Смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагреваемой оснастке

Смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагреваемой оснастке

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ю>984624 (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 14.01.81 (2I ) 3234842/22-02 с присоединением заявки М{51)N. К.п, В 22 С 1/22

Р>аударатюпв6 квинтет

СССР ао делам изобретений и открытки (23)ПрноритетОпубликовано 30.12 82. Бюллетень М 48

{53) УДК 62 1.742. .4 (088.8) Дата опубликования описания 30.12.82

С. И. Радченко, Э. Ф. Шатрова, H. H.. Грачев, /

Л. Ю. Барабанова и С. И. Пермннова (4 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ

ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ И СТЕ жНЕЙ

В НАГРЕВАЕМОЙ ОСНАСТКЕ

Остальное

Изобретение относится к литейному производству, а именно к смесям для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагреваемой оснастке.

Известны смеси для изготовления литейных оболочковых форм и стержней, содержащие технологические добавки, которые изменяют свойства связующего и, соответственно, песчано-смоляной смеси в заданном направлении. Так, добавки

t0 глицеринового илн гликолевого эфира канифоли .1 ) илн альбертолевой кислоты f2 ) оказывают пластифипируюшее действие и повышают сопротивляемость смеси воздействию термического удара, но

15 не ускоряют протекания технологического никла формирования и отверждения оболочки.

Добавка алкилрезорпиноформапьдегидной смолы Г3 3 улучшает прочностные по- z0 казатели смеси, содействует ее более быстрому отверждению при меньших энергетических затратах, но слабо пластифипнрует смесь.

2 .0ля указанных известных технологи ческих добавок характерно, что они ре шают задачу улучшения технологических свойств формовочной смеси частично и не решают ее в комплексе.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому ре зультату является .смесь для изготовления оболочковых форм и стержней в на греваемой оснастке, содержащая, вес.%г

Фенапформапьдегидная новолачная смола 18

Эпоксидная смола с ароматическими фрагментами 0,02-4,00

Уротропин 0,14-1,36

Огнеупорный наполни тель

В качестве эпоксидной, смолы с ароматическими фрагментами используют, например, продукт реакции бис-фенола А с эпихпоргидрином, получаемый в присутствии едкого патра.

3 98462

Эпоксидные смолы, которые используются s качестве специальной добавки в количествах 0,02-4,00%, действуют как активные мягчители в песке, плакированном новолаком. Это обусловливает высокую стойкость смесей к воздействию термического удара Г4 Х. Однако повышение пластических свойств смеси (пластификация) приводит к одновременному снижению прочностных g показателей. Кроме того, для обеспечения требуемой прочности оболочковых форм и стержней в описываемой известной смеси необходимо повышенное количество уротропина, не менее 14%, счи- тая на вес новолака. Это приводит к браку отливок по газовой пористости вследствие интенсивного разложения избыточного уротропина при повышенных температурах с выделением аммиака. 20

Uemь изобретения — достижение одновременного сочетания повышенных показателей скорости горячего отверждения, прочности форм и стержней и их высокой стойкости к воздействию термического удара эа счет пластификации при высокотемпературном нагреве и снижение степени насышения металла азотом.

Для достижения поставленной цели смесь для изготовления обопочковых форм и стержней в нагреваемой оснастке, включающая огнеупорный наполнитель, новолачную фенолформальдегидную смолу, уротропин и технологическую добавку на основе эпоксидной смолы, содержит в ка35 честве упомянутой добавки эпоксидноалифатическую смолу в виде эпоксидированных глицидиловых эфиров гликолей при следующем соотношении ингредиентов, aec

Новолачная фенолформальдегидная смол

2-7

Уротропин О, 16-0,70

Эпоксидн оалифатическая смола 0,004 -О, 140

Огнеупорный наполни тель Остальное

Эпоксидноалифатические смолы представляют собой эпоксидированные глицидиловые эфиры гликолей (диэтиленгликопя,. 0 триэтиленгликоля). Они обладают низкой вязкостью, небольшим молекулярным весом (250-350), узким пределом содержания эпоксидных групп (24-30%).

