О жидком стекле

Использование быстротвердеющих смесей на жидком стекле (водном щелочном растворе силикатов натрия), отверждаемых продувкой углекислым газом (СО₂-процесс), а также двухкальциевыми силикатами (феррохромовым шлаком и нефелиновым шламом) в десятки раз ускорило процессы твердения стержней и форм. Отказ от тепловой сушки высвободил производственные площади из-под стационарных сушильных печей. Стал ненужным транспорт форм и стержней в сушильные печи и из них к местам сборки. Жидкие самотвердеющие смеси позволили отказаться от трудоемкого ручного или машинного уплотнения. Формообразование было сведено к заливке жидкой смеси в модельную оснастку.

Совокупным итогом внедрения революционной технологии стали: сокращение в 1,3 - 1,5 раза цикла изготовления отливки; 25%-ое увеличение производительности и валового выпуска стержней и форм; резкое снижение трудоемкости формовки и себестоимости отливки в мелкосерийном и единичном производстве; значительное снижение, а в ряде случаев полное устранение брака литья из-за засоров и намывов из некачественных форм и стержней.

Одновременно были полностью устранены такие неблагоприятные производственные факторы как шум, вибрация, пылеобразование, газовыделение, свойственные традиционным методам получения стержней и форм.

Тем не менее, технология не свободна от недостатков, главные из которых связаны с химической природой силиката натрия. При 793 ⁰С он расплавляется и спекается с кремнеземным наполнителем. Спекшиеся смеси обладают прочностью, в несколько раз превышающей исходную. В стержнях и зажимаемых частях отливок они превращается в монолитную камнеобразную массу, выбить которую зачастую невозможно. Также высокая реакционная способность жидкого стекла способствует короблению стержней и форм и образованию химического и термического пригаров.

Выбивка, а также очистка отливки от пригара являются наиболее трудоемкими операциями. Полностью очистные операции составляют до 40% общей трудоемкости. Увеличившаяся за счет революционной технологии холодного твердения производительность труда оказалась остановленной выбивными и очистными работами. Улучшение условий труда было встречено образованием большого количества пыли при выбивке. Уже в 1965 году производители отливок в Англии и США начали отказываться от CO₂-процесса, ссылаясь на затруднение с выбивкой.

Позже  возможности использования жидкого стекла были расширены. Кроме CO₂-процесса и двухкальциевых силикатов, ХТС на жидком стекле отверждались жидкими отвердителями сложноэфирного ряда (ацетаты глицерина и этиленгликоля). Их использование обеспечивает существенные технологические преимущества по сравнению с порошковыми: удобство хранения, доставки и подачи, уменьшение расхода жидкого стекла, улучшение физико-технических показателей форм и т. д. Одним из главных преимуществ является улучшенная выбиваемость по сравнению с другими жидкостекольными смесями. Кроме того они обеспечивают достижение благоприятных условий охраны труда и окружающей среды. Однако область их применения ограничена повышенной хрупкостью форм и стержней. Таким образом, жидкостекольные смеси не смогли полностью заменить песчано-глинистые.

Тем не менее, жидкое стекло по-прежнему занимает достойное место среди связующих литейных форм и стержней. К его бесспорным преимуществам относятся доступность, низкая стоимость и соответствие требованиям охраны труда и окружающей среды. Вопросы же затрудненных очистных операций решаются использованием специальных добавок. Однако предпринимались и иные попытки преодоления недостатков жидкого стекла через использование других неорганических материалов и процессов.

Неорганические материалы и процессы