1.7 Изготовление керамической оболочки

Стенка оболочковой формы, изготовленной по выплавляемой модели, представляет собой прочную керамическую корочку, полученную нанесением на модель нескольких слоев суспензии и обсыпки. Суспензия представляет собой смесь жидкого связующего и огнеупорного наполнителя. Слой суспензии на модели должен обладать достаточной прочностью, быть огнеупорным, иметь способность точно воспроизводить сложный рельеф поверхности модели отливки.

Литье по выплавляемым моделям является единственным процессом получения отливок, для которого литейщик выполняет операцию приготовления связующего. Это реакция гидролиза этилсиликата. Для ее проведения требуется, как минимум, 4 компонента: этилсиликат, вода, спирт, кислота. Потенциальные возможности связующего зависят от выбранной рецептуры, порядка смешивания, интенсивности перемешивания, температурных параметров экзотермической реакции, гидролизера и др.

Этилсиликаты относятся к классу кремнийорганических соединений. По химической природе это смесь этиловых эфиров и кремниевых кислот. Для нужд литейного производства отечественная промышленность выпускает этилсиликаты двух марок: ЭТС-32 и ЭТС-40 (числа обозначают условное содержание SiO₂ в продукте). В табл. 3 приведены физико-химические показатели отечественных этилсиликатов.

Таблица 3 - Физико-химические показатели этилсиликатов

Показатель	ЭТС-32 (ТУ6-02-895-86)	ЭТС-40 (ГОСТ 26371-84)
		высший сорт	первый сорт
Вид материала	прозрачная жидкость
Плотность, кг/м3	свыше 1000	1050–1070	1040–1070
Кинематическая вязкость, м2/с	1,6	3,5–6	3,5–6
Содержание компонента, %: SiO2 HCl, не более Тетраэтоксисилан Этоксильные группы Этиловый спирт	30–34 0,1 50–70 – –	40–42 0,05 10–15 70–73 1,5	38–42 0,1 10–15 70–75 1,5

Так как этилсиликат нерастворим в воде, применяют органические растворители. Свойства некоторых растворителей приведены в табл. 4. От растворителя зависят живучесть и смачивающая способность суспензии, прочность и трещиностойкость форм.

Соляная кислота служит катализатором реакции соединения этилсиликата и воды. При изготовлении этилсиликатного связующего применяются соляная и синтетическая технические кислоты. Концентрацию соляной кислоты можно определить, замерив ее плотность (табл. 4).

Таблица 4 - Свойства растворителей

Растворитель	Плотность, кг/м3	Относительная летучесть	ПДК в рабочей зоне, мг/м3	Температура вспышки в закрытом тигле, оС
Спирт этиловый	790	1,49	1000	13
Спирт изопропиловый	790–819	1,31	10	14
Ацетон	790	5,21	200	–18
Метилэтилцетон	800	3,53	200	–6
Этилцеллозольв	930	0,39	740	40-46
Вода	1000	0,36	–	–

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) являются непременным компонентом всех этилсиликатных связующих на водной основе. Использование ПАВ эффективно в системах с развитой поверхностью раздела. К ним относятся: суспензии для литья по выплавляемым моделям, когда поверхность раздела существует между связующим и наполнителем; между несмешивающимися компонентами связующего – этилсиликатом и водой; между связующим и воскообразным материалом.

ПАВ используются для:

– смачивания модели суспензией;

– стабилизации эмульсии этилсиликата в воде;

– пластифицирования (разжижения) суспензии;

– предотвращения оседания наполнителя суспензии;

– в суспензиях с ацетоном для замедления его испарения.

Для ЭТС-40 используются ПАВ анионоактивные – сульфанол, ДНС, ДС-РАС, Авироль; для ЭТС-32 – ОП-4, ОП-7, ОП-10, ДС-10, ДТ-7. Для предотвращения замешивания воды в модельный состав добавляют Контакт Петрова, ОП-4, ОП-7, ОП-10.

Таблица 5 - Состав молотого пылевидного кварца (ГОСТ 9077-82)

Показатель	Норма для марки
	А	Б
Массовая доля SiO2, %, не менее Массовая доля, %, не более: Fe Fe2O3 Al2O3 CaO Влаги Потери при прокаливании, % Реакция водной вытяжки Остаток на сите, %, не более: 016 01 0063 Просеивание через сито 005, %, не более	98 0,05 0,05 0,5 0,05 2 0,1–0,15 нейтральная 1 2,5 10 85	98 0,25 0,15 1 0,15 2 0,1–0,2 нейтральная 1 2,5 10 82

В качестве наполнителя суспензии применяют пылевидный кварц – маршалит, искусственную кварцевую муку, молотый плавленый кварц. В качестве наполнителя суспензии для литья по выплавляемым моделям чаще применяется кварц молотый пылевидный (табл. 5). Перед употреблением его прокаливают в течение 3–4 ч при температуре 850…900 ^оС. После прокалки кварц охлаждают до 18…22 ^оС и просеивают через сито 005.

Для обсыпки применяют кварцевый песок марок Об1К016-Об2К025 с содержанием кремнезема не менее 97 %. Его также необходимо прокалить при температурах 850…900 ^оС и просеять через сито с ячейками 0,630–1,0 мм.