RU2450886C1 - Moulding mixture - Google Patents
Moulding mixture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2450886C1 RU2450886C1 RU2011121503/02A RU2011121503A RU2450886C1 RU 2450886 C1 RU2450886 C1 RU 2450886C1 RU 2011121503/02 A RU2011121503/02 A RU 2011121503/02A RU 2011121503 A RU2011121503 A RU 2011121503A RU 2450886 C1 RU2450886 C1 RU 2450886C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fly ash
- liquid glass
- water
- mixture
- ash
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 43
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 27
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 2
- 238000005495 investment casting Methods 0.000 claims description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 12
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 11
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 10
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 10
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 9
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 9
- 239000003110 molding sand Substances 0.000 description 9
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical class [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 5
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 3
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001950 potassium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004762 CaSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- CBXWGGFGZDVPNV-UHFFFAOYSA-N so4-so4 Chemical compound OS(O)(=O)=O.OS(O)(=O)=O CBXWGGFGZDVPNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Inorganic materials O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству, а именно к изготовлению форм из формовочной смеси на основе зольно-жидкостекольной композиции для мелкого и среднего литья цветных металлов, сплавов металлов по выплавляемым моделям и может найти применение в литейных цехах заводов машиностроения, приборостроения, а также стоматологии и ювелирном производстве.The invention relates to foundry, namely to the manufacture of molds from a molding mixture based on an ash-liquid glass composition for small and medium casting of non-ferrous metals, metal alloys by investment casting and can find application in foundries of mechanical engineering, instrument-making, as well as dentistry and jewelry production.
На современном рынке формовочных смесей существует потребность в легкодоступных компонентах, не требующих дорогостоящего помола и сепарации и способных легко разрушаться при изъятии готовой отливки из форм.In the modern market of molding compounds, there is a need for readily available components that do not require expensive grinding and separation and can easily break down upon removal of the finished casting from the molds.
Известна формовочная смесь, для изготовления литейных форм, состоящая из гипса, песка и минеральной добавки (Цветное литье. Справочник под общей редакцией Н.М.Талдина. - М.: Машиностроение, 1989, с.397).Known molding mixture for the manufacture of foundry molds, consisting of gypsum, sand and mineral additives (Color casting. Handbook edited by N. M. Taldin. - M.: Engineering, 1989, p.397).
Однако эта смесь имеет недостаточно высокие физико-механические показатели.However, this mixture has insufficiently high physical and mechanical properties.
Наиболее близкой к предложенной является формовочная смесь для изготовления литейных форм, включающая гипс и кварцевый песок, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит в своем составе отход производства керамических изделий, содержащий глину, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: гипс - 30-40; отход производства керамических изделий - 20-60; кварцевый песок - остальное (патент RU 2207932 C1, B22C 1/18, 10.06.2002).Closest to the proposed one is a molding mixture for the manufacture of foundry molds, including gypsum and quartz sand, characterized in that it additionally contains ceramic production waste containing clay, in the following ratio of ingredients, wt.%: Gypsum - 30-40 ; ceramic production waste - 20-60; quartz sand - the rest (patent RU 2207932 C1, B22C 1/18, 06/10/2002).
Указанный состав имеет следующие недостатки: необходимы измельчение и сепарация входящих в состав смеси компонентов; необходимо вакуумировать раствор формовочной смеси для удаления пузырьков воздуха из состава; затруднена выемка отливки из формы.The specified composition has the following disadvantages: grinding and separation of the components included in the mixture are necessary; it is necessary to vacuum the solution of the molding sand to remove air bubbles from the composition; it is difficult to remove the casting from the mold.
Задачей настоящего изобретения является улучшение функционально-эксплуатационных характеристик формовочной смеси путем удержания зольно-жидкостекольного раствора на маловязкой стадии, предшествующей образованию вязкого геля, достаточное время, чтобы маловязкий раствор мог быть залит в опоку и точно повторить форму выплавляемой модели, без принудительной вакуумной дегазации раствора.The objective of the present invention is to improve the functional and operational characteristics of the molding sand by keeping the ash-liquid glass solution at a low-viscosity stage preceding the formation of a viscous gel, sufficient time so that the low-viscosity solution can be poured into the flask and accurately repeat the shape of the investment model without forced vacuum degassing of the solution.
