Смесь для изготовления водорастворимых стержней и моделей

 

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ СТЕРЖНЕЙ И МОДЕЛЕЙ,включающая техническую мочевину и технологическую добавку, отличающая с я тем, что, с целью улучшения качества стержней и моделей путем повьаиения прочности, снижения хрупкости и гигроскопичности, расширения температурного интервала заливки и получения мелкозернистой структуры, смесь в качестве технологической добавки содержит 1-2%-ный раствор поливинилового спирта в глицерине при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Техническая мочевина 90-98 1-2%-ный раствор поливинилового спирта в глицерине2,0-10,0

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) В 22 С. 7/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н aBTOPQKOMV CBNpEl%llhQTBY

ФСФ . 4 - ъ "ъве ° я

90-98

2,0-10,0 (21) 3561205/22-02 (22) 10.03.83 (46) 30 07 84, Бюл, В. 28 (72) Г.Б.Топорищева, Г.П.Барышников и И.П.Малкин . (53) .621.742 ° 4 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

9 505496, кл. В 22 С 7/02, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР

Р 541570, кл, В 22 С 7/02, 1977, З.Авторское свидетельство СССР

Р 532453, кл. В 22 С 7/02, 1977

4.Авторское свидетельство СССР

9 835596, кл. В 22 С 7/02, 1979 °

5.Авторское свидетельство СССР

В 759202, кл. В 22 С 7/02, 1978 °

6.Авторское свидетельство СССР

9 329949, кл В 22 С 7/02, 1972 °

„.Su„„1105271 А (54)(57) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ СТЕРЖНЕИ И МОДЕЛЕЙ включающая техническую мочевину и технологическую добавку, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества стержней и моделей путем повышения прочности, снижения хрупкости и гигроскопичности, расширения температурного интервала заливки и получения мелкозернистой структуры, смесь в качестве технологической добавки содержит 1-2%-ный раствор поливинилового спирта в глицерине при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

Техническая мочевина

1-2%-ный раствор поливинилового спирта в глицерине

1105271

Изобретение относится к литейному производству, в частности к смесям, используемым для изготовления стержней и моделей, Основой в водорастворимых композициях является техническая мочевина, и они содержат в качестве технологических добавок различные органические и неорганические вещества: сульфат аммония, поливиниловый спирт и салициловую кислоту (13, хлорис- (0 тый натрий и полистирол f23 смесь сульфата магния и натриевой соли(33.

Однако, данные композиции имеют невысокие показатели пластических свойств (хрупкость не выше 10-12 см)>)5 высокую влагопоглощаемость (не менее 5 мас.-) избыточную .насыщенность газовыми включениями и невысокую чистоту поверхности готовых стержней и моделей, высокую температуру заливки (не менее 130 C) и малый интервал заливки (не более 1015 С). Это не позволяет использовать данные композиции при изготовлении сложных по конфигурации иэделий: с тонкими стенками, с отверстиями, с большим перепадом толщин, ребрами и т.д.

Известна водорастворимая смесь с кремнеорганической гидрофобной жидкостью (4, и пентаэритритом L5 j.

Эти смеси используются для изготовления стержней и моделей методом прессования при 140-130 С на прессующих устройствах, Поливиниловый спирт вводится в порошкообразном З5 .виде в качестве наполнителя, так.как он практически не растворяется ни в мочевине, ни в одном из ингредиентов смеси.

Введение поливинилового спирта 4р в порошке приводит к получению неоднородной композиции со взвешенными частицами поливинилового спирта в ней, а введение водного раствора поливинилового спирта усложняет технологический процесс заливки расплавленной композиции, так как наличие дополнительной воды приводит к выплескам композиции, появлению трещин после кристаллизации, газовых раковин и пористости.

Наиболее близкой к предлагаемой является смесь, включающая в качестве основы мочевину техническую и поливиниловый спирт в количестве 15 мас.Ъ и воду в количестве 2

20 мас.Ъ (6).

Однако известный состав имеет высокую хрупкость (10-12 см, в условных единицах), что влечет за собой большой .технологический отход 6() стержней по трещинам, сколам и зна.чительную влагопоглощаемость (4,3 мас.Ъ по привесу),невысокую прочность на изгиб — 70,5 кг/см, вы2 сокую твердость 4,14 кг/см,что в сочетании с высокой хрупкостью говорит о недостаточной пластичности композиции °

Недостатком композиции является также узкий интервал темиератур заливки композиции (120-130 С), что усложняет технологический процесс изготовления изделий.

