Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней

Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) ЗаЯвлено 250780 (21) 2963371/22 02

Р1 М К з с присоединением заявки №вЂ”

В 22 С 1/22

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.10.82. Бюллетень ¹ 39

:Дата опубликования описания 23,1082

153) УДК 621.742..4(088.8) Б.II.Ëåâèòèí, В.М.Игнатьев, A.Ã.Ëèñåíêîâà, В.Н.Ромашкина

B.JI.JIóêàíèí, Л.Г.Гранкина, Г.Ф.Великанов, И.Н.ГЛ ра, -„." 6 7 я " „

A.À.Áðå÷êo и Г.A.Èñàåâ с.,"1 (ьр °

Научно-производственное гидролизное объединен е

"Гидроли зп ром ", Научно-производственное объедин ениек -. по технологии машиностроения "ЦHHIITNAIII" и Ордена ЛЕнина . и ордена Трудового Красного Знамени производственное объединение "Невский заво " им. В.И.Ленина (72).Авторы изобретения (71) Заявители (54) САМОТВЕРДЕЮЩАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙН61Х

ФОРМ И СТЕРЖНЕЙ

25

Изобретение относится к литейному производств у, в ча ст ности к состав ам самотвердеющих смесей для изготовления форм и стержней.

При производстве форм и стержней для стальных отливок рекомендуется использовать песчано-смоляные холоднотвердеющие смеси со связующими, свободными от азота или аэотосодержащих соединений. Практически это сводится к использованию резольных фенолоформальдегидных смол (типа ОФ-1, СФ-3042) или феноло-фурановых смол (ФФ-1Ф )(1 ).

Однако использование фенолсодержащих смол затруднено в связи с жесткими требованиями охраны труда, обусловленными необходж остью соблюдения носмативных показателей (ПДК) содержания паров фенола в воздухе рабочей зоны (не более. 0,3 мг/м).

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является самотвердеющая смесь, содержащая 100 мас.ч. огнеупорного наполнителя, 2-3 мас.ч. фуранового связующего (фуранового олигомера ФЛ-2) и 1-2 мас.ч. кис° лотного отвердителя(2). указанная смесь обладает пониженными прочностньми свойствами, в частности при содержании связующего

1,0-2,0 мас.ч., а также невысокой скоростью твердения. Кромс того, для приготовления смолы ФЛ-2 в качестве катализатора синтеза используется малеиновый ангидрид, являющийся дефицитным материалом.

Синтез смолы ФЛ-2 осуществляется путем постепенного нагрева реакционной смеси, состоящей из фурилового спирта, воды и малеинового ангидри» да, до 95-102 С, после чего выдерживают при этой температуре. Продолжительность выдержки выбирается с таким расчетск, чтобы получить смолу с вязкостью 4-7 мин (по ВЗ-4). По достижении .необходимой вязкости смолу охлаждают, нейтрализуют щелочью и высушивают при 95-10Q C. Готовый продукт после сушки охлаждают и сливают.

Целью иэобретения является повышение прочности форм.и стержней на всех этапах их отверждения при использовании чисто фуранового связующего, свободного как от азота или аэотосодержащих соединений, так и от фенола или фенолсодержащих соединений.

967666

0,15"0,50

Для достижения поставленной цели самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, фурановое связующее и кислотный отвердитель, содержит в качестве фурано- б вого связующего лолифуриловый спирт в виде продукта поликонденсации .,100 мас.ч. Фуриланого спирта в присутствии 5-20 мас.ч. ноды и 0,011,00 мас.ч. минеральной или органи- 10 ческой кислоты, нейтрализованного перед вакуум-сушкой 0,5-5,0 мас.ч. алифатического амина до рй 7-8, при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч: IS

ОгнеупОрный наполнитель 97,00-98,85

Кислотный отвердитель

Полифуриловый 20 спирт укаэанного вида 1 00-2 50

Кроме того, самотнердеющая смесь содержит полифуриловый спирт, нейтрализЬнанный алифатическим амином, выбранными из группы ряда аминосоединений, содержащей этилендиамин и его производные, гексааетилендиамин содержащей этилендиамин и его производные,гексаметилендиамин и его производные, моноэталонамин, диэтаноламин, триэтаноламин.

Предлагаемая формовочная смесь содержит 1,0-2,5 мас.ч. полифурилового спирта. При снижении его .содержания ниже 1, О мас.ч . не уда- ется получить смесь с необходимыми прочностными свойствами, а увеличение его содержания выше 2,5 мас.ч. нецелесообразно, так как приводит к удорожанию смеси без достижения 40 каких-либо новых технологических преимуществ.

