Смесь для изготовления литейных форм и стержней, отверждаемая продувкой воздухом в холодной оснастке

 

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ . ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, ОТВЕРЖДАЕМАЯ ПРОДУВКОЙ ВОЗДУХОМ В ХОЛОДНОЙ ОСНАСТКЕ с последующим доупрочнением тепловой сушкой вне оснастки, включающая огнеупорный зернистый материал, новолачное феноло-формальдегидное связующее, органический растворитель из класса спиртов и технологическую добавку, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества форм и стержней за счет повышения их прочности и уменьшения газотворности t при одновременном сокращении расхода связующего , смесь содержит в качестве технологической добавки 8-10%-ный водный раствор поливинилового спирта, а также углеводородный нефтяной растворитель при следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Новолачное фенолоформальдегидное связующее0 ,8-1,5 Органический растворитель из класса спиртов0,8-1,5 (Л 8-10%-ный водный раствор поливинилового спирта0,4-0,6 Углеводородный нефтяной растворитель0,2-0,4 Огнеупорный зернистый материал Остальное со Од о UD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 В 22 С 1/22

0,4-0,6

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3767008/22-02 (22) 05.06.84 (46) 07.12.85. Бюл. N 45 (71) Ордена Трудового Красного

Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промышленности (72) Д.С. Лемешко и Л.С. Суркова (53) 621.742 .4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 507390, кл. В 22 С 1/00, В 22 C 5/04, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 660771, кл. В 22 С 1/22, 1979, (54)(57) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ, ОТВЕРЛДАЕМАЯ ПРОДУВКОЙ ВОЗДУХОМ В ХОЛОДНОЙ

ОСНАСТКЕ с последующим доупрочнением тепловой сушкой вне оснастки, . включающая огнеупорный зернистый материал, новолачное феноло-формальдегидное связующее, органический растворитель из класса спиртов и технологическую добавку, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества форм и стержней за счет повышения их прочности и уменьшения газотворности при одновременном сокращении расхода связующего, смесь содержит в качестве технологической добавки 8-10Х-ный водный раствор поливинилового спирта, а также углеводородный нефтяной растворитель при следующем соотношении ингредиентов, мас . 7 :

Новолачное фенолоформальдегидное связующее 0,8-1,5

Органический раствос ритель из класса спиртов 0,8-1,5

8-107.-ный водный раствор поливинилового спирта

Углеводородный нефтяной растворитель 0,2-0,4

Огнеупорный зернистый материал

1 .11

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам смесей для литейных форм и стержней, отверждаемым продувкой воздуха в ненагреваемой оснастке с последующим доупрочнением тепловой сушкой вне оснастки,, и может быть использовано для изготовления стержней в автоматизированном или механизированном массовом и серийном производстве .

Цель изобретения — повышения качества форм и стержней за счет повышения их прочности и уменьшения .газотворности при одновременном сокра щении расхода связующего.

Сущность .изобретения заключается в следующем.

Для приготовления предлагаемой смеси используют в качестве огнеупорного наполнителя кварцевый песок марки К02 или К016. Кроме того, можно использовать также цирконовый концен рат, электрокорунд, дистенсиллиманит и другие огнеупорные материалы.

В качестве связующего используют

/ новолачную феноло-формальдегидную смолу одной иэ известных марок

СФП-011Л, СФП-012Л или СФП-015JI.

Органический растворитель выбирают иэ класса спиртов, например изо- пропиловый спирт, этиловый спирт и др.

Технологическими добавками служат поливиниловый спирт (ПВС), представляющий собой водорастворимый синтетический полимер, который используют в виде 8-10Х-ного водного раствора, и углеводородные нефтяные растворители — уайт-спирит или керосин.

Существенная роль ПВС в повышении прочности смеси предлагаемого состава проявляется во время нагре-. .вания термореактивного феноло-формальдегидного связующего, о чем свидетельствует высокая прочность стержней на разрыв.

Введение в состав смеси 8-10Х-ного водного раствора ПВС в количестве

0,4-0,6 мас.7 обеспечивает отсутствие у .стержней присущей большинству смесей хрупкости после продувки сжатым воздухом, что позволяет без. поломок извлекать стержни иэ оснастки и доотверждать в печи на "постели" иэ сухого песка без использования драйеров.

В процессе тепловой сушки ПВС ока. зывает воздействие на новолачную феноло-формальдегидную смолу, повышая

96097 2 ее влияние на возрастание прочности стержней после термоотверждения при весьма ограниченном количественном содержании последней в смеси (всего

0,8-1,5 мас.7).

С уменьшением содержания ПВС в смеси прочность смесей после продувки воздухом заметно снижается, при повышенном его содерясании прочность также снижается, что связано с избыточным количеством вносимой вместе с ПВС воды.

