. Можно также использовать в суспензии для первого слоя связующее с кислым гидролизованным этоксиполи-силоксаном со спиртовым растворителем, а для второго слоя гидрозоль Si02 в смеси с аммиачной водой. Кислые продукты и спирт вызывают гелеобразование гидрозоля. В свою очередь щелочные продукты гидролиза способствуют затвердеванию этил-силикатного связующего из-за перехода его в неустойчивую область с рН 5—6 176].

Слои оболочки можно также отверждать попеременным погружением в суспензии, из которых одна имеет в качестве связующего подкисленный спиртовый раствор гетеросилоксана (например, Dynasil Si—А1, изготовляемый фирмой Dynamit-Nobel), а другая гидрозоль Si02. Этот способ позволяет наносить слои суспензии через 8 мин.

Способ взаимного отверждения поочередно нанесенных слоев лежит в основе способа Colal, созданного фирмой Du Pont (США). Используются два водных связующих — Colal F и Colal М. Первое представляет собой среднекислый водный золь Si02 и А1203, а второе — среднещелочной гидрозоль. Интервал между отдельными погружениями 5—10 мин. Оболочки имеют достаточную прочность при пяти—семи слоях. По данным фирмы, этот способ особенно пригоден для автоматического нанесения слоев.

Стремление к сокращению цикла производства оболочек касается не только процесса сушки, но и самого процесса нанесения суспензии на модельный блок. Так, например, при помощи электрофореза можно изготовить достаточно толстую оболочку за одну или несколько минут, что является наиболее выгодным, чем длительная затрата времени при традиционной технике получения оболочковой формы с подсушкой каждого слоя. Результаты формирования оболочки электрофорезом с различными сортами суспензии отмечены как удовлетворительные.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум