Смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагреваемой оснастке

 

1. СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ В НАГРЕВАЕМОЙ ОСНАСТКЕ, включающая огнеупорный наполнитель, новолдЧную и резольную фенолоформальдегидные смолы и антифрикционную добавку, отлич ающая ся тем, что, с целью сокращения продолжительности отверждения и снижения склонности оболочковых форм и стержней к отслаиванию , а также повьшения их прочности в горячем состоянии, смесь содержит в качестве новолачной фенолоформальдегидной смолы олигомер с lUHsii ; « ЛЛТКЗ) ; i ,K;tavi i ik«iJ iOIi 4 молекулярной массой 300-500, модифицированный смесью карбоновой кислоты жирного ряда и ароматической сульфокислоты , взятых в массовом соотношении

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 3(ю В 22 С 1 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,1-0,9. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ CCCF

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3566051/22-02 (22),24.03.83 (46) 07.05.84. Бюл. У 17 (72) Л.И.Просекова, Л.P.Âèí, С.И.Радченко, Э.Ф.Шатрова, Г.И.Козлова и В.В.Выборных (53) 621.742.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

II 660771, кл. В 22 С 1/22, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке II- 3215459/22-02, кл. В 22 С 1/22, 1981.

3. Патент Японии 1(* 53-75294, кл. В 22 С 1/22, В 22 С 1/16, опублик. 1978. (54)(57) I. СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЛИТЕЙНЫХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

В НАГРЕВАЕМОЙ ОСНАСТКЕ, включающая огнеупорный наполнитель, новолачную и резолвную фенолоформальдегидные смолы и антифрикционную добавку, отличающаяся тем, что, с целью сокращения продолжительности отверждения и снижения склонности оболочковых форм и стержней к отслаиванию, а также повышения их прочности в горячем состоянии, смесь содержит в качестве новолачной фенолоформальдегидной смолы олигомер с молекулярной массой 300-500, модифицированный смесью карбоновой кисло ты жирного ряда и ароматической сульфокислоты, взятых в массовом соотношении(3-20):1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.7:

Новолачная фенолоформальдегидная смола в виде олигомера с молекулярной массой

300-500, модифицированного смесью карбоновой кислоты жирного ряда и ароматической сульфокислоты, взятых в массовом соотношении (3-203:1 1,5-4,2

Резольная фенолофор мальдегидная смола 0,2-1,8

Антифрикционная добавка

Огнеупорный наполнитель Остальное

2. Смесь по п.1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что в качестве антифрикционной добавки она содержит водно-восковую дисперсию с содержанием воска по сухому остатку 4044 мас.X.

482 2 низкие вследствие высокого содержания резольной смолы. Увеличить содержание новолачной смолы не представляется возможным, поскольку отверждение новолака в этой композиции происходит за счет метилольных групп реэольной смолы, и при увеличении количества новолака получается неотвержденная смоляная композиция. Смесь характеризуется также низкой скоростью отверждения, вследствие чего технологический цикл отверждения-оболоч« ковых форм является продолжительным., Низкая скорость отверждения оболочковых форм и стержней вызывает при их изготовлении. повышенный брак изза отслаивания в момент удаления излишков неотвердевшей смеси.

Целью изобретения является сокращение продолжительности отверждения и снижение склонности оболочковых форм и стержней к отслаиванию, а так же повьппение их прочности в горячем состоянии.

0,9

2,!

0,1-0,5

0,21,8

Антифрикционная добавка

0,1—

0,9

Огнеупорный напол-, нитель

Ост аль ное

1 1090

Изобретение относится к литейному производству и касается смесей на основе фенолоформальдегидных смол, предназначенных для изготовления оболочковых форм и стержней в нагреваемой оснастке.

Известна смесь, содержащая в сво" ем составе огнеупорный наполнитель, новолачную фенолоформальдегидную смолу совместно с уротропином и технологические добавки, причем связующее используется в виде раствора . в ;>рг"ническом растворителе !.1 1.

При заливке металла в формы из указанной смеси вьделяетс в болыпое количество азотсодержащих летучих веществ, образующихся в результате термоокислительной деструкции,уротропина, что приводит к образованию в отливках ситовидной пористости.

Известна также смесь, содержащая огнеупорный наполнитель, новолачную и резольную фенолоформальдегидную смолы, водно-восковую дисперсию и уротропин f2 3.

В качестве отвердителя в составе данной смеси также используется уротропин, поэтому задача ликвидации вредного вьделения азотсодержащих веществ при заливке форм метал.лом не решается. Исключить уротропин из состава этой смеси не представляется возможным, ибо при этом резко ухудшаются прочностные характеристики смеси в горячем состоянии.

Наиболее близкой к изобретению З5по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагреваемой оснаст= ке (3 3, содержащая огнеупорный напол-40 нитель, новолачную и резольную фенолоформальдегидные смолы и антифрикционную добавку в виде стеарата капь ция при следующем соотношении компонентов, мас.7.: 45

Новолачная смола

Резольная смола

Стеарат кальция

Огнеупорный наполнитель Остальное 50

В смеси (Э 1 массовое соотношение между резольной и новолачной смолами составляет 70:30. При заливке металла в формы, изготовленные на основе этой смеси, отсутствуют выделения 55 . азотсодержащих летучих веществ.

Однако прочностные характеристики данной смеси в горячем состоянии

Для достижения поставленной цели смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагреваемой оснастке, включающая огнеупорный наполнитель, новолачную и резольную фенолоформальдегидные смолы и антифрикционную добавку, содержит в качестве новолачиой фенолоформальдегидной смолы олигомер с молекулярной массой 300-500, модифицированной смесью карбоновой кислоты жирного ряда и ароматической сульфокислоты, взятых в массовом соотношении (3-20):1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.Х:

Новолачная фенолофориальдегидная смола в виде олигомера с молекулярной массой 300-500, модифицированного смесью карбоновой кислоты жирного ряда и ароматической сульфокислоты, взятых в массовом соотношении (3-20):! 1 54,2.

Резольная фенолоформальдегидная смола

3 1090

В качестве антифрикционной добавки смесь содержит водно-восковую дисперсию с содержанием воска по сухому остатку 40-44 мас. .

Введение в смесь новолачной смолы

5 с. отмеченными особенностями позволяет вследствие ее высокой реакционной способности повысить содержание резольной смолы в составе смеси и реализовать такие условия соотверждения новолачной и резольной смол, при которых из-за совокупного действия механизмов термического и кислотного отверждения формируется уплотненная сетка пространственного полимера.

Поэтому предлагаемая смесь обладает вьн окими прочностными свойствами в горячем состоянии без применения уротропина в составе плакированной смеси. При этом газотворность смеси снижается и, соответственно, качество поверхности отливок улучшается за счет ликвидации. брака по ситовид .» ной пористости. Шаровые пробы, изготовленные из этих смесей, содержат в поверхностном слое азот на уровне прототипа.

Повышенная реакционная способность новолачной смолы обеспечивает быстрое отверждение и одинаковую прочность оболочковой формы по сечению, прн этом склонность оболочковой формы к отслаиванию нри удалении излишков смеси значительно уменьшается.

Необходимые свойства смеси могут быть достигнуты лишь при модификации новолачной смолы карбоновой кис- лотой жирного ряда и ароматической сульфокислотой в совокупности при их упомянутом весовом соотношении. B качестве карбоновой кислоты жирного ряда могут быть использованы адипиновая, салициловая, янтарная, глутара-. вая, антроннловая фенилатраниловая, сульфаниловая, малеиновая, 3-оксибен-, " зойная и другие кислоты, которые характеризуются введением дополнительно к одной карбокснльной группе полярной функциональной группы (-МН, -ОН, -СООН).В качестве ароматиче.ской сульфокислоты могут быть исполь. зованы бензосульфокислота, П-толуолсульфокислота и другие..

Новолачная смола с молекулярной массой менее 300 слеживается при транспортировке и хранении, что вызывает необходимость введения дополнительной стадии дробления перед

482 4 ее употреблением. Смола с молекулярной массой более 500 имеет высокую вязкость, в связи с чем плохо распределяется по поверхности зерен песка, что требует повьппенного расхода для обеспечения требуемых прочностных показателей смеси.

При массовом соотношенйи карбоновой кислоты жирного ряда и ароматиче ской сульфокислоты более 20:1 процесс поликонденсации фенола с формальдегидом приводит к образованию смолы с молекулярной массой более 500.