Важным является подбор состава таким образом, чтобы он имел низкую водостойкость, то есть легко разрушался при взаимодействии с водой, но при этом имел достаточную для работы прочность в сухом виде. Кроме того, гранулометрический состав смеси способствовал наиболее плотной упаковке частиц смеси, что в свою очередь приводит к повышению качества поверхности отливки.It is important to select the composition in such a way that it has a low water resistance, that is, it easily breaks down when interacting with water, but at the same time it has sufficient dry strength to work. In addition, the particle size distribution of the mixture contributed to the densest packing of the particles of the mixture, which in turn leads to an increase in the quality of the surface of the casting.
Предложенный состав формовочной смеси не требует дополнительного измельчения и сепарации; не требуется стадия вакуумирования; теряет прочность под воздействием воды; изначально содержит в себе антиадгезионную добавку - графит (не прогоревший углерод).The proposed composition of the molding mixture does not require additional grinding and separation; no vacuum stage required; loses strength under the influence of water; initially contains a release agent - graphite (unburned carbon).
Предложенное изобретение направлено на резкое удешевление формовочных смесей, упрощение работы с ними при сохранении высокого качества получаемых отливок, а также вторичного использования отходов производства электроэнергии - золы-уноса.The proposed invention is aimed at a sharp reduction in the cost of molding sand, simplification of work with them while maintaining the high quality of the obtained castings, as well as the recycling of waste electricity production - fly ash.
Зола-унос - тонкодисперсный продукт высокотемпературной обработки минеральной части углей. Зола-унос по своей природе может быть кислой (богатой кварцем - SiO2) либо основной (богатой оксидами кальция - CaO). Первая проявляет пуццоланические свойства, вторая дополнительно проявляет свойства самостоятельного вяжущего.Fly ash is a finely divided product of high-temperature processing of the mineral part of coal. Fly ash can be acidic (rich in quartz - SiO 2 ) or basic (rich in calcium oxides - CaO). The first exhibits pozzolanic properties, the second additionally exhibits the properties of an independent binder.
Поставленная задача решается тем, что формовочная смесь зольно-жидкостекольной композиции используемой для литья по выплавленным моделям содержит:The problem is solved in that the molding mixture of the ash-liquid glass composition used for casting according to the smelted models contains:
Высококальциевая зола-унос (основная) - 18-22%High-calcium fly ash (main) - 18-22%
Кислая зола-унос - 59-73%Acid fly ash - 59-73%
Микрокремнезем (МКМ) - 2-4%Silica fume (MKM) - 2-4%
Жидкое стекло (Силикат натрия) - 7-15%Liquid glass (sodium silicate) - 7-15%
Вода дистиллированная В/Т - 0,45-0,55Distilled water W / T - 0.45-0.55
Указанный состав позволяет получить маловязкую, с высокой текучестью смесь, не образующую пузырьков воздуха при перемешивании, то есть не требующую вакуумирования, а также путем создания плотной структуры за счет содержащихся в смеси высокодисперсных частиц различной дисперсии (от 100 до 0,1 мкм), когда пустоты между крупными частицами заполняются все более и более мелкими), что в частности, позволяет получить отливки с высоким качеством поверхности и предотвратить усадочные явления.The specified composition allows to obtain a low-viscosity, high-fluidity mixture that does not form air bubbles upon stirring, that is, does not require evacuation, and also by creating a dense structure due to the fine particles of various dispersions contained in the mixture (from 100 to 0.1 μm), when voids between large particles are filled with more and more small ones), which, in particular, allows to obtain castings with high surface quality and to prevent shrinkage.
