Оболочковые (корковые) формы

В "Мелком литье..." описывал процесс приготовления смеси для оболочковых форм, но в то время не имел представления о сути происходящих химических процессов - поэтому и результат мог быть совершенно различный. Сейчас, благодаря консультациям Arty, более-менее это представляю - всё оказалось не так просто, как на первый взгляд. Заодно стало понятно, почему, повторяя проверенный другими рецепт, не получаешь такой же результат.

----------------------

Итак, приготовление (гидролиз) этилсиликата.

Сразу оговорюсь, что в продаже существует две разновидности этилсиликата - ЭТС-32 и ЭТС-40. В чём разница между ними - пока не было времени разобраться. Выясню - допишу.

Без гидролизации ЭТС связующим не является. Суть гидролиза - создание на основе ЭТС коллоидного раствора, из которого будет выпадать на поверхность восковки аморфный кремнезём. Его фракция очень мала, поэтому ЭС смешивают с мелкодисперсными порошками огнеупоров - талька, маршалита и прочими. Второе назначение добавок огнеупора - повысить густоту массы, иначе она будет стекать с восковки, не задерживаясь.

Рецептов гидролиза ЭТС много, и все они отличаются процентным соотношением компонентов, временем гидролиза и другими параметрами. Вот один из рецептов, предложенный Urik'ом:

Смесь этилсиликат-ацетон 1л на1л 60г воды 9г солянки,крутить3 ч,машалит прокаленый!,просеяный.

Другой рецепт:

Этилсиликат - 100 мл

Спирт этиловый (ацетон) - 60-70 мл

Вода - 10 мл

Соляная кислота - 1 мл

 

В воду добавляют соляную кислоту, размешивают, потом добавляют спирт (ацетон). В другую посуду налит этилсиликат. Понемногу добавляют водо-спиртовой раствор в этилстликат, постоянно помешивая. При этом смесь нагревается, поэтому добавлять очень постепенно. После полного перемешивания посудину неплотно прикрыть крышкой и оставить на полчаса-час. После этого можно перелить в посуду с плотной крышкой, и через 12-15 часов смесь готова к употреблению.

Ещё один рецепт:

Порядок приготовления этилсиликата: в воду добавляют соляную кислоту, потом этиловый спирт и хорошо перемешивают, затем в стеклянный сосуд большой емкости с этилсиликатом добавляют небольшими порциями смесь спирта с водой, все время взбалтывая. Так как реакция идет с выделением тепла, необходимо следить за тем, чтобы температура не превышала 50°С. Сосуд со смесью закрывают неплотно. Через 30...40 мин после смешивания сосуд необходимо плотно закрыть. Через 12 ч раствор готов к употреблению.

Набрав в поисковике "Гидролиз этилсиликата", можно найти ещё десяток похожих рецептов. Они будут отличаться соотношением ЭТС, спирта (ацетона), воды и кислоты - ну, это уже писал... Какой же из этих рецептов более "правильный"? Ответ - правильные все, но ни один из них не гарантирует стопроцентного результата. Суть вот в чём:

В каждом случае будут отличаться два параметра - фракция выпадающего кремнезёма и скорость его выпадения. Третий параметр, влияющий на качество формы - крупность фракции огнеупорной добавки, с которой смешивается ЭТС.

То есть, чтобы повторить результаты Urik'а, нужно не только воспользоваться его рецептом, но и использовать его маршалит, и его сито для просеивания маршалита. Если использовать другой огнеупор, другой фракции (на глаз и наощупь неразличимые), то получится другой результат - лучше или хуже.

Для простоты понимания приведу в пример бетонную смесь, прочность которой во многом зависит не от марки и качества использованного цемента, а от правильного подбора наполнителей - песка и щебня. В нашем случае роль цемента играет кремнезём, роль песка - мелкодисперсный огнеупор, а роль щебня - посыпка кварцевым песком.

В случае с бетоном можно кустарно определить более-менее правильное соотношение компонентов - всё видно глазами. А вот с ЭТС-смесью такой вариант не получится - нужен микроскоп.

