РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ МОДЕЛЬНОЙ ОСНАСТКИ Российский патент 2012 года по МПК B22C3/00 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к составам разделительных покрытий для модельной оснастки.

Широко известны разделительные покрытия для модельной оснастки на нефтяной основе.

Например, известен следующий состав разделительного покрытия, (мас.ч.): нефтяная основа 85-95 и технологическая добавка 5-15, включающая олеиновую кислоту в количестве 2-5 мас.ч.

(Патент RU №2198762, МПК B22С 3/00, публикация 1988 г. БИ №4.)

Недостатком данного разделительного покрытия является высокая температура застывания олеиновой кислоты +15°С, в связи с чем при отрицательной температуре возможно ее выпадение в осадок.

Известны также технические решения, касающиеся составов разделительных покрытий, с использованием эффекта выделения «блестящего углерода», например разделительное покрытие для модельной оснастки следующего состава, мас.ч.:

1. Масло регенерированное 60-70 2. Кубовые остатки от переработки   синтетических жирных кислот «КО», «УСК-1» 25-30 3. Флотогудрон 5-10

(Евразийский патент №009228, МПК В22С 3/00, публикация 2007 г.)

Данное покрытие, которое наносится на модельную оснастку, переходит в процессе уплотнения формовочной смеси в поверхностный слой формы и при заливке формы металлом оно сгорает с выделением «блестящего углерода».

Однако это покрытие имеет ограниченную область применения, т.к. на ряде заводов покрытие наносят с помощью кисти. При этом способе нанесения условная вязкость покрытия не должна превышать 19-20 с при температуре 20°С для обеспечения равномерного слоя покрытия на модели. При данной условной вязкости слой покрытия, перешедшего на поверхность формы, может быть недостаточным для существенного улучшения чистоты поверхности отливок. В частности, на отдельных участках отливок, например в месте подвода металла, чистота поверхности улучшается незначительно либо влияние покрытия вообще не проявляется.

Повышение содержания противопригарного компонента приводит к повышению условной вязкости покрытия, что в данных условия неприемлемо.

Для повышения газопроницаемости формовочной смеси на ряде заводов применяют дошихтовку формовочной смеси более крупным песком. В этом случае данное разделительное покрытие практически не оказывает положительного влияния на чистоту поверхности отливок.

Наиболее близким по составу к заявляемому решению является разделительное покрытие для модельной оснастки, содержащее (мас.ч.):

индустриальные масла 90-94 антифирикционные добавки - жирные кислоты   таллового масла (ЖКТМ) или дистиллированное   талловое масло (ДТМ) 6-10

(Евразийский патент №010597, МПК В22С 3/00, публикация 2008.10.30.)

Данный состав разделительного покрытия обладает коэффициентом трения пары «формовочная смесь - модель» не выше 0,10, хорошими антиадгезионными свойствами (величиной прилипаемости к материалу модели не более 0,03 Н/см²), однако практически не оказывает влияния на чистоту поверхности отливок, т.к. полностью выгорает в процессе заливки форм металлом, при этом выход «блестящего углерода» не превышает 10-12%, что недостаточно для улучшения чистоты поверхности отливок.

Технической задачей изобретения является расширение области применения разделительных покрытий с дополнительными противопригарными свойствами, а именно:

- повышение выхода «блестящего углерода» без увеличения условной вязкости покрытия;

- повышение термоустойчивости слоя разделительного покрытия, перешедшего в процессе формовки на поверхность формы.

Техническим результатом от использования заявляемого изобретения является обеспечение:

- коэффициента внешнего трения пары «формовочная смесь - модель» не более 0,11;

- выхода «блестящего углерода» разделительного покрытия не менее 20%;

- условной вязкости по ВЗ-4 в пределах 16,9-18 с;

- образование при выгорании слоя покрытия при заливке огнеупорной пленки оксида кремния;

- уменьшение осадка при отрицательных температурах.

Указанный технический результат достигается за счет того, что разделительное покрытие для модельной оснастки, включающее нефтяную основу и антифрикционную добавку, дополнительно содержит полиэтилсилоксановую жидкость (ПЭС) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

нефтяная основа - индустриальные масла 55-75 антифрикционная добавка 2-15 полиэтилсилоксановая жидкость (ПЭС) 20-40

причем в качестве нефтяной основы использовано одно или смесь индустриальных масел: И-5А, И-12А, ИГП-18, а в качестве антифрикционной добавки - олеиновая кислота, или жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ), или дистиллированное талловое масло (ДТМ).

Заявляемый состав обеспечивает как антифрикционные, так и противопригарные свойства разделительного покрытия.

Полиэтилсилоксановая жидкость (ГОСТ 13004-77) представляет собой кремнийорганическое соединение, выход «блестящего углерода» которого составляет не менее 75%, условная вязкость по ВЗ-4 при 20°С составляет 17-18 с. В заявляемом составе использованы ПЭС-2, -3, -4, -5, -7. Цифры в наименовании ПЭС-2, -3, -4, -5, -7 характеризуют процентное содержание кремния. Содержание ПЭС в составе разделительного покрытия менее 20 мас.ч. не позволяет достичь выхода «блестящего углерода» покрытия не менее 20%. Содержание ПЭС более 40 мас.ч. значительно увеличивает стоимость разделительного покрытия. Полиэтилсилоксановые жидкости выбраны из-за хорошей совместимости с минеральными маслами. ПЭС - прозрачная жидкость, трудногорючая, нетоксичная, не оказывает раздражающего действия на кожу и слизистые оболочки. Экологически безопасна, не имеет запаха, не вызывает негативной психологической реакции у человека.