Технологические свойства предлагаемой в заявке формовочной смеси в сравнении со свойствами смеси-прототипа иллюстрируются таблицами:The technological properties of the molding mixture proposed in the application in comparison with the properties of the prototype mixture are illustrated in the tables:
табл.1 - фракционный состав золы образующейся при сжигании кузнецких углей на ТЭЦ-22, филиале ОАО МОСЭНЕРГО;Table 1 - fractional composition of ash generated during the burning of Kuznetsk coal at CHP-22, a branch of MOSENERGO OJSC;
табл.2 - химический состав золы-уноса (кислой) (% массовые доли);table 2 - the chemical composition of fly ash (acidic) (% mass fraction);
табл.3 - химический состав золы-уноса (основной) (% массовые доли);table 3 - the chemical composition of fly ash (main) (% mass fraction);
табл.4 - изменение физико-механических свойств формовочной смеси при изменении соотношения зола-унос (основная)/жидкое стекло;table 4 - change in the physico-mechanical properties of the molding mixture with a change in the ratio of fly ash (main) / liquid glass;
табл.5 - изменение физико-механических свойств формовочной смеси при изменении соотношения зола-унос (кислая)/жидкое стекло;table 5 - the change in the physico-mechanical properties of the molding mixture with a change in the ratio of fly ash (acid) / water glass;
табл.6 - изменение физико-механических свойств формовочной смеси при введении 2% микрокремнезема (МКМ). Использовалось жидкое стекло, силикатный модуль - 2.5.table.6 - change in the physico-mechanical properties of the molding sand with the introduction of 2% silica fume (MKM). Liquid glass was used, silicate module - 2.5.
Из таблицы 1 следует, что фракционный состав золы-уноса (кислой) достаточно разнообразен и содержит в своем составе частицы размером, в основном, от 100 до 1 мкм. Самая многочисленная 26% фракция (от 40 до 100 мкм) примерно соответствует размеру частиц цемента не очень высокого качества, а вот последние три фракции соответствуют по своей размерности добавкам для цемента, уплотняющих плотность структуры цементного камня. Это происходит за счет того, что промежутки между крупными частицами заполняются более мелкими, промежутки между более мелкими заполняются еще более мелкими и так далее. По аналогии подобный механизм уплотнения структуры был выбран и для формовочной смеси путем подбора соответствующего рецептурного состава.From table 1 it follows that the fractional composition of fly ash (acidic) is quite diverse and contains in its composition particles with a size of mainly from 100 to 1 μm. The largest 26% fraction (from 40 to 100 microns) approximately corresponds to the size of cement particles of not very high quality, but the last three fractions correspond in their dimensions to cement additives, compacting the density of the structure of cement stone. This is due to the fact that the gaps between the large particles are filled with smaller ones, the gaps between the smaller ones are filled with even smaller ones, and so on. By analogy, a similar mechanism of structure compaction was also chosen for the molding mixture by selecting the appropriate recipe composition.
Из таблиц 2 и 3 видно, что состав компонентов золы-уноса (кислой) и золы-уноса (основной) примерно одинаков и отличается в основном процентным содержанием и, следовательно, смесь из двух зол в любом процентном соотношении имеет химическое сродство друг к другу. Кроме того, достаточно высокое содержание окиси кальция в золе (основной) позволяет ее использовать в качестве отвердителя для жидкого стекла и не вводить в качестве отвердителя посторонние компоненты.From tables 2 and 3 it is seen that the composition of the components of fly ash (acidic) and fly ash (main) is approximately the same and differs mainly in percentage and, therefore, a mixture of two evils in any percentage ratio has chemical affinity for each other. In addition, a sufficiently high content of calcium oxide in the ash (basic) allows it to be used as a hardener for water glass and not to introduce foreign components as a hardener.
Таблица 4 показывает, что при увеличении количества вводимого жидкого стекла, прочность формовочной смеси растет, причем значительно, но из-за высокой скорости схватывания и достаточно высокой вязкости раствора пузырьки воздуха не успевают удалиться из смеси. Небольшое количество высокодисперсных частиц в золе-уносе (основной) приводит к тому, что получаемая структура очень пористая. «Водоразрушение» происходит только при прочности около 10 кг/см2.Table 4 shows that with an increase in the amount of liquid glass introduced, the strength of the molding mixture increases, and significantly, but due to the high setting speed and sufficiently high viscosity of the solution, air bubbles do not have time to remove from the mixture. A small amount of fine particles in fly ash (main) leads to the fact that the resulting structure is very porous. "Water destruction" occurs only with a strength of about 10 kg / cm 2 .
