Разделительное покрытие для модельной оснастки
Владельцы патента RU 2450887:
Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области литейного производства. Разделительное покрытие содержит нефтяную основу в виде индустриального масла, антифрикционную добавку и полиэтилсилоксановую жидкость ПЭС при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: нефтяная основа 5-75, антифрикционная добавка 2-15, полиэтилсилоксановая жидкость (ПЭС) 20-40. Обеспечивается повышение противопригарных свойств покрытия, улучшение чистоты поверхности отливок. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам разделительных покрытий для модельной оснастки.
Широко известны разделительные покрытия для модельной оснастки на нефтяной основе.
Например, известен следующий состав разделительного покрытия, (мас.ч.): нефтяная основа 85-95 и технологическая добавка 5-15, включающая олеиновую кислоту в количестве 2-5 мас.ч.
(Патент RU №2198762, МПК B22С 3/00, публикация 1988 г. БИ №4.)
Недостатком данного разделительного покрытия является высокая температура застывания олеиновой кислоты +15°С, в связи с чем при отрицательной температуре возможно ее выпадение в осадок.
Известны также технические решения, касающиеся составов разделительных покрытий, с использованием эффекта выделения «блестящего углерода», например разделительное покрытие для модельной оснастки следующего состава, мас.ч.:
| 1. Масло регенерированное | 60-70 |
| 2. Кубовые остатки от переработки | |
| синтетических жирных кислот «КО», «УСК-1» | 25-30 |
| 3. Флотогудрон | 5-10 |
(Евразийский патент №009228, МПК В22С 3/00, публикация 2007 г.)
Данное покрытие, которое наносится на модельную оснастку, переходит в процессе уплотнения формовочной смеси в поверхностный слой формы и при заливке формы металлом оно сгорает с выделением «блестящего углерода».
Однако это покрытие имеет ограниченную область применения, т.к. на ряде заводов покрытие наносят с помощью кисти. При этом способе нанесения условная вязкость покрытия не должна превышать 19-20 с при температуре 20°С для обеспечения равномерного слоя покрытия на модели. При данной условной вязкости слой покрытия, перешедшего на поверхность формы, может быть недостаточным для существенного улучшения чистоты поверхности отливок. В частности, на отдельных участках отливок, например в месте подвода металла, чистота поверхности улучшается незначительно либо влияние покрытия вообще не проявляется.
Повышение содержания противопригарного компонента приводит к повышению условной вязкости покрытия, что в данных условия неприемлемо.
Для повышения газопроницаемости формовочной смеси на ряде заводов применяют дошихтовку формовочной смеси более крупным песком. В этом случае данное разделительное покрытие практически не оказывает положительного влияния на чистоту поверхности отливок.
Наиболее близким по составу к заявляемому решению является разделительное покрытие для модельной оснастки, содержащее (мас.ч.):
| индустриальные масла | 90-94 |
| антифирикционные добавки - жирные кислоты | |
| таллового масла (ЖКТМ) или дистиллированное | |
| талловое масло (ДТМ) | 6-10 |
(Евразийский патент №010597, МПК В22С 3/00, публикация 2008.10.30.)
Данный состав разделительного покрытия обладает коэффициентом трения пары «формовочная смесь - модель» не выше 0,10, хорошими антиадгезионными свойствами (величиной прилипаемости к материалу модели не более 0,03 Н/см2), однако практически не оказывает влияния на чистоту поверхности отливок, т.к. полностью выгорает в процессе заливки форм металлом, при этом выход «блестящего углерода» не превышает 10-12%, что недостаточно для улучшения чистоты поверхности отливок.
Технической задачей изобретения является расширение области применения разделительных покрытий с дополнительными противопригарными свойствами, а именно:
- повышение выхода «блестящего углерода» без увеличения условной вязкости покрытия;
- повышение термоустойчивости слоя разделительного покрытия, перешедшего в процессе формовки на поверхность формы.
Техническим результатом от использования заявляемого изобретения является обеспечение:
- коэффициента внешнего трения пары «формовочная смесь - модель» не более 0,11;
- выхода «блестящего углерода» разделительного покрытия не менее 20%;
- условной вязкости по ВЗ-4 в пределах 16,9-18 с;
- образование при выгорании слоя покрытия при заливке огнеупорной пленки оксида кремния;
- уменьшение осадка при отрицательных температурах.
Указанный технический результат достигается за счет того, что разделительное покрытие для модельной оснастки, включающее нефтяную основу и антифрикционную добавку, дополнительно содержит полиэтилсилоксановую жидкость (ПЭС) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| нефтяная основа - индустриальные масла | 55-75 |
| антифрикционная добавка | 2-15 |
| полиэтилсилоксановая жидкость (ПЭС) | 20-40 |
причем в качестве нефтяной основы использовано одно или смесь индустриальных масел: И-5А, И-12А, ИГП-18, а в качестве антифрикционной добавки - олеиновая кислота, или жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ), или дистиллированное талловое масло (ДТМ).
Заявляемый состав обеспечивает как антифрикционные, так и противопригарные свойства разделительного покрытия.