Выбор концентрации ПВС обуславливается следующим: указанный диапазон

10 концентраций ПВС обеспечивает наилучшее распределение его по зернам смеси, известно свойство безводного спирта, в частности изопропилового, интенсивно отнимать воду, что приво15 дит к переходу ПВС в более вязкое состояние. Поскольку в пересчете на сухое вещество в смеси содержится всего лишь 0,04-0,06 мас.7. ПВС, то из его. нитей образуется как бы сетчатый каркас, через отверстия которого испаряется органический растворитель. (вместе с поглощенной им водой) 20

25 дри продувке воздухом.

В предлагаемом составе углеводородный нефтяной растворитель вводят в сочетании с водным раствором ПВС и органическим растворителем, что обеспечивает наиболее равномерное распределение связующего па зернам песка,, а.также высокую текучесть и длительную живу.честь смеси.

При отсутствии нефтяных растворителей смесь становится вязкой, плохо уплотняется и прилипает к оснастке.

Вероятнее всего, что уайт-спирит или керосин выполняют в смеси роль своего рода поверхностно-активного вещества (ПАВ),которое располагается в виде очень тонкой пленки по45верх пленки смолы, покрывающей зерна песка в виде раствора, но сами не растворяют феноло-формальдегидную порошкообразную смолу. Кроме того, в сочетании с водорастворимой полимерной технологической добавкой (ПВС) нефтяные растворители повышают живучесть смеси до 2-3 сут в закры- . том объеме.

При низком содержании уайт-спирита (или керосина) имеет место прйлипаемость смеси к оснастке, а при высоком смесь теряет, прочность после продувки воздухом. На газотворную

1196097 способность смеси ни уайт-спирит, ни керосин влияния не оказывают,так как улетучиваются в процессе доотверждения при 260-270 С.

Уменьшение содержания феноло-формальдегидного связующего ниже нижнего предела ведет к снижению прочности, а увеличение сверх верхнего предела к росту гаэотворности.

При пониженном содержании в соста- 1б ве смеси органического растворителя иэ класса спиртов менее 0,87 прочность падает, а при содержании более

1,57 смесь сильно прилипает к оснастке и фактически действие добавки уайт-спирита или керосина становится неэффективным.

Введение в состав смеси 8-10Х-но-. го водного раствора ПВС в сочетании с углеводородным нефтяным раствори- 2б телем — уайт-спиритом или керосином совместно с новолачной феноло-формальдегидной смолой и органическим растворителем из класса спиртов позволяет получить высокие физико-меха- 25 нические свойства и избавиться от ряда существенных недостатков отпадает необходимость в сложной оснастке, использовании повышенного (не менее ЗЕ) количества феноло-форм30 альдегидной термореактивной смолы, уменьшается газотворность.

Смесь приготовляют следующим образом.

В бегуны или лопастной смеситель загружают и перемешивают огнеупорный З5 наполнитель со связующим, вводят органический растворитель, перемешивают 1-2 мин, затем вводят

8-10Х-ный водный раствор ПВС и перемешивают еще 1-2 мин, после чего вводят углеводородный нефтяной растворитель (уайт-спирит или керосин) и после 1-2 мин перемешивания готовую смесь используют.

Иэ приготовленной смеси изготавливают стержни одним иэ способов уплотнения: .пескострельным или вибропрессовым. В .перфорированном стержневом ящике уплотненную смесь продувают сжатым воздухом, прошедшим через влагомаслоотделитель. Воздух подают под давлением 0,5-1,0 кгс/см в течение от 15 — 20 до 120-180 с.в зависимости от толщины стержней. При использовании подогретого до 60-90 С воздуха время продувки формы состав ляет от 5-8 до 20-30 с.

После продувки воздухом стержни имеют прочность на разрыв от 0,9 до

1,2-1,4 кгс/см, что позволяет извлекать их иэ оснастки без поломок и укладывать на плоские сушильные плиты с песчаной подсыпкой под части, стержня, висящие над плитой. При

; этом специальных фигурных сушиль . ых плит (драйеров)не требуется . После-.. дующую сушку проводят при 260-270 С в течение 10-15 мин. Прочность стержней на разрыв (по сухому) составляет в диапазоне от 18-20 до 40-43 кгс/см при газотворности 4,4 — 6,9 см /г.

Образцы для испытаний физико-механических свойств из полученных составов смесей, прйведенных в табл. 1, получают. предварительной продувкой в течение 30 с сжатым воздухом при давлении 0 5-0,6 кгс/см, а затем отверждением в электропечи при 260270 С в течение 15 мин.