Структура очень пористая, скорость схватывания высокая, содержит пузырьки воздуха.The structure is very porous, the setting rate is high, it contains air bubbles.
Из таблицы 5 видно, что формовочная смесь, состоящая только из золы-уноса (кислой) имеет следующие недостатки:From table 5 it is seen that the molding mixture, consisting only of fly ash (acid) has the following disadvantages:
очень низкая скорость схватывания;very low setting speed;
из-за очень высокой плотности смеси затруднено удаление влаги из раствора, что при повышенных температурах приводит к образованию трещин.due to the very high density of the mixture, it is difficult to remove moisture from the solution, which at elevated temperatures leads to the formation of cracks.
Но при этом получаемый раствор имеет низкую вязкость, не способен удерживать пузырьки воздуха и готовая форма имеет плотную структуру и достаточно хорошо разрушается под действием воды.But at the same time, the resulting solution has a low viscosity, is not able to hold air bubbles and the finished form has a dense structure and is quite well destroyed by the action of water.
Структура плотная, скорость схватывания очень низкая, низкая трещиностойкость, пузырьков не содержит.The structure is dense, the setting speed is very low, low crack resistance, does not contain bubbles.
После множества экспериментов, проведенных авторами, был выбран рецептурный состав, представленный в табл. 6.After many experiments conducted by the authors, the prescription composition presented in Table 1 was selected. 6.
Высококальциевая зола-унос (основная) - 18-22%High-calcium fly ash (main) - 18-22%
Кислая зола-унос - 59-73%Acid fly ash - 59-73%
Микрокремнезем (МКМ) - 2-4%Silica fume (MKM) - 2-4%
Жидкое стекло (Силикат натрия) - 7-15%Liquid glass (sodium silicate) - 7-15%
Вода дистиллированная В/Т - 0,45-0,55Distilled water W / T - 0.45-0.55
Смесь из двух зол-уносов представляется оптимальной по скорости схватывания, по вязкости, по плотности. Введение микрокремнизема увеличило плотность структуры и повысило трещиностойкость состава.A mixture of two fly ash is optimal in terms of setting speed, viscosity, density. The introduction of microsilica increased the density of the structure and increased the crack resistance of the composition.
Структура очень плотная, скорость схватывания нормальная, не содержит пузырьков, трещины отсутствуют.The structure is very dense, the setting rate is normal, does not contain bubbles, no cracks.
Увеличение количества основной золы свыше 22% приводит к повышению скорости схватывания раствора до 1-2 минут, что вносит неудобства при работе с формовочной смесью и оставляет слишком мало времени для естественного выхода пузырьков воздуха из раствора. Вследствие, более низкого дисперсного состава основной золы по сравнению с кислой - увеличивается пористость структуры получаемой формы, что снижает качество отливки.An increase in the amount of basic ash over 22% leads to an increase in the setting rate of the solution up to 1-2 minutes, which introduces inconvenience when working with the molding mixture and leaves too little time for the natural exit of air bubbles from the solution. Due to the lower dispersed composition of the main ash compared to acidic, the porosity of the structure of the resulting form increases, which reduces the quality of the casting.
Снижение количества основной золы менее 18% приводит, соответственно, к сильному замедлению скорости схватывания (до нескольких часов), а также снижается прочность готовых форм.A decrease in the amount of basic ash less than 18% leads, respectively, to a significant slowdown in the setting speed (up to several hours), and the strength of the finished forms also decreases.
Количество золы-уноса (кислой) в процентном соотношении связано с количеством золы-уноса (основной). Недостатки слишком высокого содержания золы-уноса (кислой) отражены в описании к табл.5 (низкая скорость схватывания, высокая вероятность образования трещин, низкая прочность получаемых форм). Низкое содержание кислой золы автоматически ведет к высокому содержанию золы основной (см. выше).The amount of fly ash (acidic) as a percentage is related to the amount of fly ash (main). The disadvantages of a too high content of fly ash (acidic) are reflected in the description of Table 5 (low setting speed, high probability of cracking, low strength of the obtained forms). A low acid ash content automatically leads to a high content of basic ash (see above).
