Связующее для изготовления литейных оболочковых форм и стержней по нагреваемой модельно-стержневой оснастке и способ его получения

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii> 737696 (61) Дополаительное к авт. свид-ву— (51) М Кл 2 В 22 С 1/22 (22) Заявлено 28.11.77 (21) 2548242/22-02 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет (23) Приоритет—

CCCP по делам изабретеиий

I .. и открытий (о3) УДК 621.742.4 (088.8) (43) Опубликовано 30.05,80. Бюллетень № 20

;! (45) Дата опубликования описания 30.05.80 (72) Авторы изобретения

C. И. Радченко, А. В. Пехота, Н. Н. Грачев, Г. И. Овчаренко, Л. Р. Вин и О. Н. Цветкова (71) Заявитель (54) СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ

ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

ПО НАГРЕВАЕМОЙ МОДЕЛЬНО-СТЕРЖНЕВОЙ

ОСНАСТКЕ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к связующим для плакированных смесей, использу емых при изготовлении оболочковых форм и стержней по нагреваемой модельно-стержневой оснастке.

Известно использование в качестве связующего для плакированных смесей новолачных или резольных феноло-фор мальдегидных смол. При изготовлении плакированных смесей горячим способом исполь зуют новолачные смолы с молярным отношением формальдегида к фенолу от 0,83 до

0,9 (1).

Температура каплепадения таких смол

95 — 115 С, и лх расплавы при температуре плакирования песка имеют значительную вязкость (более 20 пуаз). Кроме того, расплавы плохо смачивают формовочные материалы (краевой угол смачлвания при температуре плакирования более 45 ). Поэтому такие смолы плохо распределяются

ro поверхности зерен кварцевого леска, и требуемые технологичесиие свойства плакированных смесей получаются при повышенном расходе связующего (5 — 7 вес. о/о).

Для достижения лучшего распределения смолы по поверхности зерен наполнителя используют смолы с низкой вязкостью при температурах плакирования при молярном отношении формальдегида к фенолу 0,65—

0,83 (2).

Таиие смолы имеют низкую температуру плавления (55 С), поэтому они при хранснии слеживаются и не пригодны для дальнейшего использования в плаклровании песков. Особенно этот недостаток проявляется при следующих параметрах воздушной среды: температура более 20 С, относительная влажность более 70е/с.

Наиболее близким к описываемому изо-: бретению по технической сущности и достигаемому результату является связующее для изготовления литейных оболочковых фсхрм и стержней по нагреваемой модельно-стрежневой оснастке, включающее твердую новолачную феноло-формальдегидную смолу и специальную добавку, в качестве которой используется диметилол- или три 0 метилолдиоксидифенилметан (3).

Указанное связующее, представляющее собой при комнатной температуре твердые частицы, при длительном хранении так же, как и другие связующие, слеживается.

Технологический процесс изготовления как низковязких, так и высоковязких смол, один и тот же и включает в себя следующие операции: новолачную конденсацию фенола и формальдегпда в присутствии, 737096 как правило, соляной кислоты, сушку смолы, охлаждение ее (3).

Целью изобретения является исключение слеживаемости твердых частиц смолы при хранении и достижение лучшего распределения смолы на поверхности зерен огнеупорного наполнителя в процессе плакпрования.

Для достижения поставленной цели связующее для изготовления литейных оболочковых форм и стержней по нагреваемой модельно-стержневой оснастке, включающее твердую новолачную феноло-формальдегидную смолу и специальную добавку, содержит в качестве специальной добавки водно-восковую дисперсию 30 — 46%-ной концентрации при следующем соотношении ингредиентов, вес. %.:

Твердая новолачная феноло-формальдегидная смола

Водно-восковая дисперсия

30 — 46% -ной концентрации

95,0 — 99,9

0,1 — 5,0

Для достижения поставленной цели предлагается также способ получения предлагаемого связующего, включающий новолачную конденсацию фенола и формальдегида в кислой среде, сушку смолы до получения ее в виде твердых частиц и охлаждение, отличительный признак которого заключается в том, что твердые частицы смолы покрывают водно-восковой дисперсией 30 — 46%-ной концентрации с последующей сушкой при температуре на 10 — 30 С ниже температуры плавления смолы.

Равномерное распределение воска по поверхности частиц смолы обеспечивается благодаря малому раз меру его частиц в дисперсии (0,1 — 0,03 мкм), а также хорошей смачиваемости дисперсией поверхности частиц. смолы (краевой угол равен 0 ).

Слипание частиц смолы, покрытых восковой оболочкой, незначительно ma-за малой когезионной прочности восков, поэтому слеживания частиц твердой смолы не происходит.

Количество вводимой дисперсии должно быть в указанных пределах. При введении ее в количествах менее 0,1 вес. % не удается получить сплошных пленок воска на поверхности частичек смолы, и слеживаемость не устраняется. При введении ее более

5 вес. связующее не слеживается, но при использовании такой смолы для плакирования песка наблюдается снижение технологических свойств плакированных смесей.