Самый оптимальный вариант - когда самая мелкая фракция связующего (цемент/кремнезём) обволакивает более крупную фракцию (песок/огнеупор), и смесь их, в свою очередь, заполняет пустоты между частицами крупного наполнителя (песок/щебень). Любое отклонение от оптимального снижает просность смеси.

Определить в ЭТС-смеси, что в итоге получилось, без микроскопа невозможно. Поэтому выход один - пробовать, записывать результаты и искать свой собственный рецепт. Для основы взять уже проверенный и используемый кем-то (например, рецепт Urik'а), и методом подбора огнеупоров различной фракции добиваться наилучших результатов.

Пары аммиака, которыми пропитывают каждый слой смеси, служат для закрепления слоя осаждённого кремнезёма. Примерно ту же роль играют пары соляной к-ты, в качестве замены аммиака. А вот если использовать серную к-ту ( электролит), то придётся окунать - серная не парит, а наоборот, вбирает воду.

Срок хранения гидролизованного ЭТС, в зависимости от рецепта приготовления, от суток до нескольких дней.

----------------

При использовании жидкого стекла гидролиз не требуется, его заменяет пропитка каждого слоя парами аммиака или солянки, или окунание в р-р серной, что вызывает такое же, как и в ЭТС, выпадение кремнезёма.

------------------

Подводя итог: оболочковую форму хорошего качества можно получить после некоторого количества экспериментов и проб - но обязательно записывая процесс и результаты. Важные моменты процесса: состав компонентов гидролиза

время гидролиза поэтапно

наполнитель, его фракция (или способ измельчения)

посыпка (обычно кварцевый песок) и его фракция

----------------------------

Дальнейшая формовка может быть в двух вариантах, оба из которых служат только для укрепления тонкостенной оболочки во время подготовки к литью и литья.

Первый - заливка формы в опоке смесью 1 части гипса (алебастра) и 3-4 частей песка. Этот вариант требует более длительной сушки.

Второй - засыпка формы в опоке смесью 99 частей песка и 1 части борной кислоты. При прокалке борная к-та расплавится (545" С) и скрепит песок. Этот способ предпочтительнее, если идёт отливка достаточно больших опок, т.к. допускает многократное использование засыпки и сокращает время её сушки.

Обсыпаться надоть двоем-суспензия на поверхности восковки на первом слое оч быстро сохнет,перед обливкой восковки окунают в спирт,для лучшего прилипания,ежли первый слой не закрепить песком ,он отвалится.

Обсыпаться надоть вдвоем

А жена ,где :) Может ты и восковки сам паяешь :)

В таком случае может помочь стеклянная вороночка с песком и коротенькая пластиковая трубочка, можно от капильниц. Главное чтобы скользкая внутри. Принцип песочных часов. Есть такой вопрос, если делать модель из строительного пенопласта, внешнюю поверхность затереть скажем воском, отполировать, и покрыть такой скарлупкой милиметра 2-3. Этот гибрид можно будет просто заформовать в песок с чем-нибуть (глиной, мелом) или надо что-то специальное и греть? Это планируется применить для алюминия габариты 150х200х100 примерно.

В таком случае может помочь стеклянная вороночка с песком и коротенькая пластиковая трубочка, можно от капильниц. Главное чтобы скользкая внутри. Принцип песочных часов.

Эт,взаместо чаво :)

Вторых рук.

Юра, мне больно тебе это говорить... но - всё сам, в одни руки. :)

Ну, ваще-то, берется пластиковая бочка, на дно кладется опорная решетка с зазором, на решетку войлок, засыпается песок, а снизу пылесос. Получается псевдосжиженный слой.

.Получается псевдосжиженный слой.

Всё проще: берётся покрасочный пистолет, который шёл в комплекте с советскими пылесосами (и сейчас такие продаются) или любой другой, какой не жалко. Дырка рассверливается, лишние детали выкидываются, в бачок засыпается песок. Всё это подключается на выход пылесоса ( или что есть) и вот тебе типа пескоструйка. Одной рукой держишь восковку, другой её из пистолета покрываешь. А можно и пистолет закрепить, а крутить двумя руками.

