RU2262409C1 - Liquid self-hardening composition for making casting molds and cores - Google Patents

Abstract

FIELD: manufacture of casting molds and cores in small-batch and individual production of castings of ferrous and non-ferrous metals and alloys.

SUBSTANCE: composition contains refractory filler, binder, hardening agent, foaming agent and water. Foaming agent is in the form of surface-active matter on base of mixture of triethanolamine salts and sulfoesters of higher fatty alcohols C₈ - C ₁₀ and C₁₂ - C₁₄ taken in relation (9 - 3):1. Composition contains foam stabilizer on base of organosilicone liquids.

EFFECT: improved gas permeability, tenacity of composition, technological decomposition of foaming agent, elimination of mold drying operation.

3 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления литейных форм и стержней из жидких самотвердеющих смесей применительно к условиям индивидуального и мелкосерийного производства отливок из черных и цветных металлов и сплавов.The invention relates to foundry and can be used for the manufacture of foundry molds and cores from liquid self-hardening mixtures in relation to the conditions of individual and small-scale production of castings from ferrous and non-ferrous metals and alloys.

Известны жидкие самотвердеющие смеси, в которых в качестве пенообразователей и стабилизаторов пены используются анионные ПАВ соответственно средне- и низкомолекулярные, например пенообразователи - паста рафинированного алкиларилсульфоната (РАС), сульфонол НП-1, смачиватель НБ; стабилизаторы пены - нейтрализованный черный контакт (НЧК), контакт Петрова (П.А.Борсук, А.М.Лясс. Жидкие самотвердеющие смеси. М.: "Машиностроение", 1979). Эти пенообразователи и стабилизаторы пены обеспечивают высокие технологические свойства смесей. Однако недостатком названных пенообразователей является низкая степень биоразложения, в связи с чем их производсво прекращено.Self-hardening liquid mixtures are known in which medium and low molecular weight anionic surfactants are used as foaming agents and foam stabilizers, for example, foaming agents - paste of refined alkylarylsulfonate (PAC), sulfonol NP-1, NB wetting agent; foam stabilizers — neutralized black contact (LF), Petrov’s contact (P. A. Borsuk, A. M. Lyass. Liquid self-hardening mixtures. M.: Mashinostroenie, 1979). These foaming agents and foam stabilizers provide high technological properties of the mixtures. However, the disadvantage of these blowing agents is the low degree of biodegradation, and therefore their production has been discontinued.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является жидкая самотвердеющая смесь (Авторское свидетельство СССР 446157 А1, Кл. В 22 С 1/00, БИ №39 23.10.92), являющаяся прототипом и имеющая в своем составе пенообразователь - олефинсульфонат натрия на основе альфа-олефинов со степенью биоразложения 96-97%. Недостатком данной смеси является то, что технология получения пенообразователя, входящего в ее состав, сложна, а производство его может быть рентабельным только при объемах более 60 тонн в месяц (потребности литейного производства значительно меньше). Кроме того, смесь имеет недостаточно высокую газопроницаемость и живучесть.The closest to the proposed invention in terms of technical nature and the achieved result is a liquid self-hardening mixture (USSR Author's Certificate 446157 A1, CL B 22 C 1/00, BI No. 39 10/23/92), which is a prototype and incorporates a foaming agent - sodium olefinsulfonate based on alpha olefins with a degree of biodegradation of 96-97%. The disadvantage of this mixture is that the technology for producing a foaming agent, which is part of it, is complex, and its production can be cost-effective only for volumes of more than 60 tons per month (the needs of foundry are much less). In addition, the mixture has a low gas permeability and survivability.

Задачей изобретения является повышение газопроницаемости и живучести смеси, исключение операции сушки форм, а также обеспечение биологического разложения пенообразователя при сравнительно простом и дешевом способе его производства.The objective of the invention is to increase the gas permeability and survivability of the mixture, the exclusion of the drying operation of the forms, as well as providing biological decomposition of the foaming agent with a relatively simple and cheap method of its production.