Результаты физико-механических испытаний смесей приведены в табл.2.

Из данных табл. 2 следует, что предлагаемая смесь обладает повышенным качеством, что выражается в повышенных показателях прочности образцов и уменьшенной газотворности при одновременно достигаемом сокращении расхода связующего (фенолоформальдегидной смолы).

Только за счет уменьшения фенолоформальдегидной смолы стоимость 1 т смеси снижается в сравнении с известным составом на 22-23 руб, а брак по вине газотворности устраняется полностью, что особенно важно при изготовлении ленточных стрежней с ограниченным количеством и площадью знаков, через которые может удаляться газ ю при выгорании связующего после заливки форм металлом.

Ь

Таблица 1

2196097

Ингредиенты

Кварцевый песок

Циркон зернистый

97,5 97,4 97,3

СФП-01 5JI

Спирт этиловый

1,2 1,2. 2,2 изопропиловый

Водный раствор ПВС

SX-ный

10Х-ный

Уайт-спирит

Керосин

Стеарат каль ия

Продолжение табл. 1

Ингредиенты

11 12

Кварцевый песок

97 4

1,2 1 2 40

1,3 0,9 1,3.СФП-015JI

Спирт этиловый

0,6

2,2

0,5 0,6

0,5 0,5 0,4 0,5 0,6

0,3 0,4 0,3 0,3 0,3

0,4 0,4 0,4

0,4 — 0,2

10Х-ный

Уайт-спирит

0,3 0,3

0,3 О, 2

Керосин

Стеарат кальция

1,0 феноло-формальдегидная смола

СФП-011Л

Циркон зернистый

Феноло-формальдегидная смола

СФП-01 1Л. изопропиловый

Водный раствор ПВС

SX-ный

Содержание ингредиентов, мас.Х в смеси

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

97 0 96 5 97 0 96 5 96 9

1»0 1»3 1»5 0»8 0»9 1»0 1»2 1»2 1»2 1»2

1,0 1,0 1,0 1,0 1,2 1,5 1,2

0,5 0,5 0,5 0,4 0,4 0,4 0,5 0»5 0»5 0»5

0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2

Содержание ингредиентов, мас.7. в смеси

t 3 !14 :15 16 17 18 19 20

96»8 96»7 97»2 96,8 96,7 96,7 — 96,7 96,6 96,5 .92,8

1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 I

1»2 1»2 1»2 1»2 1 ° 2 1»2 1»0 0»6 1,4. 1,4

1196097

Таблица 2

Показатели для смеси

Свойства .

Прочность, кгс/см2,, на сжатие в сыром состоянии 0,03 на разрыв после продувки возду-. 0,9хом 1,0

1,2- . 1,1- 1,2- 1,31,3 1,2 1,3 1;4

1, 11,2

1,0- 1 1l,1 1,2.

1,2- 0,9° 1,0 на разрыв после доотверждения тепловой сушкой

28,0 36,0 40,6 32,4 38,2 42,8 35,5 34,6 40,8 28,8

180 180 174 182 174 . 170 182 180 174 180

Газопроницае.— мость, ед;

Оэ10 Оэ08 Оэ05 0 09 Ою04 Оэ04 0109 Оэ09 Оэ04 0,12

5,6,Продолжение табл; 2.

Свойства

Показатели для смеси

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ° известной

Прочность,кгс/cM : на сжатие в сыром состоянии 0,04 0,04 0,03 0,04 0,04 0,03 О;01 0,02 0,01 0,01 0,11-0,12 на разрыв после продувки возду-1,1- 1,2- 1,0 хом 1, 2 1,3

1,1- 1,1-,1,1- 1,2- 1,3- 1,1- 1,11,2 1, 2 1,3 1,4 1,4 1,2 1,2 на разрыв после доотверждения тепловой сушкой 34 ° 8 Збэб 26 6 35эО 36 ° О Збэ2 35эО 35э8 28 ° 6 28 ° 6 32эб

Газопроницаемость, ед.

180 174 180 180 180 180 182 178 180 180 164

0,09 0,07 0,09 0,09 0,09 0,,09 0,08 0,08 0,09 0,09 0,12

Осыпаемость, 7

Газотворность, смэ /r

55 55 55 55 56 52 51 55 54 54 195

Редактор Н. Гунько

Заказ 7504/9

Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Осынаемость, 7.

Газотворность, см /г

1 ТЧ 1T I 1Т 0,04 0,05 О ° 03 0 ° 04 0,04 0,03 0,04 0,05 О ° 03

6,0 6,9 4,4 4,4 4,5 5,4 5,4 5,5 5,5

Составитель С. Тепляков

Техред Т.Дубинках Корректор И. Эрдейи