Цель изобретения — улучшение качества стержней и моделей путем повышения прочности, снижения хрупкости и гигроскопичности, расширения температурного интервала заливки и получения мелкозернистой структуры.

Поставленная цель достигается тем, что смесь для изготовления водорастворимых стержней и моделей, включающая техническую мочевину и технологическую добавку, в качестве технологической добавки содержит 12Ъ-ный раствор поливинилового спирта в глицерине при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ъ:

Техническая мочевина 90,0-98,0

1-2Ъ-ный раствор поливинилового спирта в глицерине 2,0-10,0

Предлагаемую смесь изготавливают следующим образом.

Пример 1. Поливиниловый спирт в количестве 50 г загружают в стеклянную колбу из термостойкого стекла и заливают Q 5 л глицерина. После тщательного перемешивания содержимое колбы нагревают на электроплите до 110+20 С и поддерживают эту температуру, периодически перемешивают композицию до полного растворения поливинилового спирта и получения одного вязкого раствора. Полученный раствор сразу же готов к применению.

Для приготовления композиции берут 980 r технической мочевины, предварительно просушенной в течение 5-6 ч в сушильном шкафу при 95+

10 С и загружают ее в лабораторный термастат. Постепенно повышают тем-, пературу до полного расплавления мочевины (Т „„=-126 С), но не перегревают выше 130+5 С. После этого вводят приготовленный связующий раствор и перемешивают композицию в течение 1-2 мин. Для заливки изделий и образцов охлаждают композицию до

115+5 С и заливают ее в специальные формы. Для определения физико-меха- . нических и технологических свойств заливают образцы различных размеров: на прочность на изгиб (размер образца 10 15-100 мм), на твердость (ф 5 мм, h= 12 мм), на хрупкость (ф 6 мм, 1 =60 мм). Для оценки влагопоглощаемости и скорости растворения готовят образцы сечением 30 20 мм и длиной 200 мм со средним весом

100 г. Испытания на прочность на раэрыв1105271 ной машине РМУ-О-О, 05-001М проводят по стандартным методикам, испытания на твердость на твердомере Мелентьева при постоянной нагрузке 5 кг. Хрупкость проверяют в специальном приспособлении по методике чешского стандарта. Испытания состоят в том, что определяют высоту, с которой образец (часть блока) может упасть свободно без разрушений, трещин, сколов. Влагопоглощаемость проверяют путем сравнительного взвешивания образцов композиции через 30 мин и 24 ч после выдержки их в эксикаторе с известной влажностью. Скорость растворения проверяют по времени растворения образцов с известной массой в ванне с водой (Т.воды=

25 5 С) . Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример ы 2-3. Опыты проводят аналогично примеру 1> но варьируют количество связующего. Для примера 2 температура заливки 110+10 С, для примера 3 — 90+10 С. Результаты опытов приведейы в таблице.

Пример 4.(контрольный) .Опыт проводят аналогично примеру l варьируют количество связующего, но в более широких пределах, для установления оптимальных границ ингредиен5 тов.

Пример 5.(контрольный) ° Опыт установления положительного эффекта введения органического водорастворимого связующего l-2Ъ-ного раствора поливинилового спирта в глицерине проводят контрольный опыт с технической мочевиной. Для этого расплавляют мочевину в термостате аналогично примеру 1 и разливают ее в формы при 130+10 С. Результаты контрольных опытов приведены в таблице.

Пример б (по прототипу) °

Опыт проводят аналогично примеру 1, но используют в качестве связующего водный раствор поливинилового спир20 та 20Ú-ной концентрации. Кроме того, вводят хлористый кальций и из полученной композиции готовят образцы.

Составы смесей и результаты испытаний приведены в таблице.

1105271

Ф

I! о

О м1 е ео

Е <ь

Р3

Ф !! о !

» к о ! а

СЧ

+1 о г х»»ъ

Cu D л

1Ч х

h a»l

an D с «

СЧ "

»ч ь с,» Ч х

° ФИ с с оь (Ч с аь е с ь

t ь! и г с с

Оь о с н

»Ч о с ч

CO г с ь

Ch с о

О с

fvl

° !»