Это достигается тем, что в состав смеси в качестве пенообразователя введено поверхностно активное вещество на основе смеси триэтаноламиновых солей сульфаэфиров высших жирных спиртов фракций С₈-С₁₀ и С₁₂-С₁₄, взятых в соотношении 9-3:1, получаемое сульфированием смеси названных спиртов, например газообразным SO₃, хлорсульфоновой кислотой и т.д. и нейтрализацией сульфамассы водным раствором триэтаноломина, а в качестве стабилизатора пены применены вещества на основе кремнийорганических жидкостей, например антивспениватель ПК-3, или этилсиликат-32, или этилсиликат-40, или этилсиликат-50. При этом составляющие смеси взяты в следующем соотношении компонентов, мас.%:This is achieved by the fact that a surfactant based on a mixture of triethanolamine salts of sulfates of higher fatty alcohols of fractions C ₈ -C ₁₀ and C ₁₂ -C ₁₄ taken in a ratio of 9-3: 1, obtained by sulfonation of the mixture named alcohols, for example gaseous SO ₃ , chlorosulfonic acid, etc. and the neutralization of sulfamasses with an aqueous solution of triethanolamine, and substances based on organosilicon liquids, such as antifoam PK-3, or ethyl silicate-32, or ethyl silicate-40, or ethyl silicate-50, are used as a foam stabilizer. The components of the mixture are taken in the following ratio of components, wt.%:

Огнеупорный наполнительRefractory filler 95-9895-98 ОтвердительHardener 2-52-5 СвязующееBinder 3-73-7 ПенообразовательFoaming agent 0,02-0,080.02-0.08 Стабилизатор пены-кремнийорганическая жидкостьFoam Stabilizer - Silicone Fluid 0,001-0,0050.001-0.005 ВодаWater 1-21-2

Стабилизатор пены обеспечивает быстрое восстановление газопроницаемости смеси за счет сокращения времени опадания пены в смеси с 20-25 мин (без стабилизатора) до 8-12 мин. Кроме того, выбранный стабилизатор пены упрочняет пленки связующего, в результате чего прочность смеси на сжатие увеличивается на 50-60%.The foam stabilizer provides a quick restoration of the gas permeability of the mixture by reducing the time of falling of the foam in the mixture from 20-25 minutes (without stabilizer) to 8-12 minutes. In addition, the selected foam stabilizer strengthens the binder film, as a result of which the compressive strength of the mixture increases by 50-60%.

Нижний предел содержания стабилизатора пены определяется минимально-необходимой скоростью восстановления газопроницаемости и минимально допустимой прочностью смеси.The lower limit of the content of the foam stabilizer is determined by the minimum required rate of restoration of gas permeability and the minimum allowable strength of the mixture.

Верхний предел содержания стабилизатора пены определяется минимально допустимой текучестью и живучестью смеси.The upper limit of the content of the foam stabilizer is determined by the minimum allowable fluidity and survivability of the mixture.

В качестве наполнителя смеси может быть использован кварцевый песок, в качестве связующего - жидкое стекло, синтетические смолы, металлофосфаты, цементы с применением для каждого связующего специального отвердителя. Конкретный состав смеси и ее физико-механические свойства в сравнении с прототипом представлены в таблице 1.Quartz sand can be used as a filler of the mixture, liquid glass, synthetic resins, metal phosphates, and cements can be used as a binder, using a special hardener for each binder. The specific composition of the mixture and its physical and mechanical properties in comparison with the prototype are presented in table 1.

Таким образом, реализация изобретения позволяет увеличить газопроницаемость и живучесть жидкой самотвердеющей смеси и исключить операцию сушки форм. При этом прочностные характеристики смеси остаются на уровне, удовлетворяющем требованиям производства, а степень биоразложения пенообразователя составляет 92-95%.Thus, the implementation of the invention allows to increase the gas permeability and survivability of the liquid self-hardening mixture and to exclude the operation of drying forms. At the same time, the strength characteristics of the mixture remain at a level that meets the requirements of production, and the degree of biodegradation of the foaming agent is 92-95%.

