Смесь для изготовления водорастворимых стержней и моделей
Патент 1105271
Авторы
Классы МПК
Смесь для изготовления водорастворимых стержней и моделей
Иллюстрации
Реферат
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.