В качестве кислотного отвердителя Формовочная смесь содержит, например, ароматическую сульфокис- 45 лоту в количестве 0,15-0,50 мас.ч.

При использовании отвердителя в состане смеси менее 0,15 мас.ч. скорость ее затнерревания снижается, цикл изготовления форм и стержней увеличи- 0 вается. При содержании отнердителя более 0,5 мас.ч. снижается живучесть и прочность, увеличивается осыпаемость смеси.

Синтез полуфурилового спирта проводят н присутствии минераль ной или органической кислоты, взятой в количестве 0,01-1,0 мас.ч. и воды н количестве 5-20 мас.ч. предпочтительно 10 мас.ч. на 100 мас.ч. Фурилового спирта, рН реакционной среды

1,8-2,5.

С уменьшением доли кислоты менее

0,01 мac.ч. возрастает продолжитель †. ность синтеза. C увеличением доли 65 кислоты более 1,0 мас.ч. сокращается жизнеспособность смол.

При синтезе смесь фурилового спирта, воды и катализатора (кислоты) нагревают до температуры кипения (100-110 C), преимущественно 105 С.

Процесс ведут до получения продукта с вязкостью 16-80 с по вискозиметру В3-4. На заключительной стадии синтеза (перед вакуумом-сушкой) смолу нейтрализуют алифатическим ами- ном в количестве 0,5.-.5,0 мас.ч. предпочтительнр 3,0 мас.ч. до рн 7-8 и сушат в накууме при 35-50 С.

В качестве минеральной кислоты используются соляная, серная, фосфорная кислота, предпочтительно серная кислота концентрации 94-98%. В качестве органической кислоты используются муравьиная и щавелевая кислоты, предпочтительно муравьиная кислота концентрации 96-99%.

Для нейтрализации кислоты после синтеза используется алифатический амин, выбранный из следующего ряда соединений: этилендиамин и его производные, гексаметилендиамин и его производные, аминоспирты (моно-, ди-, и триэтаноламин).

Полученный при синтезе полифуриловый спирт обладает следующими свойствами:

Содержание смолы,% 94-96

Вязкость по В3-4,с 16-80

Плот ость, г/см 1, 14-1, 181

Остаточное содержание монсмера Фурилового спирта, % 30-60 рН 7-8

Самотнердеющую формовочную смесь готовят смешением огнеупорного на-. полнителя с полифуриловым связующим в течение 1 0-2,0 мин, затем вводят кислотный отвердитель и перемешивают в течение 1,0-1,5 мин, после приготовления смесь засыпают в оснастку и уплотняют.

К преимуществам предлагаемой смеси относятся высокая прочность стержней и повышенная скорость их отверждения. Существенное дальнейшее повышение прочностных свойств смесей на полифурилоном спирте может быть достигнуто за счет иодифицирования его силанами, обычно используемыми в этих целях для Фурановых. и фенольных смол. В качестве силанов возможно иснользование продуктов

АГМ-9 (гамма-аминопропилтриэтоксисилан), 112-23(гамма-феноксипропилтриэтоксисилан), а также производных этих силанон, алкоксильный радикал которых содержит 5-10 атомов углеро да °

В табл.1 указаны основные параметры .синтеза полифуриловых спиртов двух типов, в табл.2 - свойства по-, 967666

Таким образом, предлагаемая жесь обеспечивает повышение прочности и снижение осыпаемости форм и стержней, Таблица 1 рН реакци- Температу- Тип ами- Количестониой смеси ра синте- на во амина, эа, С о мас.ч.

Катализатор

Серная кислота 0,01

Триэтанол- . 3 амин

101106

1,8

Муравьиная кислота

101-106

2,5

Этилендиамин

1,00

Таблица 2

Свойства

96

Содержание .смолы, Ъ

Вязкость по ВЗ-4, с 3

Плотность, г/см

52

1, 14

1,18

44 6

59,7

7,5

8,0 рН лученных полифуриловых связующих, в табл. 3 - составы самотвердеющих смесей (состав 7 - при модифицировании полифурилового связующего силаном в табл. 4 - физико-меха:нические свойства смесей.

Количество Количество катализа- воды, мае. ч. тора, мас.ч.

Остаточное содержание мономера фурилового спирта,. Ъ что позволяет увеличить производитель ность труда, улучшить качество отливок, повысить их точность, а также способствует улучшению санитарногигиенических условий труда.

Стержни и формы, изготовленные из предлагаемой смеси, могут быть использованы для получения отливок прежде всего из стали, а также чугуна и цветных металлов.

