Способ послойного формирования форм и стержней посредством содержащего жидкое стекло связующего и содержащее жидкое стекло связующее - RU2017124624A
Код документа: RU2017124624A
Формула
1. Способ послойного формирования заготовки, включающий по меньшей мере следующие стадии:
a) обеспечение огнеупорного основного формовочного материала в качестве компонента смеси конструкционного материала;
b) распределение тонкого слоя смеси конструкционного материала с толщиной слоя от 0,05 до 3 мм, предпочтительно от 0,1 до 2 мм и особенно предпочтительно от 0,1 до 1 мм;
c) осуществление печати на выбранных областях с применением тонкого слоя связующего, характеризующегося динамической вязкостью при 25°C более 1 мПа·с и менее 25 мПа·с, содержащего:
- жидкое стекло в форме водного раствора силиката щелочного металла, и
- по меньшей мере один фосфат, или по меньшей мере один борат, или фосфат и борат; и
d) многократное повторение стадий b) и c).
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий стадию отверждения напечатанных областей, в частности, путем повышения температуры, предпочтительно осуществляемого путем микроволнового излучения и/или инфракрасного излучения.
3. Способ по п. 2, где отверждение напечатанных областей осуществляют в каждом случае после формирования от 1 до 10 напечатанных слоев смеси конструкционного материала, предпочтительно от 3 до 8 напечатанных слоев.
4. Способ по любому из пп. 1–3, дополнительно включающий следующие стадии:
i) отверждение заготовки после завершения послойного формирования в печи или посредством микроволнового излучения и последующее
ii) удаление несвязанной смеси конструкционного материала из, по меньшей мере, частично отвержденной литейной формы.
5. Способ по любому из пп. 1–3, где огнеупорный основной формовочный материал содержит кварцевый, циркониевый или хромитовый песок, оливин, вермикулит, боксит, огнеупорную глину, стеклянные шарики, гранулированное стекло, полые микросферы из силиката алюминия и их смеси и предпочтительно состоит из более 50% по весу кварцевого песка в пересчете на огнеупорный основной формовочный материал.
6. Способ по любому из пп. 1–3, где более 80% по весу, предпочтительно более 90% по весу и особенно предпочтительно более 95% по весу смеси конструкционного материала представляет собой огнеупорный основной формовочный материал.
7. Способ по любому из пп. 1–3, где средний диаметр зерен огнеупорного основного формовочного материала, определенный путем ситового анализа, составляет от 50 до 600 мкм, предпочтительно от 80 до 300 мкм.
8. Способ по любому из пп. 1–3, где жидкое стекло, включающее растворитель/разбавитель, применяют в количестве от 0,5 до 7% по весу, предпочтительно от 0,75 до 6% по весу и особенно предпочтительно от 1 до 5,0% по весу в пересчете на основной формовочный материал.
9. Способ по любому из пп. 1–3, где неорганическое отверждающее средство для связующих на основе жидкого стекла добавляют к смеси конструкционного материала, при этом неорганическое отверждающее средство предпочтительно представляет собой фосфат.
10. Способ по п. 9, где доля отверждающего средства относительно связующего больше или равна 5 и меньше 25% по весу, предпочтительно больше или равна 8 и меньше 20% по весу, особенно предпочтительно больше или равна 10 и меньше 15% по весу.
11. Способ по п. 9, где применяют от 0,05 до 2% по весу неорганического отверждающего средства, предпочтительно от 0,1 до 1% по весу, особенно предпочтительно от 0,1 до 0,6% по весу, причем в каждом случае в пересчете на основной формовочный материал.
12. Способ по п. 1, где печать осуществляют с помощью печатающей головки с множеством сопел, при этом сопла предпочтительно являются отдельно выборочно управляемыми.
13. Способ по п. 12, где печатающая головка двигается по меньшей мере в одной плоскости под управлением компьютера, и сопла послойно наносят жидкое связующее.
14. Способ по п. 12 или 13, где печатающая головка представляет собой головку, печатающую по запросу, с технологией струйного напыления или с пьезоструйной технологией.
15. Способ по любому из пп. 1–3, 10–13, где по меньшей мере один фосфат растворим в воде по меньшей мере при 25°C и предпочтительно представляет собой фосфат щелочного металла, особенно предпочтительно полифосфат натрия или метафосфат натрия или оба.