Эпоксидная смола, содержащая активные функциональные группы и вводимая в смесь в количестве 0,004-0,140вес.%1 катализирует процесс отверждения феноль4 4 ной смолы уротропином, но слабо пластифицирует плакированную смесь. Песчано-смоляная смесь, содержащая компоненты в указанных количествах, образует при воздействии высоких температур сшиваюшуюся композицию, характеризуюшуюся оптимально стабильными свойствами.

Временной интервал отверждения фенольной смолы в присутствии эпоксидноалифатической смолы суживается (25-30 с вместо 40-130 с), что обусловливает равномерное отверждение смеси по сечению оболочки при меньшем расходе уротропина. Это приводит к стабилизации эксплуатационных характеристик автоматических формовочных линий и повышению их надежности. в

При содержании добавки менее 0,004 вес,% эффект от ее использования незначителен, отливки поражены газовой пористостью ввиду вынужденного повышенного содержания уротропина.

При содержании добавки более 0,14% пластифицируюшее действие добавки начинает преобладать над стабилизирующим, и эпоксидноалифатическая смола выступает как мягчитель, способствующий повышению стойкости смеси воздействию термического удара, но не способствующий повышению прочности стержней и форм.

При содержании уротропина менее

0,16 вес.% прочность оболочковых форм и стержней в горячем состоянии недостаточная (менее 11,0 кгс/см ), а при со2 держании уротропина более 0,700 вес.% возникает брак отливок по газовой пористости, В качестве эпоксидноалифатической смолы могут быть использованы смолы марок ДЭГ-1, ТЭГ-1 (ТУ 6-05-182377), причем эпоксидная смола может вводиться либо непосредственно в смесь, либо в состав свяэуюшего. В поспеднем случае в фенольную смолу после ее расплавления или по окончанию процесса сушки новолака вводят требуемое количество эпоксидной смолы и нагревают смесь при 160-180оС до получения гомогенной массы, Пример. Плакированную смесь приготавливают по обычной методике. В опытах используют новолачные фенолформальдегидные смолы СФ-015, СФ-012, (ГОСТ 18694-73) и кварцевый песок марки 1К010Б. Уротропин вводят в виде водного 33%-ного раствора. Песок нагревают до 140-150 С и смешивают с новолачной смолой, затем в смесь вводят

Таблица 1

Кварцевый песок

1К010Б

96,216 97,81 95,60 92,16 95,15

Новалачная смола

СФ-01 5

4,00

7,00

3,500

Новолачная смола

СФ-01 2

2,00 4,00

Уротропин (на сухое вещество) 0,80

0,280 0,16 0,32

0,70

Эпоксидноалифатическая смола

ДЭГ-1

0,004 0,03

Эпоксидноалнфатическая смола

ТЭГ-1

0,08

0,14

Эпоксидная смола с ароматическими фрагментами

Э04 КР

0,05

В качестве эпоксидной смолы с аро- . матическими фрагментами в составе смеси 5 использовалась смола З-04КР (ТУ6-10-12-4-77 ), представляющая собой

4 1%ный раствор в этилцеллозоаьве . эпоксидиановой смолы, получаемой при конденсации дифенилолпропана в щелочной среде с эпихлоргидрином. деляемому химическим путем посредством фЯ экстрагирования в аппарате Сокслета.

Качество смолы и ее склонность к насыщению металла азотом с образованием в теле отливки дефектов типа газовой по»ристости оценивают на шаровой техноло» гической пробе диаметром 100.мм, за43 ливаемой в оболочковую форму, по копичеству азота в поверхностном слое отливки

Качество связующего оценивают цо времени желатинизации, которое определяют в соответствии с ГОСТ 18694-73, Эксплуатационную стабильность автоматических -формовочных линий оценивают по выпуску годных под заливку форм, при этом оценивают минимально и максимально возможный выпуск годных форм в KoHKpBTHbtx условиях эксплуатации, Результаты испытаний представлены в табл. 2, Влияние состава песчано-смоляных смесей на стабильность их технологических свойств оценивают изучая кинетичес-. кие закономерности процесса отверждения песчано-смоляной смеси. Кинетику процесса отверждения изучают по прочности образцов в горячем состоянии при температурах модельной оснастки 200 и

250©С и различном времени спекания образцов (1, 2 и 3 мин). Дополнительно оценивают степень отверждения связующего по количеству предполимера, оцре5 984624 6 эпоксидноалифатическую смолу, затем вод- рования осуществляют аналогичным обраный раствор уротропина. зом.

