Приготовления суспензии для литья по выплавляемым моделям

 

 

Приготовления суспензии для литья по выплавляемым моделям или как еще называют гидролиз, состоит в следующем.

Гидролизованный раствор  этилсиликата приготовляют  смешиванием  составляющих в специальных смесителях – гидролизаторах.

А при малом объеме производства – в стеклянных бутылях.

гидролизаторы

а) – для небольшого производства

1- бачок для растворителя; 2- кран; 3- эл.двигатель с редуктором; 4 – воронка для введения этилсиликата  и добавок;  5 – бак для охлаждающей воды;  6- бак для гидролиза;  7- пропеллерная мешалка;  8 – бутыль.

б)  —  лабораторного типа:

1 – эл. Двигатель;  2 ,3 – шкивы;  4 – вал мешалки; 5- стопорный винт; 6 – шарнирно закрепленные лопасти; 7- бутыль.

Малое количество гидролизованного раствора  этилсиликата (ювелирное,  зубопротезное производство) приготовляют ручным  перемешиванием (взбалтыванием)  в обычных бутылях.

Гидролизаторы

Далее на рисунке показана установка , применяемая в цехах средней мощности для гидролиза этилсиликата  и приготовления раствора  огнеупорного покрытия.

установка для гидролиза эилсиликата

Такие установки имеющие быстроходные  мешалки (2500-3000 об/мин),  используют и для совмещения гидролиза .  В крупных цехах применяют автоматизированные установки.

Применяют одноступенчатый, двухступенчатый и совмещенный  гидролизы.

При одноступенчатом гидролизе  в спирт вводят все необходимое  количество воды и остальные добавки,  после чего  смешивают с  этилсиликатом. Такой гидролиз (наиболее простой) и получил  наибольшее распространение.

Его особенности – более медленное протекание  процессов гидролиза и невозможность длительного  хранения раствора ( несколько месяцев), что для производства отливок обычно не требуется.

Так как реакция гидролиза идет  с выделением тепла, то при перемешивании контролируют  температуру раствора, которая не  должна превышать 40-50°С.

Поэтому  этилсиликат вводят постепенно, и раствор по мере необходимости охлаждают. После прекращения повышения температуры раствор перемешивают в течение 20-40 мин в гидролизаторе  или 3-5 мин  при ручном перемешивании  небольших порций.

Полученный гидролизованный раствор  этилсиликата  охлаждают  до 15-20°С,  переливают в бутыль, закрывают резиновой (или корковой пробкой)  пускают  в работу через несколько  часов, обычно на следующий день. Такой раствор может сохраняться несколько недель.

Для предупреждения  преждевременного выпадания осадка кремнезема гидролиз производят  в чистом или ранее применявшемся для этой цели сосуде.

При двухступенчатом гидролизе необходимое количество растворителя и воды вводят в два приема.  Такой гидролиз более сложен и менее распространен.

Его преимущество заключается в большей  устойчивости  раствора   после первой  ступени гидролиза (до 12 месяцев при температуре не выше 20°С).  Это позволяет приготовить частично  гидролизованный  раствор  большого количества этилсиликата, поступающего несколькими партиями.

Что усредняет его состав и  позволяет работать длительное время  на гидролизованных растворах  одинакового  качества.  Кроме того,  двухступенчатый гидролиз удобен при малом  объеме производства отливок (изготовление ювелирных изделий и зубных протезов, лабораторные работы и т.п.)

Пример количества материалов  для двухступенчатого  гидролиза со спиртом или эфироальдегидной фракцией  приведен в таблице.

 

 

Таблица – количество воды и растворителя для гидролиза  этилсиликата.

Модельные составыСодержание кремнезема в  этилсиликате в %Количество добавок (к объему этилсиликата ) в %
Подкисленная вода 1Этиловы спирт или Э А Ф
1 ступень гидролиза2 ступень гидролиза
Парафино-стеариновые29-34151040
35-36131070
37-41101585
Канифольно-полистиролово- церезиновые 229-342810190
35-362510240
37-412215280
1 Подкисленную воду  получают добавлением в дистиллированную воду соляной кислоты (плотность 1,18 – 1,19 г/см3) в количестве 0,5-2 % от объема исходного этилсиликата  для того, чтобы  в гидролизованном растворе  содержалось 0,1-0,2 % HCl.