16. Способ по любому из пп. 1–3, 10–13, где связующее содержит фосфаты, предпочтительно в молярном отношении P2O5/SiO2 (рассчитанном в виде P2O5 и относительно SiO2 в связующем), составляющем более 0,01 и менее 0,5.
17. Способ по любому из пп. 1–3, 10–13, где связующее содержит бораты, и предпочтительно молярное отношение B2O3/SiO2 (рассчитанное в виде B2O3 и SiO2 в связующем) составляет от 0,01 до 0,5.
18. Способ по любому из пп. 1–3, 10–13, где по меньшей мере один борат растворим в воде по меньшей мере при 25°C и предпочтительно представляет собой борат щелочного металла, особенно предпочтительно динатрия тетрабората декагидрат.
19. Форма или стержень, получаемые в соответствии с любым из пп. 1–18, для металлического литья, в частности, для чугунного, стального, медного или алюминиевого литья.
20. Связующее, содержащее:
- жидкое стекло с молярным отношением Na2O/M2O более 0,4, предпочтительно более 0,5, более предпочтительно более 0,6 и особенно предпочтительно более 0,7, и молярным модулем SiO2/M2O от более 1,4 до менее 2,8, предпочтительно от более 1,6 до менее 2,6, предпочтительно от более 1,8 до менее 2,5 и более предпочтительно от более 1,9 и менее 2,4,
- где в каждом случае M2O представляет собой сумму молярных количеств лития, натрия и калия, рассчитанных в виде оксида, в пересчете на аморфные силикаты щелочных металлов, оксиды щелочных металлов, гидроксиды щелочных металлов, фосфаты щелочных металлов и/или бораты щелочных металлов, содержащиеся в связующем; и
- где какие-либо составляющие в форме частиц в связующем, в случае наличия, характеризуются значением D90 менее 70 мкм;
- связующее содержит по меньшей мере один фосфат, или по меньшей мере один борат, или фосфат и борат; и
- связующее характеризуется динамической вязкостью при 25°C более 1 мПа·с и менее 25 мПа·с.
21. Связующее по п. 20, где содержание твердых веществ в связующем составляет от более 22 до менее 40% по весу, предпочтительно от более 24 до менее 38% по весу, предпочтительно от более 26 до менее 36% по весу, особенно предпочтительно от более 28 до менее 35% по весу.
22. Связующее по п. 20 или 21, где частицы в связующем, в случае наличия,
- характеризуются значением D90 менее 40 мкм, предпочтительно менее 30 мкм, особенно предпочтительно менее 25 мкм и более предпочтительно менее 20 мкм, и/или
- характеризуются значением D100 менее 250 мкм, предпочтительно менее 120 мкм, предпочтительно менее 50 мкм, более предпочтительно менее 40 мкм, особенно предпочтительно менее 35 мкм и более предпочтительно менее 30 мкм.
23. Связующее по п. 20 или 21, где по меньшей мере один фосфат растворим в воде по меньшей мере при 25°C, при этом он предпочтительно представляет собой фосфат щелочного металла, особенно предпочтительно полифосфат натрия или метафосфат натрия или оба.
24. Связующее по п. 20 или 21, где связующее содержит фосфаты, предпочтительно в молярном отношении P2O5/SiO2 (рассчитанном в виде P2O5 и относительно SiO2 в связующем), составляющем более 0,01 и менее 0,5.
25. Связующее по п. 20 или 21, где связующее содержит бораты, и предпочтительно молярное отношение B2O3/SiO2 (рассчитанное в виде B2O3 и SiO2 в связующем) составляет от 0,01 до 0,5.
26. Связующее по п. 20 или 21, где по меньшей мере один борат растворим в воде по меньшей мере при 25°C и предпочтительно представляет собой борат щелочного металла, особенно предпочтительно динатрия тетрабората декагидрат.
27. Связующее по п. 20 или 21, где связующее дополнительно содержит поверхностно-активные вещества, предпочтительно поверхностно-активные средства, в частности, в количестве от 0,01 до 4,0% по весу, предпочтительно от 0,1 до 3,0% по весу.
28. Способ по любому из пп. 1–3, 10–13, где связующее дополнительно определяют в соответствии с каким-либо из пп. 20–27.