Полиэтилсилоксановая жидкость (ГОСТ 13004-77) представляет собой кремнийорганическое соединение, выход «блестящего углерода» которого составляет не менее 75%, условная вязкость по ВЗ-4 при 20°С составляет 17-18 с. В заявляемом составе использованы ПЭС-2, -3, -4, -5, -7. Цифры в наименовании ПЭС-2, -3, -4, -5, -7 характеризуют процентное содержание кремния. Содержание ПЭС в составе разделительного покрытия менее 20 мас.ч. не позволяет достичь выхода «блестящего углерода» покрытия не менее 20%. Содержание ПЭС более 40 мас.ч. значительно увеличивает стоимость разделительного покрытия. Полиэтилсилоксановые жидкости выбраны из-за хорошей совместимости с минеральными маслами. ПЭС - прозрачная жидкость, трудногорючая, нетоксичная, не оказывает раздражающего действия на кожу и слизистые оболочки. Экологически безопасна, не имеет запаха, не вызывает негативной психологической реакции у человека.
Антифрикционная добавка - олеиновая кислота, либо ЖКТМ, либо ДТМ позволяет снизить коэффициент внешнего трения пары «формовочная смесь - модель» до 0,10-0,11 и уменьшить величину прилипаемости до 0,03 Н/см2, что способствует получению качественного отпечатка моделей. Содержание менее 2% антифрикционной добавки не обеспечивает получение указанных значений коэффициента трения и прилипаемости, а увеличение содержания добавки более 15% нецелесообразно, т.к. не способствует дальнейшему снижению значений коэффициента трения и прилипаемости.
Совместное применение олеиновой кислоты и ПЭС способствует уменьшению выпадения олеиновой кислоты в осадок при отрицательных температурах.
Индустриальные масла являются растворителями. Их соотношение выбирается для каждого техпроцесса изготовления отливок, условий нанесения покрытия на модели для обеспечения необходимой вязкости покрытия.
В качестве нефтяной основы (растворителя) использованы индустриальные масла: И-5А, И-12А, ИГП-18 как не дефицитные, недорогие, широко распространенные в промышленности материалы.
Индустриальное масло ИГП-18 (ТУ 38.101413-97) - дистиллятное, содержит в своем составе антиокислительную, антифрикционную и антикоррозионную присадки. Использование этого масла в составе разделительного покрытия оказывает влияние на вязкость и плотность покрытия, а также на содержание легирующих добавок, способствует увеличению срока годности покрытия и увеличению срока службы металлической модельной оснастки. Индустриальные масла И-5А, И-12А (ГОСТ 20799-88) - очищенные дистиллятные масла из сернистых нефтей селективной очистки. Данные масла являются растворителями для антифрикционных (олеиновая кислота, ЖКТМ, ДТМ) и противопригарной (ПЭС) добавок и оказывают влияние на плотность и условную вязкость разделительного покрытия. Минеральные масла относятся к 3 классу опасности по ГОСТ 12.1.005-88.
Содержание одного или смеси индустриальных масел в составе покрытия менее 55 мас.ч. приведет к существенному удорожанию покрытия, а при содержании масел более 75 мас.ч. не могут быть достигнуты необходимые триботехнические (коэффициент трения не более 0,11 и величина прилипаемости не более 0,03 Н/см2) и технологические (противопригарные) свойства.
Разделительные покрытия готовят путем смешивания всех ингредиентов при температуре 30-40°С в течение 3-5 мин. Наносят разделительное покрытие на модельную оснастку любым из известных способов: кистью, пульверизатором, автоматически в цикле работы АФЛ. Затем на модельную оснастку наносят формовочную смесь и уплотняют одним из известных способов до образования литейной формы. В процессе ее изготовления нанесенное на модель покрытие переходит на рабочую поверхность формы и остается на ней в виде тонкого равномерного слоя. При этом обеспечивается качественный отпечаток модели. В процессе заливки формы металлом разделительное покрытие выгорает с образованием «блестящего углерода», препятствующего смачиванию формы металлом, и оксида кремния, заполняющего имеющиеся на поверхности формы промежутки между частицами формовочной смеси и являющегося огнеупорным материалом (температура плавления 1730-1770°С), что способствует повышению чистоты поверхности отливок.
Техническим результатом от использования заявляемого изобретения является обеспечение:
- коэффициента внешнего трения пары «формовочная смесь - модель» не более 0,11;
- выхода «блестящего углерода» разделительного покрытия 20-34%;
- условной вязкости по ВЗ-4 в пределах 16,9-18 с;
- образование при выгорании слоя покрытия при заливке огнеупорной пленки оксида кремния.
В табл.1 приведены конкретные составы заявляемого разделительного покрытия.
В табл.2 свойства разделительных покрытий.
1. Разделительное покрытие для модельной оснастки, включающее нефтяную основу и антифрикционную добавку, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит полиэтилсилоксановую жидкость ПЭС при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| нефтяная основа | 55-75 |
| антифрикционная добавка | 2-15 |
| полиэтилсилоксановая жидкость (ПЭС) | 20-40 |
2. Разделительное покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве нефтяной основы оно содержит одно из индустриальных масел И-5А, И-12А, ИГП-18 или их смесь, а в качестве антифрикционной добавки - олеиновую кислоту или жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ), или дистиллированное талловое масло (ДТМ).