Снижение количества МКМ ниже 2% не оказывает на смесь какого-либо положительного действия, тогда как повышение свыше 4% приводит к резкому повышению водопотребления, что ведет к снижению прочности формы, тещинообразовонию, в то время как содержание МКМ в пределах 2-4% уплотняет структуру формы и снижает вероятность образования трещин.A decrease in the amount of MKM below 2% does not have any positive effect on the mixture, while an increase of more than 4% leads to a sharp increase in water consumption, which leads to a decrease in mold strength, mother-in-law formation, while the content of MKM within 2-4% compacts shape structure and reduces the likelihood of cracking.
Введение жидкого стекла в количестве 7-15% обусловлено способностью формы к «водоразрушению». Форма, содержащая менее 7% жидкого стекла, имеет очень низкую прочность в сухом виде (2-4 кг/см2). Форма, содержащая более 15% жидкого стекла плохо, или вовсе не разрушается под воздействием воды.The introduction of liquid glass in an amount of 7-15% due to the ability of the form to "water destruction". A mold containing less than 7% liquid glass has a very low dry strength (2-4 kg / cm 2 ). A form containing more than 15% liquid glass is poorly or not destroyed at all under the influence of water.
Учитывая все выше перечисленное, и был выбран предлагаемый состав формовочной смеси.Given all of the above, and the proposed composition of the molding mixture was selected.
Действие компонентов формовочной смеси следующее: жидкое стекло - связующее, зола-унос (основная) - отвердитель для жидкого стекла и одновременно наполнитель, содержащий большое количество окиси кремния (табл.3), зола-унос (кислая) - мелкодисперсный наполнитель, состоящий практически из тех же компонентов (т.к. введение дополнительных компонентов в качестве неорганических отвердителей увеличивает риск образования трещин, а органические не обладают достаточной жаропрочностью), что и зола-унос (основная), но содержащая значительно меньшее количество окиси кальция, вследствие чего является отвердителем в значительно меньшей степени, чем зола-унос (основная), микрокремнезем - добавка, увеличивающая плотность структуры смеси (имеет размер 0,1-1 мкм).The action of the components of the molding sand mixture is as follows: liquid glass - a binder, fly ash (main) - a hardener for liquid glass and at the same time a filler containing a large amount of silicon oxide (Table 3), fly ash (acid) - a finely divided filler, consisting practically of the same components (since the introduction of additional components as inorganic hardeners increases the risk of cracking, and organic ones do not have sufficient heat resistance) as fly ash (main), but containing significantly less the amount of calcium oxide, which is why it is a hardener to a much lesser extent than fly ash (basic), silica fume - an additive that increases the density of the structure of the mixture (has a size of 0.1-1 microns).
Процентное соотношение компонентов формовочной смеси определяется необходимой прочностью литейной формы в сухом состоянии, плохой влагостойкостью, что приводит при взаимодействии с водой к достаточно легкому разрушению формы при извлечении отливки. Способностью смеси образовывать высокоплотную структуру при отжиге, стойкостью к усадочным явлениям и трещинообразованию (хотя на процесс трещинообразования в большей степени оказывает влияние режим тепловой обработки формовочной смеси), а также неспособностью удерживать образующиеся пузырьки воздуха в растворе. Увеличение количества жидкого стекла приводит к увеличению прочности формовочной смеси и, одновременно, снижает способность к «водоразрушению» готовой формы, увеличение количества основной золы-уноса приводит к резкому возрастанию скорости схватывания, при этом растет пористость структуры формовочной смеси, вследствие более крупного дисперсного состава основной золы-уноса, по сравнению с кислой. Увеличение количества микрокремнезема приводит к повышению способности к трещинообразованию.The percentage of the components of the moldable mixture is determined by the necessary strength of the mold in the dry state, poor moisture resistance, which when interacting with water leads to a fairly easy destruction of the mold when removing the casting. The ability of the mixture to form a high-density structure during annealing, resistance to shrinkage phenomena and crack formation (although the process of heat treatment of the molding mixture is more influenced by the process of crack formation), as well as the inability to hold the resulting air bubbles in solution. An increase in the amount of liquid glass leads to an increase in the strength of the molding sand and, at the same time, reduces the ability to “water-destroy” the finished form, an increase in the amount of base fly ash leads to a sharp increase in the setting speed, while the porosity of the structure of the molding sand increases due to the larger dispersed composition fly ash, compared to acidic. An increase in the amount of silica fume leads to an increase in the ability to crack.