РЪ с

ГМ

СЧ

Ч» с

<Ч

D с

Ю с

Е«а ь с

Г«»

»«Ъ с

4Ч о

»" « Ф с

Ch г

° !» с

Ch ь с

»Г»

Ch ч

6) CO ч

Ю ч

СЧ

C«I (Ч

<Ч

D

СЧ

С»

an

1 аА л

an

I ь

Ю

CCI с

Ch ю ао

Ch с

° с

» с о

Ch о с о

an о с ь

4Ч о

D о

Ф ь о

Ch е-» о о

В сЧ

I !«L

3 ь

Ul

Ul

° ч

Ф

3 «!" .3

Р, ФН О О М ь

an

I ь й, ck хи!«!

I I

III O

Ы !»М

Ф 31! оее

О mICX уор

»б 01&4 ФФ

It% ° .Ю1 ФЫ Î р

@и е о

e ° e a ° os

a»laa,ì!»Ià еое

IC O Е М O O a»» e O Щ ой30е 2аыctao

»Ч

+»

D л

"Ь х л

Р4

1105271

tC

ЮФММЙ

1 л ч оо с с оо а

Ю ОЪ оо с оо и

+a с0 л

+ о фс

М Ю оо л сч " мю ео сл ч "

Рч an с с оо

an a с с оо аО

1с с

Р1

МЪ л с чР о с

Р3 с

Ю а с о

1 с

М л

I о л о с

D сч

D с

М1

D л л

1с л an

1 1Ч аО

49 A о 3 йе аа

О йХ и о

М

D сч I

Й 9 с g Ц ййайе

Ig l йее

О 1-1а

1 I $3I 1 1 glC о

<се л

1 о сч

1105271

Составитель И.Куницкая

Редактор Л.Пчелинская Техред С.Мигунова Корректор М.демчик

Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Заказ 5428/7

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

Как видно из таблицы, повышение прочности на изгиб, уменьшение хрупкости и твердости может быть достигнуто использованием композиции на основе мочевины с введением 2

l0 мас.о отехнологической добавки 12Ъ-ного раствора поливинилового спирта в глицерине (примеры 1-3) .

При этом очевидна тенденция снижения прочности на изгиб по мере увеличения количества связующего и уменьшения твердости композиции.

Так в примере 4 при увеличении связующего в два раза по отношению к примеру 3 резко снижается прочность, уменьшается твердость, но повышается влагопоглощаемость и снижается скорость растворения, Положительным фактором в данном составе является достаточно широкий интервал темпера тур заливки композиции, причем в интервале температур 75-95 С возможен переход из жидкого в пастообразное состояние, т.е, возможно изготовление изделий также методом прессования. Использование раствора поливинилового спирта в глицерине заметно влияет на пластические свойства композиции. Так с увеличением связующего до 10 мас.% позволяет значительно уменьшить хрупкость композиции (пример 3), но введение его в больших пределах приводит к резкому повышению хрупкости в результате изменения структурных связей в затвердевшей композиции. Отсутствие связи в композиции приводит не только к повышению хрупкости композиции, но и к уменьшению температурного интервала заливки до 120-140 С, что приводит к образованию дендритной структуры затвердевшей композиции, ухудшению качества поверхности, а также к значительной влагопоглощаемости изделий (пример 5) . Скорость растворения при введении добавки связующего в пределах 2-10 мас.% значительно не меняется, Она неудовлетворительна только при введении большего количества связующего,т.е. свыше 10 мас.Ъ (пример 4) .

Предлагаемая водорастворимая смесь позволяет получать разнообразные сложные по конфигурации стержни

10 и модели для литья по выплавляемым моделям. Стержни и модели из этой смеси имеют высокую прочность и твердость, обладают достаточной скоростью растворения, пониженной хрупкостью, характеризуются однородной мелкозернистой структурой и невысокой влагопоглощаемостью. Кроме того, упрощен технологический процесс их изготовления, уменьшено количество компонентов композиции, увеличен срок хранения готовых изделий. Благодаря возможности заливки стержней и моделей при более низких температурах (90-120 С) получают не только более качественные изделия, но и значительно снижена токсичность композиции и обеспечена безопасность технологического процесса.

Реализация изобретения позволяет получить более качественную водорастворимую композицию с высокими физико-механическими и технологическими свойствами путем исключения из композиций свободной воды для изготовления стержней и моделей в ряде отраслей промышленности, снизить трудоемкость изготовления деталей литьем по выплавляемым моделям по сравнению с механообработкой в среднем на 20 н/ч на каждой детали, увеличить срок хранения (формоустойчивость) стержней и моделей с 1 до

10 дней.