2 Увеличение количества растворителя  и подкисленной воды  при моделях из КПЦ  необходимо для улучшения  смачиваемости моделей и обеспечения качества покрытия (предупреждения трещин)

 

Подкисленную воду и этилсиликат вводят  постепенно при непрерывном помешивании. Температура раствора повышается , она должна быть 38-50°С. Если раствор будет нагреваться выше 50°С.

Введение подкисленной воды  и этилсиликата  необходимо приостановить  до понижения температуры. После введения необходимого количества воды и  этилсиликата  раствор перемешивают еще в течении 30 мин.

Такой частично  гидролизованный раствор  может храниться и расходоваться длительное время. Вторую ступень гидролиза выполняют  за несколько дней до употребления раствора. Который после перемешивания выдерживают  не менее 24 часов. Срок хранения  после полного гидролиза- не менее 15 суток.

При совмещенном гидролизе  одновременно проводятся процессы  гидролиза и приготовления раствора  огнеупорного покрытия  при весьма интенсивном  механическом перемешивании  материалов ( при 2500 – 3000 об/мин. Пропеллера мешалки).

В бак  гидролизатора заливают  необходимое количество  этилсиликата и растворителя, перемешивают их в течении 2-3 мин.  Засыпают пылевидный кварц и перемешивают 5 – 10 мин,  заливают подкисленную воду и все перемешивают 60 мин. Бак непрерывно охлаждается холодной водой.

Интенсивное перемешивание  создает равномерное  распределение частиц в растворе.  Связующее располагается на частицах пылевидного кварца более тонкой пленкой,  улучшается взаимодействие его  с ним.

Что создает большую  подвижность ( меньшую вязкость) получаемого раствора. При сохранении необходимой вязкости раствора можно ввести в него большее количество пылевидного кварца, что, в свою очередь,  уменьшает расход связующего и ускоряет сушку.

Прочность огнеупорного покрытия увеличивается в 2-3 раза, что позволяет изготовлять  более крупные отливки или  экономить  этилсиликат, применяя более разбавленные растворы (с меньшим содержанием  SiO2 – до  10 – 14 %).

При совмещенном гидролизе  целесообразно применять  непрокаленный  пылевидный кварц. Так как он оказывает  на этилсиликат каталитическое действие (ускоряет гидролиз),  что позволяет  исключить  необходимость выдерживания получаемого раствора перед  его употреблением.

Ускоряет сушку каждого слоя огнеупорного покрытия. Вредное влияние находящегося в маршалите железа  (обычно 0,3 – 0,4 %)  устраняют введением в раствор  серной кислоты в количестве,  соответствующем количеству железа с некоторым  избытком;  при этом железо переводят  в соединение FeSO4.

Ускоряющее действие  непрокаленного  пылевидного кварца и повышение прочности покрытия при  совмещенном гидролизе  позволили осуществить его  без растворителя.

При этом  смешивают 45% этилсиликата и 55% воды с добавлением на 1л ее 3,5г соляной кислоты плотностью 1,18г/см

Для придания раствору  необходимой стабильности и 0,9 г концентрированной серной кислоты для перевода железа, имеющегося в пылевидном кварце, в соединение FeSO4.

В конечном гидролизованном растворе будет содержаться 12-15% SiO2,  0,6-08% HCl, 0,5-0,7 % H2SO4.  Раствор  покрытия состоит из 28-30% жидкой составляющей и 70-72 %  пылевидного кварца.

В мешалку заливают подкисленную воду и вводят пылевидный кварц;  полученную смесь перемешивают0,5 – 1 мин до  однородного состояния.

Вливают этилсиликат и перемешивают  при 2800 об/мин не менее 45 мин с охлаждением мешалки водой  и поддержанием температуры реакции  гидролиза не более  30°С.

В процессе  перемешивания проверяют  вязкость раствора,  которая должна быть равна 70-100сек, и при необходимости ее корректировки добавляют пылевидный кварц (после каждого  добавления перемешивают  3-5 мин).

Вязкость раствора для моделей с тонкими пазами и глубокими отверстиями  малого сечения  может быть несколько меньшей.

Перед использованием раствор огнеупорного покрытия проверяют на смачивание моделей погружением  в него образца из применяемого модельного состава.

При недостаточном  смачивании  модели (обнажении ее поверхности) в раствор вводят 0,05 0,1 вес %  поверхностно-активного вещества ОП-7 с последующим  перемешивании около 2 мин.