Формовочную смесь готовят следующим образом:The molding mixture is prepared as follows:
Необходимое количество сухих компонентов: золы-уноса (кислой), золы-уноса (основной), микрокремнезема, перемешивается в любом смесителе пригодном для приготовления сухих смесей, либо при небольших количествах вручную. Затем затворяется необходимым количеством воды и интенсивно перемешивается 2-3 мин. При затворении золы водой, окись кальция (CaO - негашеная известь) превращается в гидроокись кальция (Ca(OH)2 - гашеную известь) CaO+H2O→Ca(OH)2.The required amount of dry components: fly ash (acidic), fly ash (main), silica fume, is mixed in any mixer suitable for preparing dry mixtures, or in small quantities manually. Then it shuts with the necessary amount of water and mixes vigorously for 2-3 minutes. When mixing ash with water, calcium oxide (CaO - quicklime) turns into calcium hydroxide (Ca (OH) 2 - slaked lime) CaO + H 2 O → Ca (OH) 2 .
При добавлении к полученному зольному раствору необходимого количества силиката натрия (Na2SiO3 - жидкое стекло) образуется силикат кальция: Ca(OH)2+Na2SiO3→CaSiO3↓+2NaOH,When the required amount of sodium silicate (Na 2 SiO 3 - liquid glass) is added to the obtained ash solution, calcium silicate is formed: Ca (OH) 2 + Na 2 SiO 3 → CaSiO 3 ↓ + 2NaOH,
- малорастворимое в воде соединение, что приводит к практически мгновенному (15-20 с) схватыванию полученной смеси. Столь короткие сроки схватывания делают зольно-жидкостекольную композицию непригодной к работе с ней в качестве формовочной смеси.- a slightly soluble compound in water, which leads to almost instant (15-20 s) setting of the resulting mixture. Such a short setting time makes the ash-liquid glass composition unsuitable for working with it as a molding sand.
Однако, при добавлении силиката натрия небольшими дозами при интенсивном перемешивании, вначале происходит рост вязкости раствора, затем, через некоторое время, вязкость возвращается к исходной величине. Так происходит до тех пор, пока вся известь и другие активные, с точки зрения силиката натрия, компоненты не будут «нейтрализованы». Разрушенные за счет механо-деструкции, образующиеся структурные связи имеют достаточную активность, чтобы эту структуру восстановить (десятки минут), но их активности недостаточно, чтобы сделать это мгновенно. При таком подходе становится неважным исходный состав золы, так как «нейтрализация» исходных активных компонентов золы жидким стеклом осуществляется как бы автоматически. Процесс можно считать законченным, как только очередная добавка жидкого стекла не будет приводить к росту вязкости раствора. Далее, добавляется оставшееся жидкое стекло, при этом вязкость раствора резко падает и раствор уже не способен удерживать образующиеся при перемешивании пузырьки воздуха. После перемешивания в течение 30-40 секунд готовая формовочная смесь заливается в подготовленную опоку и оставляется в комнатных условиях на один час.However, when sodium silicate is added in small doses with vigorous stirring, the viscosity of the solution first increases, then, after a while, the viscosity returns to its original value. This happens until all the lime and other active, from the point of view of sodium silicate, components are “neutralized”. Destroyed due to mechanical destruction, the resulting structural bonds have sufficient activity to restore this structure (tens of minutes), but their activity is not enough to do this instantly. With this approach, the initial composition of the ash becomes unimportant, since the "neutralization" of the initial active components of the ash with liquid glass is carried out automatically. The process can be considered complete as soon as the next addition of water glass does not lead to an increase in the viscosity of the solution. Further, the remaining liquid glass is added, while the viscosity of the solution drops sharply and the solution is no longer able to hold air bubbles formed with stirring. After mixing for 30-40 seconds, the finished molding sand is poured into the prepared flask and left in the room for one hour.