Таблица №1Table number 1 №ппNpp Компоненты формовочной смесиMolding Components Содержание, мас.%Content, wt.% Свойства жидкой самотвердеющей смесиProperties of a liquid self-hardening mixture Прочность при сжатии, МпаCompressive strength, MPa Газопроницаемость, (единиц)Gas permeability, (units) Живучесть, мин.Vitality, min. Текучесть, дин/см² Fluidity, dyne / cm ² через 1 часAfter 1 hour через 3 часаafter 3 hours через 24 часаafter 24 hours через 1 часAfter 1 hour через 3 часаafter 3 hours через 24 часаafter 24 hours 11 22 33 44 55 66 77 88 9nine 1010 11eleven ПрототипPrototype Песок кварцевыйQuartz sand 9595                 Феррохромовый шлакFerrochrome Slag 55                 Жидкое стекло (модуль 2,5, уд. вес 1,48)Liquid glass (module 2.5, specific gravity 1.48) 6,36.3                 Пенообразователь-олефинсульфонат (30% водный раствор)Foaming agent-olefin sulfonate (30% aqueous solution) 0,50.5                 ВодаWater 1,21,2                     0,30.3 0,60.6 1,01,0 9090 200200 400400 20twenty 13001300 11 Песок кварцевыйQuartz sand 9696                 Феррохромовый шлакFerrochrome Slag 44                 Жидкое стекло (модуль 2,5, уд. вес 1,48)Liquid glass (module 2.5, specific gravity 1.48) 6,36.3                 ВодаWater 1,21,2                 Пенообразователь (торговая марка «Пенолит-ЖСС»)Frother (Penolit-ZhSS trademark) 0,040.04                 Стабилизатор пены ЭТС-40ETS-40 foam stabilizer 0,002*0.002 *                     0,30.3 0,50.5 0,70.7 120120 300300 600600 30thirty 14001400 *вводится в пенообразователь.* introduced into the foaming agent.

Claims (3)

1. Жидкая самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, связующее, отвердитель, пенообразователь и воду, отличающаяся тем, что в качестве пенообразователя содержит поверхностно-активное вещество на основе смеси триэтаноламиновых солей сульфоэфиров высших жирных спиртов фракций C₈-С₁₀ и C₁₂-C₁₄, взятых в соотношении 9-3:1, дополнительно состав смеси содержит стабилизатор пены на основе кремнийорганических жидкостей.1. A liquid self-hardening mixture for the manufacture of foundry molds and cores, including a refractory filler, a binder, a hardener, a foaming agent and water, characterized in that it contains a surfactant based on a mixture of triethanolamine salts of sulfo ethers of higher fatty alcohols of fractions C ₈ -C ₁₀ and C ₁₂ -C ₁₄ taken in a ratio of 9-3: 1, in addition, the composition of the mixture contains a foam stabilizer based on organosilicon liquids. 2. Жидкая самотвердеющая смесь по п.1, отличающаяся тем, что она имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:2. The liquid self-hardening mixture according to claim 1, characterized in that it has the following ratio of components, wt.%: Огнеупорный наполнительRefractory filler 95-9895-98 ОтвердительHardener 2-52-5 СвязующееBinder 3-73-7 ПенообразовательFoaming agent 0,02-0,080.02-0.08 Стабилизатор пены -Foam Stabilizer -   кремнийорганическая жидкостьorganosilicon liquid 0,001-0,0050.001-0.005 ВодаWater 1-21-2 3. Жидкая самотвердеющая смесь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в качестве стабилизатора пены содержит одно из веществ на основе кремнийорганических жидкостей - антивспениватель ПК-3 или этилсиликат-32, или этилсиликат-40, или этилсиликат-50.3. The liquid self-hardening mixture according to claim 1 or 2, characterized in that it contains one of the substances based on organosilicon liquids as a foam stabilizer - PK-3 antifoam or ethyl silicate-32, or ethyl silicate-40, or ethyl silicate-50.