Смесь для изготовления литейных стержней в нагреваемой оснастке
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 16465! 8 боюз Советских
Социалиетичееких
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.04.76 (21) 2348702/02 с. присоединением заявки № (51) М. Кл.
В 22С 1/12 1 гl
- @ 3 ио делам изоиретеиий (43) Опубликовано 23,09.82. Бюллетень № 35 (53) УДК 621.742.4 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 23.09.82 (72) Авторы изобретения
А. М. Голосовкер, А. E. Костенко, Н. М. Скалкина и Л. М. Ключник
Волжское объединение по производству легковых автомобилей им, 50-летия образования СССР (АвтоВАЗ) (71) Заявитель (54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ
В НАГРЕВАЕМОЙ ОСНАСТКЕ
IO lLBpCTBBNHblM Комитет (23) П риоритет
Изобретение относится к области литейного производства, а именно к составам смесей для изготовления литейных стержней в нагреваемой оснастке.
Известны смеси для изготовления литейных стержней в нагреваемой оснастке, содержащие огнеупорный наполнитель, различные типы фурановых смол и в качестве катализатора отверждения — кислоты (НЗР04, HCI и др.) и некоторые кислые со- 1р ли (NH4CI, FeCI3, ZnCI>, Al(CI)3 и др.) (1)
Применение кислот в качестве катализаторов обеспечивает высокую производительность стержневых машин, однако смеси не- 15 стабильны во времени, быстро теряют текучесть, в связи с чем ухудшается заполняемость стержневого ящика, снижаются физико-механические свойства стержней. Это следствие того, что взаимодействие связующего (смолы) и отвердителя (кислоты) начинается сразу после смешивания этих компонентов при приготовлении стержневой смеси. Скорость этого взаимодействия и степень изменения свойств пропорциональны количеству кислоты и ее силе.
Аналогично действуют катализаторы»а основе солей сильных кислот. В этих стержневых смесях потеря технологических свойств происходит несколько медленнее. однако и нарастание прочности прп горячем отверждении происходит также медленно. Объясняется это тем, что отвер>кдение происходит за счет кислоты, образовавшейся в результате разложения, например, соли аммония, и гидролиза, напрчтмер, хлорного железа солей, причем количество кислоты пропорционально количеству соли и степени ее диссоциации.
Наиболее близкой к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является смесь для изготовления литейных стержней в нагреваемой оснастке, содержащая наряду с огнеупорным наполнителем и фурановой смолой катализатор горячего отвер>кдения, в качестве которого используется хлорная медь в виде 15 — 40% -ного водного или спиртового раствора (2).
Благодаря присутствию в составе данной смеси хлорной меди возрастают скорость горячего отверждения и прочность смеси, а также ее текучести. Однако живучесть смеси, составляющая 4 — 6 ч, нуждается в дальнейшем улучшении. Кроме того, хлорная медь является весьма дорогим и дефицитным продуктом, а приготовление растворов на ее основе приходится производить в условиях предприятий-потребителей, Таблица 1
Состав стержневой смеси, вес. ч
Концентрация азотнокислой меди, % азотнокислая медь в пересчете на
Сп (ХОз) .
ЗН О карбамиднофураповая смола
Пример, 7 Го песок кварцевый жидкое мыло стеарат кальция графит окись железа
0,1
0,1
0
0,1
0
0,1
0,1
0,1
0
0
0
0,1
0,1
3,0
2,5
2,5
2,0
1,8
2,5
2,0 "
1,5
3,0
2,75
0,1
0,1
0,1
0
0,1
0
0,1
0,1
0,7
0,7
0,7
0
0,7
0
0,7
0,7
0,35
0,155
0,19
0,1
0,08
0,25
0,135
0,06
0,4
0,32
100
1
3
5
7
9
В примерах 6 и 7 стержневые смеси изготавливают на основе карбамиднофенолофурановой смолы, Целью изобретения является повышение живучести смеси и снижение ее себестоимости.
Для этого смесь для изготовления литейных стержней в нагреваемой оснастке, включающая огнеупорный наполннтель, фурановую смолу и катализатор горячего отверждения, содержит в качестве катализатора горячего отверждения азотнокислую медь при следующем соотношении ингредиентов, вес. ч.:
Огнеупорный наполнитель 100
Азотнокислая медь (в пересчете на Сц(ИОз) .ЗН20) 0,06 — 0,40
Фурановая смола 1,5 — 3,0
С целью равномерного распределения катализатора в массе смеси последняя содержит азотнокислую медь в виде водного или спиртового раствора с концентрацией
15 — 50%.
Предпочтительно содержание азотнокислой меди в составе смеси 0,09 — 0,32 вес ч. (в пересчете íà Cu(UO )q ЗНзО), а предпочтительной концентрацией раствора азотнокислой меди является 25 — 35%.
Выделяющиеся в результате окислительно-восстановительных реакций азотная и муравьиная кислоты обеспечивают плавное протекание процесса отверждения стержней при 200 †2 С и длительную сохранность технологических свойств смеси при температуре до 30 С.
Практически свойства смеси сохраняются в течение всей рабочей смены (8 ч), что очень важно при изготовлении мелких стержней и стержней сложной конфигурации. Такая длительная живучесть объясняСмесь готовят по следующей технологии, В бегуны загружают кварцевый песок и сухие добавки (окись железа, графит серебристый, стеарат кальция), перемешива4 ется тем, что рН растворов азотнокислой меди лежит в пределах 1,7 — 3,0.