И получаешь отливку в мелкий пупырчик :)

И получаешь отливку в мелкий пупырчик :)

А можно и ещё проще: на лоток типа половинки трубы) из бункера сверху сыпется песок, а вентилятор его сдувает по лотку - тоже что-то вроде дождика получится.

-------------

А ещё репу чешу, как изменить пропорции смеси, чтобы медленнее высыхала, или добавить что... Ну, вот Arty из Питера вернётся - спрошу.

А если сразу смешать ЖС с аммиаком и затем присыпать песком. Кстати обычный песок подходит для присыпки????

А зачем :)

А зачем :)

да чтоб не паририться - мазать, многог слоев, окунать каждый слой .

да чтоб не паририться - мазать, многог слоев, окунать каждый слой .

Но это я только предполагаю, может быть, это и не так. Приедет Arty - разъяснит. :)

доброго времени Сергей

подскажите какую температуру выдержит

корковая форма и какое давление

подскажите какую температуру выдержит

корковая форма и какое давление

А вот насчёт давления.... - корка она и есть корка. Она даёт только твёрдый тонкий слой, отображающий поверхность модели, а дальше её укрепляют двуми способами - или заливают смесью гипса в песком 1:4-1:5, или песком с добавкой 1% борной к-ты. При прокалке выше 550 "С к-та плавится и связывает зерна песка.

Если же Вы имели в виду литейное давление, то давление металла на центрифуге (от 5 и более кг/см^2) выдерживает.

Не очень я точно разобрался в хим. процессах смесей на жидком стекле, но думаю так: пары аммиака запускают реакцию выпадения (или как правильно сказать?) из р-ра ЖС частиц этого самого кремнезёма, и сцепления их между собой и с наполнителем из огнеупора. и реакция эта идёт гораздо быстрее, чем гидролиз ЭТС. Если сразу замешать смесь с аммиаком, то раекция сцепления зёрен начнётся не на восковке, а в массе. А, намазывая её на восковку, вы будете разрушать часть только что образовавшихся связей.

Совершенно верно !

Если ".. сразу смешать ЖС с аммиаком и затем присыпать песком"начнётся образование геля кремниевой кислоты СРАЗУ в массе ! :)

Соединения кремния и ЖС в частности, вообще интересные материалы...

Так-что..торопиться НЕ НАДО ! :)

Песок рекомендуют кварцевый, как наиболее близкий по составу к этой самой кремниевой кислоте.

Либо очень светлый, речной (но там уже процент содержания кварца под огромным вопросом и термостойкость ( с кварцем пишут, что форма держит до 1500С...если применён обычный речной песок, то не более 1000С) соответственно, тоже)

Ожидается, что весьмя нехило должно сработать, если в качестве присыпосного песка применять абразивы.

Юра, не переходи к нанотехнологиям и не пугай такими словами. :)

Всё проще: берётся покрасочный пистолет, который шёл в комплекте с советскими пылесосами (и сейчас такие продаются) или любой другой, какой не жалко. Дырка рассверливается, лишние детали выкидываются, в бачок засыпается песок. Всё это подключается на выход пылесоса ( или что есть) и вот тебе типа пескоструйка. Одной рукой держишь восковку, другой её из пистолета покрываешь. А можно и пистолет закрепить, а крутить двумя руками.

Типа пескоструйки не встречал. Обычно "кипящий" песок- бак с песком и воздух снизу, и "пескопад" помесь типа решета с вибростолом. Если получится фото в студию.

..........Сразу оговорюсь, что в продаже существует две разновидности этилсиликата - ЭТС-32 и ЭТС-40. В чём разница между ними - пока не было времени разобраться. Выясню - допишу.....

Отличаются процентным содержание кремния в растворе и немного наличием других компонентов.

Я жутко подозреваю, что сначала получают ЭТС-32 и уж потом из него "ваяют"ЭТС-40... по типу самогон-этиловый спирт.

Думаю, что для наших целей поровну какой применять.

Совершенно верно !

Если ".. сразу смешать ЖС с аммиаком и затем присыпать песком" начнётся образование геля кремниевой кислоты СРАЗУ в массе ! :)

Соединения кремния и ЖС в частности, вообще интересные материалы...

