Этилсиликата. Количество воды в связующих растворах, приходящееся на 1 моль SiO2:

1 – 0.75 моль, 2- 0.5 моль, 3- 0.25 моль, 4 -0.0 моль I – 18% SiO₂; II - 16% SiO₂; III - 14% SiO₂

По наклонным прямым I, II и III, соответствующих различному содержанию SiO₂ в растворе, определяю необходимое количество ацетона.

Если используют этилсиликат 32, то наиболее прочные оболочки получают при 18% SiO₂ в растворе; если применяют этилсиликат 40, то берут раствор, содержащий 14% SiO₂.

Например, имеется этилсиликат, содержащий 37% SiO₂ и 0.1% HCl. На горизонтальной оси находим точку 37. От нее проводим вертикаль до пересечения с линией 3. По левой шкале определяем, что на 1 кг этилсиликата необходимо взять 0.18 кг воды. Далее от той же точки 37 по горизонтальной оси проводим вертикаль до пересечения с линией I. По правой шкале находим, что на 1 кг этилсиликата необходимо взять 0.87 кг или 1.1 л ацетона.

Общее количество связующего раствора (этилсиликат, вода, ацетон) равно 1+0.18+0.87=2.05 кг.

Оптимальная концентрация HCl в связующем растворе должна быть равна 0.3 вес. %. Необходимое количество соляной кислоты находят по формуле:

K = bm⋅l⋅−dn ⋅1000см3,

где b – вес связующего раствора, полученного из 1 кг этилсиликата, кг; l – необходимая концентрация HCl в связующем растворе, вес. %; n – содержание HCl в этилсиликате, вес. %; m – концентрация HCl в соляной кислоте, вес. %.

Ниже в таблице 1 приведены значения m в зависимости от плотности d (г/см³) соляной кислоты.

Таблица 1

d	m	d	m	d	m	d	m
1.125	24.78	1.145	28.61	1.165	32.49	1.185	36.31
1.130	25.75	1.150	29.67	1.170	33.46	1.190	37.27
1.135	26.70	1.155	30.55	1.175	34.42	1.195	38.17
1.14	27.66	1.160	31.52	1.180	35.38	1.200	39.11

Для вышеприведенного примера расход соляной кислоты плотностью 1.15 составляет

K .

Номограммой можно также пользоваться, если вместо ацетона применять другой растворитель, например, спирт, гидрозит или эфиральдегидную фракцию. Но при этом учитывать воду, которая содержится в этих материалах.

Процесс гидролиза проводят в определенной последовательности. В стеклянную колбу вводят отмеренные количества воды, ацетона и соляной кислоты. При непрерывном перемешивании в колбу добавляют этилсиликат. Реакция гидролиза идет с выделением тепла. Температуру раствора контролируют ртутным термометром и записывают через каждую минуту. Когда температура достигнет максимума и затем начнет снижаться, прекращают перемешивание.

При изготовлении суспензии в непрерывно перемешиваемый гидролизный раствор вводят пылевидный кварц, предварительно прокаленный при 120-140°С и просеянный через сито 0063. После получения однородной массы перемешивание прекращают и суспензию выдерживают в течение нескольких минут до прекращения выделения пузырьков воздуха.

При расчете состава суспензии на 1 вес. % связующего раствора берется 2.4-2.5 вес. % пылевидного кварца. Для этилсиликата 40 это соотношение принимается как 1:3.

Для получения керамического покрытия блок моделей погружают в суспензию. Блок несколько раз поворачивают с различных направлениях для стекания излишков суспензии. Далее с помощью сита блок обсыпают равномерно со всех сторон сухим кварцевым песком, сушат нанесенное покрытие в вытяжном шкафу при комнатной температуре. Продолжительность сушки должна быть не менее 4 ч. Во время сушки за счет коагуляции кремниевой кислоты и испарения ацетона и частично воды происходит необратимый процесс твердения и упрочнения покрытия. Таким же порядком последовательно наносят еще три-четыре слоя и получают керамическую оболочку.

Перед операцией выплавления модели напильников смачивают участок керамической оболочки с торцевой стороны литниковой воронки. Затем блок помещают в металлическую корзину и погружают в воду, нагретую до 85-90°С. Через 12-15 мин (после полного выплавления модели) керамическую оболочку вынимают из корзины и освобождают от заполняющей ее воды.

Готовые керамические оболочки заформовывают в металлической опоке (рис.5). Свободное пространство между керамической оболочкой 2 и стенками опоки 3 заполняют сухим кварцевым песком 1. Для предотвращения попадания песка в полость керамической оболочки во время засыпки литниковую воронку накрывают крышкой.

Прокалку форм производят в термической печи при 850-900°С в течение 2-2.5 ч. При этом выгорают остатки модельной массы, удаляется влага, повышается газопроницаемость оболочки, снижается ее прочность, что уменьшает опасность возникновения внутренних напряжений и трещин в отливках.

Сталь, никелевые и медные сплавы заливают в горячие формы, алюминиевые – в холодные. Залитые формы охлаждают 30-40 мин и разрушают. Поверхность отливки очищают от остатков керамики. Отрезают от отливки литниковую систему и отливка готова для дальнейшей обработка по технологическому циклу.

Рис.5. Литейная форма

3. ПРОВЕДЕНИЕ РАБОТЫ

Работа рассчитана на 8 часов.

1. ОБОРУДОВАНИЕБ ИНСТРУМЕНТ И МАТЕРИАЛЫ

Пресс-формы для изготовления моделей отливок и литниковый системы: водяная баня для расплавления модельного состава; ковши; воронка для заливка модельного состава; шприц; термическая печь (до 1100 °С); сито; ртутный термометр со стоградусной шкалой; опоки; напильник; ножовка; молоток; клещи; шпатель; парафин; стеарин; трансформаторное или касторовое масло; этилсиликат 32 или 40; дистиллированная вода; ацетон или этиловый спирт; техническая соляная кислота; пылевидный кварц; кварцевый песок; жидкий металл; ковши; спецодежда.

1. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Приготовить модельный состав.

2. Изготовить модели отливок и элементов литниковых систем по пресс-формам.

3. Собрать модельный блоки.

4. Приготовить связующий раствор и суспензию.

5. Нанести керамическое покрытие на поверхность модельных блоков.

6. Выплавить модели из керамической оболочки.

7. Заформовать керамическую оболочку в опоку.

8. Прокалить литейную форму.

9. Залить форму сталью, чугуном или другим сплавом.

10. После охлаждения, выбивки и очистки блоков отделить (отрезать) литниковую систему.

11. Изготовить аналогичные отливки в песчаной форме.

12. Дать оценку качества форм и полученных отливок.

3.3. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Описание технологии изготовления отливок по выплавляемым моделям.

2. Эскиз пресс-формы, модельного блока и литейной формы.

3. Описание качества изготовленных литейных форм и отливок по выплавляемым моделям в сравнении с качеством отливок полученных в песчаных формах.

4. Список дополнительной литературы используемой при составлении отчета.

10