При содержании азотнокислой меди менее 0,06 вес. ч., а также при концентрации
5 ее раствора менее 15% скорость горячего отверждения смеси снижается до значений, не удовлетворяющих условиям производства.
При содержании азотнокислой меди бо10 лее 0,4 вес. ч. не наблюдается дальнейшего существенного улучшения свойств смеси, однако возрастает ее себестоимость.
При увеличении концентрации раствора азотнокислой меди свыше 50% ухудшается
15 распределение малых количеств раствора в массе стержневой смеси.
В качестве фурановых смол могут быть использованы карбамиднофурановые смолы марок КФ-90, КФ-35, КФ-40 и др., карба20 миднофенолофурановые смолы (например, «Фуритол 107»).
В состав смеси могут быть введены известные добавки, способствующие улучшению различных технологических свойств, вес. ч.:
25 Окись железа (ТУ 6-10-602 — 74) до 1,0
Графит (ТУ 21-30-25 — 68) до 0,15
Стеарат кальция (ТУ 3-7-69 — 72) до 0,2
Жидкое мыло (ТУ 38-7 -56 — 68) до 0,15
Сочетание высокой живучести с высокой
30 скоростью горячего отверждения смесей, обеспечиваемое благодаря присутствию азотнокислой меди, объясняется тем, что она является катализатором окислительновосстановительных реакций, интенсивно
35 протекающих только при нагреве (200—
280 С), Указанные реакции приводят к образованию азотной и м оавьиной кислот.
Составы смесей приведены в табл. 1. ют 30 с. Затем вводят катализатор — рас40 твор азотнокислой меди и перемешивают
2 мин, вводят карбамиднофурановую смолу и перемешивают еще 2 мин, вводят жидкое
646518 мыло и перемешивают еще 2 мин. Весь цикл персмешпвания 6,5 мин.
При отсутствии в составе смеси сухих добавок (примеры 4, 5, 7) перемешивают песок с катализатором 2 мин. В том случае, когда в смесь не вводят мыло (примеры 3, 5, 7), смолу со всеми ранее введенными компонентами перемешивают 4 мин.
Из приготовленной стержневой смеси изготавливают цилиндрические ооразцы диаметром 50 мм и высотой 501-0,2 мм. Навеску стержневой смеси помещают в металлическую гильзу и уплотняют с помощью копра тремя ударами (вес груза
6,67+-0,01 кг, высота падения 50+-0,25 мм).
Образцы отверждают в сушильном шкафу при 220+-2 С в течение 6 или 8 мин, а затем испытывают в горячем состоянии (через 1 и 5 мин после извлечения образцов из шкафа).
Таким образом определяют прочность на сжатие.
Таблица 2
Формул а изобретения
Прочность на сжатие, кгс/см, образцов, отверждепных в течение 6 мин при 220 С после охлаждения в течение
Время р - храмер, пения
Текучесть, смеси, %
5 мин 60 мпн
1 мин
М 1077376, М
10
Редактор П. Горькова
Техред А. Камышникова Корректор Н. Федорова
Заказ 1442/9 Изд. № 222 Тираж 883 Подписное
НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2
91,6
91,4
91,0
91,0
91,3
91,0
91,0
90,2
91,6
91,0
91,4
90,4
90,5
90,0
91,6
91,4
91,6
91,0
91,3
91,0
38
44
56
32
38
34
42
22
26
31
36
ЗЗ
76
67
62
86
144
94
104
72
68
138
84
86
82
78
114
107
118
166
163
119
122
128
154
102
107
127
112
118
108
15
45 живучесть смеси характеризуют величиной падения прочности при сжатии образцов, изготовленных по описанной выше технологии, из смеси через 6 ч хранения при 20 — 25 С в закрытом контейнере. Текучесть смеси определяют по методике Г, Фишера с применением приспособления типа
PFB.
Результаты испытаний приведены в табл. 2.
Из представленных в табл. 2 данных видно, что предложенная смесь обеспечивает получение высокого уровня прочностных характеристик, обладает повышенной живучестью (6 — 8 ч) .
Кроме того, азотнокислая медь примерно в три раза дешевле хлорной и выпускается промышленностью в виде готовых к применению водных растворов 20 — 50%ной концентрации, в то время как применение хлорной меди сопряжено с организацией участка на заводе-потребителе.
1. Смесь для изготовления литейных стержней в нагреваемой оснастке, включающая огнеупорный наполнитель, фурановую смолу и катализатор горячего отверждения, отличающаяся тем, что, с целью повышения ее живучести и снижения себестоимости, она содержит в качестве катализатора горячего отверн дения азотнокислую медь при следующем соотношении ингредиентов, вес. ч.:
Огнеупорный наполнитель 100
Азотнокислая медь (в пересчете на Си (ХОз) g ЗН О) 0,06 — 0,40
Фурановая смола 1,5 — 3,0
2. Смесь по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью равномерного распределения катализатора в массе смеси, она содержит азотнокислую медь в виде водного или спиртового раствора с концентрацией 15—
50%.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Англии кл. С 3R, В ÇF, 1967.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2185185/02, кл. В 22С 1/10, 1975.