Концентрация водно-восковой дисперсии (30 — 46%) соответствует таковой в выпускаемых промышленностью СССР промент формирования оболочки мигрируют к нагретой оснастке, обеспечивая легкий съем оболочки с модельной оснастки.

Пример осуществления способа.

Феноло-формальдегидную смолу получали путем конденсации фенола и формальдепида при молярном отношении формальдегида к фенолу 0,65 в одном случае и 70 С для смолы, с отношением 0,83 в другом, затем продукт конденсации нагревали до 160 С и распыляли центробежным способом. Получали частицы смолы в виде гранул с размером 80 — 200 мкм.

Затем гранулы загружали в установку

«кипящего» слоя периодического действия, и в смолу распыляли водно-восковую дисперсию. Темпера ура воздуха, используемого д.пя создания «кипящего» слоя, составляла 45 С для смолы с молярным отношением 0,83. За счет тепла воздуха вода испарялась, и каждая частица смолы по

После нанесения водно-восковой дисперсии на частицы смолы влагу удаляют за счет сушки смолы, например обработки смолы в «кипящем слое» (продувкой горячим воздухом).

Температура воздуха должна быть ни же температуры плавления смолы на 10—

30 С. При температурах воздуха, близких к температуре плавления смолы, наблю10 дается сплавление частиц смолы, вследствие чего образуются крупные частицы смолы, которые не пригодны для плакирован ия песка. При температуре воздуха, отличающейся от температуры плавления

15 смолы более чем на 30, процесс испарения воды протекает медленно.

Связующее получают следующим способом: конденсация фенола с формальдегидом, сушка смолы, охлаждение ее. В заМо висимости от способа охлаждения смолу получают в виде гранул ил и чешуек. 3 атем гранулы или чешуйки поступают в установку «кипящего» слоя, в которой на частицы смолы наносят необходимое количество

25 водно-восковой дисперсии. «Кипящий» слой создают за с ет использования подогретого воздуха. 3а счет тепла воздуха вода испаряется, и поверхность каждой частицы смолы оказывается покрытой тонким з0 слоем воска.

В качестве восков в дисперсии могут быть использованы, например, твердые или микрокристаллические парафины или полиолефиновые васки. Для обработки фенолформальдегидной смолы, вязкость которой при нагреве более 20 пуаз, используют па:рафины.

Смолы, покрытые полиолефиновыми восками, используют в плакированных смесях для получения сложных отливок (ребристые цилиндры). Эти воски не растворяются в смоле и при нагреве смеси в мо737096

3 4 1

4

Г о>

tQ ь

CO о> 00 ь" ь о

Ю ь

C ь ь

00 0 Я ю «с ОО ь"

Ф

t0

F и о и ф

l0

Е» и о

С 4 Я

00 0 Ъ ь„ь i о>

:х о

l4 о х о

О> о х о

О> со с с со ño

В 00 о> о>" ь

-ч «ч

1Q О> о>

Я

00 ф 0 я о> Ф

Сб 00

О> 0>

Я Я

С> ь

0О

CD 0O

3 m Ж»

CQ CO Сс> с>» со

О

Е о х х v "Ì

О> с,> о

t- v 0

О

v

ov%

0> о

t- V cO

И>

V О. С> Х ссХ с0 >4 х а,аоиО ОС 4> о

С, Х сО И л О> « ,> о 4 о О 00 оа х ЯС> а>о Х с> с у O>0 х-Х

Бо .

Ха о с»С и х

О

ví +о о х х о а с>,>о

t«о

-х > 0 а

М Х

l0 о

Ч и с»

IV х

>-. о

И

Ч о и о

Бс.. СОХ д с0

>» х с> v л Д о и М с>

<И С> 10 д а Х Х сО х

М л и

С> ифли о

*х

О о х

*х

2 х ьс о

>с

Ф

О> о о. сОХ с> оих сО О И

l0 х

00„O ь

>.о

С=> 1О

Ю ь

F о о а—

Ф о х

: о о х о Ц о

oõ t v а ь

В 3

C0 O о> «:> о > о> > со

С0

С> г. х сО с>

4 ис" л и х ои а

Х са СО с> х ах о и о о>.Ы аО> с о о v

Д 4, v

2 сХ

F ххл с0

С О> 0> И с-йЙ

>Л 0> х

QV 10 ахх" с:> х с"> хх и с> а

И с0 х v и

<О х

> ( о

Х ХО> И Х О> а> Г и о х д

Й(m а f

C>> tc O>

Сс> СО ь ьь

СЧ CO CO

О> Ь 00 С3

Ь СЧ CO

<"Э >с,>»

0О о> 00 со

CD 0О

«СС >> Сс>

6 ь

cO„о> сф Я

Ж COW

>Q Я Сб Я >с с>с С>К Cf

Й с с>>

14 v

С> >» С>

vga t о х

CO Q

Я CV >Q

Т Г Г

C> ©

О > СО 1

О> 05 С>> с,>

F»