Показатели свойств для полифуриловых св яз ующих

967666

I I Х

I I CI1

1 I x I ! Н!

I 1 O 1

1 Э 1

I. ttI 1

I 1 > I

1 I Х,1

1 I

1 1

I м I

1 п3

ы ь

М 1) с ь ь с

1с

ОЪ

tA с

Сс!

1 I

I I

I 1

1Д с

tA с

tA с !

СЧ

C) с !

1 СО

l

I 1

1

Ю

М I с

Ю 1

Ю

Сс! с и 1 CO

tA с

Т

1 11

%! с

Ю ю

CO с

СО

Ю с

Т.» т3 1

Ю

tA с

C) с

rCh

О м

Э I

И I о !

Г

I

Ю м с

Ю ь

Сс! с

СО

О1

tA с

% !

Г—

1

I

1 !

0l " 1 с ь ь с

% ! I

1 1

I I

1 !

1

1 х

Э х

Ц

Э а

I Сл х !

1

1 Х

o !

td 1

Я 1! с

1 Х 1 о н !

I Х I

1 Э I

I Х I

I Ц !

I Э

l а I

1 4 I

1х!

I Х 1

I 1

l Э I

Х I

I Х I

1 td!

1 K I а!

1 Э 1

Ct 1 о !

1,и 1

° Э о; х

И х о о о

Э Я

И m

Ц

«5 а х

Ф Ц

СО ю ь

tA ю м с ! с с -! Ю ь

Ul

° Е! 1

Р3

1 ф ъ 1 о н о. с

Ц о аю о д с й, 5ЖА х охи

m c(B

Э ЯЦ I

И СОХ

1О

333 1

0)

М 1 !

1 ф

1 3 1

1 !

I

I

1

1 Ч)

1

Ul

1! — "1

1

1 У 1

I

;1

М

Ф 1

Е t

u I м

1 !

Г Ч

1

1

1

1 а-4 1

1 ф с

Ф

3 н

5333 Ф

L C4

Д н

ow35 оо аr

1: Ы

1

1 !

1

1 Ф

1 333 ! о

3Я о

1 333 ! v

1

1 I 13 I

I 333 1

1Х1 н !

O I

1 01 1

1

1

I ф

I Н I

O I

i I3 i о

l g I

i, ! М 1

I 3» 1

1 Ф I н

1 331 1

1 Я I

1 Ф I

1 Х 1 о

1 1-» 1

1 1

1 1

1 3

1 1

1 1

1 1

1

1

1

1

1

967666

33 О 3Л.м ф 3Л О с-3 (»3 3 в м о т1 3

О 3Л О -3

3Л М 3»3 с с с о о о

lA ь с

С3 .О О I

1

I м ся к-4 с с с

О С3 О м м с с

О О С3

I

3Л М с» с с с

О С3 О! тУ СЧ с4 с с с о о о!

1

1

»3 М с-4 1 с с с о О О 1

Ol Ф с с с с о о о с ос

) K .о ь

12

967666

97,00-98,85)

0,15-0,50

Составитель С. Тепляков

Техред A.Áàáèíåö Коррек тор Л. Бокшан

Редак тор T. Кугрышева

Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Зака з 7973/20

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

Формула изобретения

1. Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая огнеупорный наполнитель, фурановое связующее и кислотный отвердитель, отличающаяся 5 тем, что, с целью повышения прочности форм и стержней на всех этапах их отверждения, она содержит в качестве фуранового связующего полифуриловый спирт в аиде продукта йоликонденса- 10 ции 100 мас.ч. фурилового спирта в присутствии 5-20 мас.ч. воды и 0,011,00 мас.ч. минеральной или органической кислоты, нейтрализованного перед вакуум-сушкой 0,5-5,0 мас.ч. алифатического амина до рН 7-8, 1 при следующем соотношении ингредиентов, мас.ч.

Огнеупорный наполнитель

Кислотный отвердитель

Полифуриловый спирт указанного вида 1,0- 2,5

2. Смесь поп.1, о т л ич ающ а я с я тем, что она содержит полифуриловый спирт, нейтрализованный алифатическим амином, выбранным из группы аминосоединенйй, содержащей этилендиамин и.его производные, гексаметилендиамин и его производные, моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.)<уковский С.С., Лясс A.М. Фосмы и стержни из холоднотвердеющих смесей. М., "Иашиностроение", 1978, с. 163, табл.63 °

2. Колотило Д.М.,Носалевич N.È.

Фурановые связующие формовочные композиций. Киев, "Наукова думка", 1972, с. 17-18, 31-33.