Составы смесей 1-4 по изобретению

В случае использования модифициро- и смеси 5 согласно прототипу приведены ванной новолачной смолы процесс плаки- s в табл. 1.

984624 Габлипа 2

Показатели дпя смесей

Свойства

4,9

4,2

5,2 3,7

7,8

10,2

9,6

10,2

13,7

18,3

17,3

16,3 1 1,0

6,2

5,1

18,2

17,8

25,5

23,7

13,7

17,8

23,7

17,0

100

100

100

96

100

5-10

95

86

10-15

0,38 0,42

0,37

0,30

0,34

36

0,07.0,02 0,03

0,03

0,02

Прочность на растяжение, кгс/см, при 200 С и времени выдержки; мин: при 250оС и времени выдержки;

/ мин: при 300 С и вре» мени выдержки; мин:

Степень отверждения связуюшего, %, в оболочке толшиной, мм:

Время желатннизации связующего, с

Величина первоначального прогиба при нагреве, мм, Длительность существования термических напряже ний, с

Содержание азота

s технологической пробе, %

7,8 4,9

16,5 1 1,3

21,6 12,7

25-30 28-32 25-30 25-30 30-120

9 9846

При сопоставлении достигаемого уров» ия свойств следует сравнивать смеси с эквивалентным содержанием связуюшего (смеси 3 и 5 в табл. 2}.

Как видно из табл. 2, смесь по иэоб- % ретению обеспечивает одновременное сочетание повышенных показателей скорос ти горячего отверждения (что следует из сокрашения времени желатинизации связующего}, прочности форм и стержней тО и их высокой стойкости к воздействию термического удара за счет ппастифика ции смеси при высокотемпературном на- . греве (что следует иэ увеличения пока., зателя величины первоначального проги- 35 ба образца смеси при нагреве и из уменьшения показателя длительности сушествования термических напряжений).

Добавка в смесь эпоксидноалифатической смолы благоприятно отражается на 20 качестве отливок. Шаровые пробы, изготовленные из этих смесей имели в поверхностном слое в 2,6-4,0 раза мень шее содержание азота по сравнению с прототипом. Таким образом, достигеется 25 снижение степени насышения металла отливки азотом, За счет отмеченных преимушеств до стигается улучшение качества отливок иэ черных сплавов, в частности исключа ЗО ются дефекты отливок типа газовой пористости, Формуле иэобретени я.35

Смесь для изготовления литейных обо- лочковых форм и стержней в нагревеемой

24 оснастке, включаюшая огнеупорный наполнитель, новолачную фенолформальдегидную смолу, уротропин и технологическую добавку на основе эпоксидной смолы,о тл и ч а ю ш а я с я тем, что, с цепью достижения одновременного сочетания цовышенных показателей скорости горячего отверждения, прочности форм и стержней и их высокой стойкости к воздействию термического удара за счет пластификации при высокотемпературном нагреве и снижения степени насыщения металла азо» том, смесь содержит.в качестве упомянутой технологической добавки эпоксидноелифатическую смолу в виде эпоксидированных глицидиловых эфиров гликолей при следуюшем соотношении ингредиентов, вес.%:

Новолачная фенолформальдегидная смола 2-7

Уротропин 0,16-0,70

Эпоксидноалнфати ческая смола 0,004-0, 1 40

Огнеупорный напопни тель Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 831334, кл. В 22 С 1/22, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2935509/22-02, кл. В 22 С 1/22, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 3224547/22-02, кл. В 22 С 1/22, 1980.

4. Патент ФРГ № 2543055, хщ, В 22 С 1/00, опублик. 1976.

Составитель С. Тепляков

Редактор C. Пекарь Техред С. Мигунова Корректор Н. Буряк

Заказ 10026/11 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4