% о

tQ х

f» о

f» о а

5

Я

» о о х V t0 х

g o р.(х йс

Сс>

С:;(Ш

Ш о>

Сс> СЧ а х и ь х v

0> о х *х ,4

l4

«t> х о

l0

14

М й( со со

Я и х и (» х к и

737096

Составитель С, Тепляков

Корректор С. Файн

В. Серякова

Тскрсд

Рс, актор Р. Павлова

Заказ 55!/705 1.*зл. К у,- . Т; ра;;:. 8S Подл;.сноНПО «Поиск» Государственного ком тета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент>

Образцы смол оценивали на слеживаемость в климатической камере при 30 С и относительной влажности воздуха 80 под нагрузкой 0,5 кгс/см в течение 18 ч.

Затем опытные парти|и смол использовали для плакирования песка и оценивали технологические свойства плакированных смесей. Плакированные смеси готовили «горячим» способом на лабораторной установке периодического действия. Песок нагревался на 30 — 40 С выше температуры каплепадения смолы и смешивался с новолачной смолой в количестве 4 вес. в течение

45 — 60 с. Затем в смесь вводили 33%-ный раствор уротропина в количестве 1,2 вес. . Далее смесь охлаждали, дробили и просеивали. Из смесей готовили образцы для испытания на разрыв в холодном и горячем состоянии (250 С и 3 мин выдержки).

Составы смол и физико-механические свойства образцов из плакированных смесей приведены в табл, 1 и 2, В табл. 1 приведены результаты по использованию связующего, состоящего из гранулированной новолачной смолы с молярным отношением формальдегида к фенолу равным 0,65, и водно-восковой дисперсии на основе полиолефиновых восков «Оксален-30» (ТУ-6-05-1115-74) .

Наличие восковой оболочки на поверхности гранул смолы устраняет слеживаемость, обеспечивает повышение прочностных характеристик смесей за счет лучшего распределения смолы на поверхности зерен кварцевого песка и более плотной упаковки зерен. Кроме того, полиолефиновый воск значительно снижает прилипаемость смеси к модельной оснастке (в 2 — 5 раз), благодаря чему устраняется нагар смол на модельной оснастке и повышается точность литья.

В табл. 2 приведены результаты по использованию связующего, состоящего из смолы с молярным отношением формальдегида к фенолу равным 0,83, и водно-восковой дисперсии на основе твердого парафина ВВД-2М (ТУ-38-40112-73) и микрокристаллического воска ЗВВД-13 (ТУ

38-40114-74). При использовании парафина также устраняется слеж иваемость связующего и повышаются прочностные характеристики смеси.

Повышение прочностных ха р актеристик смесей позволяет снизить расход новолачной смолы, имеющей восковую оболочку, без потери требуемых механических показателей смеси.

Зерновой состав песков, плакированных связующим в виде смолы с восковой оболочкой, незначительно отличается от зернового состава исходного песка, что говорит о равномерном распределении связующего по поверхности зерен песка.

Та1ким образом, за счет использования предложеннбго связующего, полученного указанным способом, йсключается слеживаемость твердых частиц смолы при хранении и обеспечивается лучшее распределение пленок смолы на поверхности зерен огнеупорного наполнителя.

Ф ор мул а,изобретения

1. Связующее для изготовления литейных оболочковых форм и стержней по нагреваемой модельно-стержневой оснастке, включающее твердую новолачную фенолоформальдегидную смолу и специальную добавку, отличающееся тем, что, с целью исключения слеживаемости твердых

25 частиц смолы при хранении и достижения лучшего распределения смолы на поверхности зерен огнеупорного наполнителя в процессе плакирования, оно содержит в качестве специальной добавки водно-воскоЗо вую дисперсию 30 — 46 /о-ной концентрации при следующем соотношении ингредиентов, вес. о/о

Твердая новолачная феноло-формальдегидная смола 95,0 — 99,9

Водно-восковая дисперсия

30 — 46% -ной концентрации 0,1 — 5,0

2. Способ получения связующего по

40 п. 1, включающий новолачную конденсацию фенола и формальдепида в кислой среде, сушку смолы до получения ее в виде твердых частиц и охлаждение, о тл ич а ю шийся тем, что твердые частицы

45 смолы покрывают водно-восковой дисперсией 30 — 46о/о-ной концентрации с последующей сушкой при температуре на 10—

30 С ниже температуры плавления смолы.

Источники инфо рмац ии, принятые во

50 внимание при экспертизе:

1. Николаев A. Ф. Синтетические полимеры я пластические массы на их основе.

М., «Химия», 1976, с, 411, 422 — 426.

2. «Giesserei», 1973, 60, М 5, с. 107.

55 3. Патент Японии М 48-34968, кл. 11 А

211, 1973.