Так-что..торопиться НЕ НАДО ! :)

Я имел в виду:

берем ЖС, разбавляем его раствором аммиака 20% (пропорции разбавления незнаю, ну примерно 1:1)

затем сыпется туда песок (я брал обычный строительный). Получаем густую обмазку.

Далее обмазываем восковку.

Конечно прилипает она плохо - это основная проблема.

Надо будет попробывать добавить к песку белой глины 1:4.

Конечно прилипает она плохо - это основная проблема.

Надо будет попробывать добавить к песку белой глины 1:4.

Если есть белая глина то почему не попробовать смесь песка и глины 4:1, и липнет хорошо, и не трескается ЖС тогда вообще не надо, тольно оба компонента надо мелко сеять, хотя смотря для чего. Фракция зависит от размера модели и ее детализации. Чем крупнее частицы компонентов тем выше температуру держит корка.

Песок рекомендуют кварцевый, как наиболее близкий по составу к этой самой кремниевой кислоте.

Либо очень светлый, речной (но там уже процент содержания кварца под огромным вопросом и термостойкость ( с кварцем пишут, что форма держит до 1500С...если применён обычный речной песок, то не более 1000С) соответственно, тоже)

Просто поясню, чтобы не росли домыслы и проще было разбираться дальше.

1. Забудьте про термин "кремниевая к-та" - его придумали химики и нужен он только химикам, дабы "не нарушать стройность системы". :) Для нужд литейщиков достаточно представлять, что есть "влажный оксид кремния (SiO2) разной степени дисперсности" - от коллоидного геля до чистого кварцевого песка. Степень дисперсности влияет на физико-химические свойства данного вещ-ва. В данном случае, корка, образованная осажденным и высушенным гелем будет иметь несколько иные мех. свойства, нежели слепленная из грубых песчинок песка - ну, эт понятно! :)

2. По термостойкости оксида кремния. Сам по себе он достаточно огнеупорен. Но... По свойствам шибко напоминает переохлажденную жидкость - т.е. не имеет четко выраженной точки плавления, а начинает "плыть" с некоторой темп-ры. И вот тут-то собака и зарыта: считается, что мелкокристаллическая фаза (не мелкодисперсная!) чистого оксида кремния начинает плыть где-то в районе 1400 С. Почему акцентирую внимание на чистоте - малейшие примеси оксида железа (III) сразу резко снижают эту темп-ру. Вот почему "рыжеватый" кварцевый песок может уже начать сплавляться в районе 1000 С. Использование реакции гидролиза для осаждения оксида кремния в общем-то гарантирует отсутствие этих нежелательных примесей. Кста., полуаприорное замечание: ИМХО, используя "чистый", даже фракционированный кварцевый песок, как для формовки, так и как компонента для огнеупора, не лишним будет предварительно "поварить" его в 10% солянке - как раз чтобы еще цуцуцть очистить от железных окислов. :)

ЗЫ: да простят меня химики за такое ну очч. вольное трактование теории, но мне хотелось дать практические пояснения начинающим литейщикам, не вдаваясь в химические дебри. Для снобов-теоретиков скажу, что я знаю про Тпл. SiO2 (~1600 С) :)

Использование реакции гидролиза для осаждения оксида кремния в общем-то гарантирует отсутствие этих нежелательных примесей. Кста., полуаприорное замечание: ИМХО, используя "чистый", даже фракционированный кварцевый песок, как для формовки, так и как компонента для огнеупора, не лишним будет предварительно "поварить" его в 10% солянке - как раз чтобы еще цуцуцть очистить от железных окислов. :)

Песок от окислов железа и всякой муры можно почистить кислотой, разведенной соляной или серной (электролитом, но не отработанным). На песок кислоты почти не действуют, а на оксиды всякие очень хорошо. Потом это дело хорошо промыть водой.

А вот вопросец есть один, можно ли в качестве связки для форм использовать гель Al(OH)3 (сотворил себе в гараже литровую баночку) и оксидный наполнитель или мелкий корундовый порошок. В дальнейшем это соединение я планирую применить как связку для самодельных корундовых тиглей. Но если с ней корковые формы будут лучше и прочнее чем с песком тоже хорошо будет.