Далее, в опоке, смесь подвергается сушке:Further, in the flask, the mixture is dried:
1) t° - 50-60°C в течение трех часов.1) t ° - 50-60 ° C for three hours.
2) t°=100-110°C - 30 минут, разборка опоки.2) t ° = 100-110 ° C - 30 minutes, dismantling of the flask.
Далее нагрев по следующей схеме, предотвращающей образование трещинFurther heating according to the following scheme, preventing the formation of cracks
3) t°300° выдержка 20 мин→t0600 выдержка 20 мин→t0800° выдержка 20 мин→t0950° выдержка 40 мин 3) t ° 300 ° exposure 20 min → t 0 600 exposure 20 min → t 0 800 ° exposure 20 min → t 0 950 ° exposure 40 min
4) Заливка металла.4) Fill metal.
5) Охлаждение.5) Cooling.
6) Обработка водой - 3-5 мин.6) Water treatment - 3-5 minutes.
7) Разборка формы.7) Dismantling the mold.
Зола-унос содержит в своем составе не прогоревший углерод, который является антиадгезионной добавкой и препятствует прилипанию металла к поверхности формы, что также облегчает выемку отливки из формы. Быстрое испарение влаги при сушке приводит к неполному протеканию реакций гидратации и образованию небольшого количества геля кремниевой кислоты, недостаточного для формирования прочной структуры камня, ведет к образованию открытой пористости, что увеличивает водопоглощение и уменьшает водостойкость. Все эти отрицательные качества, с точки зрения изготовления строительных материалов, являются положительными, с точки зрения изготовления формовочных смесей, способных разрушаться под воздействием воды. Кроме того, открытая пористость способствует отводу газов при заливке металлов в форму.Fly ash contains not burnt carbon, which is a release agent and prevents metal from sticking to the surface of the mold, which also facilitates the removal of the cast from the mold. The rapid evaporation of moisture during drying leads to incomplete hydration reactions and the formation of a small amount of silicic acid gel, insufficient to form a strong stone structure, leads to the formation of open porosity, which increases water absorption and reduces water resistance. All these negative qualities, from the point of view of the manufacture of building materials, are positive, from the point of view of the manufacture of molding compounds capable of deteriorating under the influence of water. In addition, open porosity contributes to the removal of gases when pouring metals into the mold.
Предложенная формовочная смесь имеет улучшенные функционально-эксплуатационные характеристики за счет удержания зольно-жидкостекольного раствора на маловязкой стадии, предшествующей образованию вязкого геля, достаточное время, чтобы маловязкий раствор мог быть залит в опоку и точно повторить форму выплавляемой модели, без принудительной вакуумной дегазации раствора.The proposed molding mixture has improved functional and operational characteristics due to the retention of the ash-liquid glass solution at a low-viscosity stage preceding the formation of a viscous gel, sufficient time for the low-viscosity solution to be poured into the flask and to accurately repeat the shape of the investment model without forced vacuum degassing of the solution.
Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно, предполагается, что настоящее изобретение охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без отступления от сущности и объема изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.It will be apparent to one skilled in the art that various modifications and changes are possible in the present invention. Accordingly, it is intended that the present invention covers the modifications and variations as well as their equivalents without departing from the spirit and scope of the invention disclosed in the appended claims.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011121503/02A RU2450886C1 (en) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | Moulding mixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011121503/02A RU2450886C1 (en) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | Moulding mixture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2450886C1 true RU2450886C1 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=46230677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011121503/02A RU2450886C1 (en) | 2011-05-30 | 2011-05-30 | Moulding mixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2450886C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12290854B2 (en) | 2020-10-23 | 2025-05-06 | Foseco International Limited | Composition, core and mould for casting and moulding processes |
| RU2844835C1 (en) * | 2020-10-23 | 2025-08-07 | Фосеко Интернэшнл Лимитед | Composition, core and mould for casting and moulding processes |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2032487C1 (en) * | 1992-07-14 | 1995-04-10 | Макеевский металлургический комбинат им.С.М.Кирова | Moulding sand for obtaining castings |
| RU2207932C1 (en) * | 2002-06-10 | 2003-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова" | Sand for making of moulds |
| RU2252103C1 (en) * | 2004-02-16 | 2005-05-20 | Южно-Уральский государственный университет | Pouring self-setting molding sand for making molds and cores at producing castings with use of investment patterns |
-
2011
- 2011-05-30 RU RU2011121503/02A patent/RU2450886C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2032487C1 (en) * | 1992-07-14 | 1995-04-10 | Макеевский металлургический комбинат им.С.М.Кирова | Moulding sand for obtaining castings |
| RU2207932C1 (en) * | 2002-06-10 | 2003-07-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова" | Sand for making of moulds |
| RU2252103C1 (en) * | 2004-02-16 | 2005-05-20 | Южно-Уральский государственный университет | Pouring self-setting molding sand for making molds and cores at producing castings with use of investment patterns |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12290854B2 (en) | 2020-10-23 | 2025-05-06 | Foseco International Limited | Composition, core and mould for casting and moulding processes |
| RU2844835C1 (en) * | 2020-10-23 | 2025-08-07 | Фосеко Интернэшнл Лимитед | Composition, core and mould for casting and moulding processes |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2650219C2 (en) | Molding materials mixtures based on inorganic binders and a method of producing press molds and cores for metal casting | |
| CN104259379B (en) | For the defeated and dispersed toughener of sodium silicate sand | |
| CN110267752B (en) | Mold material composition and method for producing mold using same | |
| TWI756457B (en) | Hydraulic composition for lamination manufacturing apparatus and method for manufacturing casting mold | |
| CN105964891B (en) | A kind of phosphate inorganic adhesive sand with high fluidity and preparation method thereof | |
| WO2014059968A2 (en) | Mould material mixtures on the basis of inorganic binders, and method for producing moulds and cores for metal casting | |
| US9889498B2 (en) | Mould material mixture containing resols and amorphous silicon dioxide, moulds and cores produced therefrom and method for the production thereof | |
| JP7498112B2 (en) | Cast articles for metalworking applications, methods for making such cast articles, and particulate refractory compositions for use in such methods - Patents.com | |
| JP2019116094A (en) | Hydraulic composition for additive manufacturing device, and method for manufacturing mold | |
| US3567667A (en) | Mould linings composition comprising ball mill dust and calcium silicate,aluminum silicate or calcium alumino silicate fibrous refractory material | |
| RU2450886C1 (en) | Moulding mixture | |
| RU2358827C1 (en) | Suspension for manufacturing of ceramic shell moulds into foundring by dispensable pattern | |
| US9764377B2 (en) | Method for the production of core sand and/or molding sand for casting purposes | |
| US8011419B2 (en) | Material used to combat thermal expansion related defects in the metal casting process | |
| JP7537964B2 (en) | Mold-making composition | |
| RU2793659C1 (en) | Mixture for making moulds and cores | |
| JPH0636954B2 (en) | Composition for easily disintegrating mold | |
| JP2021169124A (en) | Molding method for inorganic molds and cores | |
| SU807542A1 (en) | Mold and core making sand | |
| SU1468636A1 (en) | Sand for making cores and moulds the sand being hardened with carbon dioxide | |
| JP2024066539A (en) | Method for improving the properties of molten sand and method for producing inorganic cores for casting molds | |
| SU1113961A1 (en) | Composition for making easily removable cores | |
| RU2148464C1 (en) | Mixture for casting form and rod making | |
| US1558237A (en) | Method of manufacturing shrink-head casings | |
| JP2019115932A (en) | Hydraulic composition for addition manufacturing apparatus and manufacturing method of mold |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140531 |