При массовом соотношении карбоновой кислоты жирного ряда и ароматической сульфокнслоты менее 3:1 при пол .конденсации фенола с формальде- . гидом образуется смола с молекуляр.ной массой менее 300, которая обладает малой реакционной способностью вследствие чего прочностные характеристики смеси низкие.

При содержании новолака в смеси менее 1,5% прочностные характеристики смеси и скорость ее отверждения низкие, следствием чего является повышенный брак из-за отслаивания в момент удаления излишков неотвердевшей смеси. При содержании новолака в смеси более 4,? резольная смола перестает выступать в роли отверждающего.агента по отношению к новолаку, и смесь становится непригодной для использования.

Водно-восковая дисперсия с содержанием воска по сухому остатку

40-44 мас.%, используемая в качестве антифрикционной добавки, препятствует слеживаемости и комкуемости плакированной смеси прн хранении и улучшает ее сыпучесть.

Новолачную фенолоформальдегидную смолу, применяемую в предлагаемой смеси, получают следующим образом.

В трехгорлую колбу, снабженную мешалкой, загружают в требуемом количестве фенол, формальдегид в ви, —, де 37%-ного водного раствора, карбоновую кислоту и соляную кислоту в виде 7,25 -ного водного раствора.

Реакционную смесь нагревают до кипения, выдерживают при температуре кипения 40-60 мин, вводят требуемое количество сульфокислоты, затем охлаждают до 80 С и проводят вакуумсушку до температуры каплепадения

75-95 С. Предлагаемый способ обеспечивает получение новолачной смолы с молекулярной массой 300-500.

Плакированную смесь получают следующим образом.

Песок,,нагретый до 150 С, смешивают в смесителе с новолачной смолой в течение 30-60 с, затем аобав.ляют жидкую резольную смолу, перемешивают 15 с. Затеи вводят водно восковую дисперсию и продолжают перемешивание, пока смесь не станет сыпучей. Общий цикл плакирования дли 10 тся 3 мин. .Составы плакированных смесей приведены в табл.1.

Технологические свойства плакированных смесей 1-4 приведены в табл.2 15

Из данных табл.2 следует, что использование в составе плакированной смеси новолачной смолы, модифици1090482

Т а б л и ц а 1

Содержание, мас.7., в смесях

Ингредиенты

4 (прототип ) Кварцевый песок

Об 2КО16А

93,75 95,39 96,60 96,50

4,20

300

400 3,50

1,50

500

Резольная фенолоформальдегидная смола марки СФЖ-3032

1,80 2,10

1,55 0,21

Немодифицированная новолачная фенолоформальдегидная смола

0,90

0,50 0,90

0,10

0,50

Стеарат кальция

Новолачная фенолоформальдегидная смола (модифицирована смесью кислот) с молекулярной массой

Водно-восковая дисперсия рованной смесью карбоновой кислоты жирного ряда и ароматической сульфокислоты в весовом отношении 3:l

20:1 в комбинации с резольной смолой и при оптимальном соотношении компо-. нентов позволяет получить более бла гоприятный комплекс свойств плакированной,смеси по сравнению с прототипом: прочность в горячем состоянии увеличивается в 1,3-2,2 раза, усилие отслаивания увеличивается в 2,8-7,3 раза, продолжительность технологического цикла отверждения оболочки со-. кращается в 1,4-1,5 раза, качество поверхности отливок не ухудшается.

Ожидаемый экономический эффект сос-. тавляет 5,3 руб. на 1 т годного литья!

090482

Таблица 2

Свойства

Смеси

4 (прототип ) 3

Прочность при растяжении в горячем состоянии, мПа 2,9

2,3

1,7 1,3

Усилие отслаивания (усилие отрыва неотвердевшей оболочки ), мПа 0,22

0,17 0,08 0,03

Толщина сформировавшейся за 15с оболочки, мм 7,3

6,8 5,0

6,1

0,02 О, 03

0,03 0,02

Редактор M.Ïåòðoâà

Заказ 2987/11 Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий !

13035, Москва, Ж-35., Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

Содержание азота в поверхностном слое технологической пробы, 7.

Сеставитель С.Тепляков

Техред О.Неже Корректор И.Муска