Антифрикционная добавка - олеиновая кислота, либо ЖКТМ, либо ДТМ позволяет снизить коэффициент внешнего трения пары «формовочная смесь - модель» до 0,10-0,11 и уменьшить величину прилипаемости до 0,03 Н/см², что способствует получению качественного отпечатка моделей. Содержание менее 2% антифрикционной добавки не обеспечивает получение указанных значений коэффициента трения и прилипаемости, а увеличение содержания добавки более 15% нецелесообразно, т.к. не способствует дальнейшему снижению значений коэффициента трения и прилипаемости.

Совместное применение олеиновой кислоты и ПЭС способствует уменьшению выпадения олеиновой кислоты в осадок при отрицательных температурах.

Индустриальные масла являются растворителями. Их соотношение выбирается для каждого техпроцесса изготовления отливок, условий нанесения покрытия на модели для обеспечения необходимой вязкости покрытия.

В качестве нефтяной основы (растворителя) использованы индустриальные масла: И-5А, И-12А, ИГП-18 как не дефицитные, недорогие, широко распространенные в промышленности материалы.

Индустриальное масло ИГП-18 (ТУ 38.101413-97) - дистиллятное, содержит в своем составе антиокислительную, антифрикционную и антикоррозионную присадки. Использование этого масла в составе разделительного покрытия оказывает влияние на вязкость и плотность покрытия, а также на содержание легирующих добавок, способствует увеличению срока годности покрытия и увеличению срока службы металлической модельной оснастки. Индустриальные масла И-5А, И-12А (ГОСТ 20799-88) - очищенные дистиллятные масла из сернистых нефтей селективной очистки. Данные масла являются растворителями для антифрикционных (олеиновая кислота, ЖКТМ, ДТМ) и противопригарной (ПЭС) добавок и оказывают влияние на плотность и условную вязкость разделительного покрытия. Минеральные масла относятся к 3 классу опасности по ГОСТ 12.1.005-88.

Содержание одного или смеси индустриальных масел в составе покрытия менее 55 мас.ч. приведет к существенному удорожанию покрытия, а при содержании масел более 75 мас.ч. не могут быть достигнуты необходимые триботехнические (коэффициент трения не более 0,11 и величина прилипаемости не более 0,03 Н/см²) и технологические (противопригарные) свойства.

Разделительные покрытия готовят путем смешивания всех ингредиентов при температуре 30-40°С в течение 3-5 мин. Наносят разделительное покрытие на модельную оснастку любым из известных способов: кистью, пульверизатором, автоматически в цикле работы АФЛ. Затем на модельную оснастку наносят формовочную смесь и уплотняют одним из известных способов до образования литейной формы. В процессе ее изготовления нанесенное на модель покрытие переходит на рабочую поверхность формы и остается на ней в виде тонкого равномерного слоя. При этом обеспечивается качественный отпечаток модели. В процессе заливки формы металлом разделительное покрытие выгорает с образованием «блестящего углерода», препятствующего смачиванию формы металлом, и оксида кремния, заполняющего имеющиеся на поверхности формы промежутки между частицами формовочной смеси и являющегося огнеупорным материалом (температура плавления 1730-1770°С), что способствует повышению чистоты поверхности отливок.

Техническим результатом от использования заявляемого изобретения является обеспечение:

- коэффициента внешнего трения пары «формовочная смесь - модель» не более 0,11;

- выхода «блестящего углерода» разделительного покрытия 20-34%;

- условной вязкости по ВЗ-4 в пределах 16,9-18 с;

- образование при выгорании слоя покрытия при заливке огнеупорной пленки оксида кремния.

В табл.1 приведены конкретные составы заявляемого разделительного покрытия.

В табл.2 свойства разделительных покрытий.

Изобретение относится к области литейного производства. Разделительное покрытие содержит нефтяную основу в виде индустриального масла, антифрикционную добавку и полиэтилсилоксановую жидкость ПЭС при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: нефтяная основа 5-75, антифрикционная добавка 2-15, полиэтилсилоксановая жидкость (ПЭС) 20-40. Обеспечивается повышение противопригарных свойств покрытия, улучшение чистоты поверхности отливок. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Разделительное покрытие для модельной оснастки, включающее нефтяную основу и антифрикционную добавку, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит полиэтилсилоксановую жидкость ПЭС при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
нефтяная основа 55-75 антифрикционная добавка 2-15 полиэтилсилоксановая жидкость (ПЭС) 20-40

2. Разделительное покрытие по п.1, отличающееся тем, что в качестве нефтяной основы оно содержит одно из индустриальных масел И-5А, И-12А, ИГП-18 или их смесь, а в качестве антифрикционной добавки - олеиновую кислоту или жирные кислоты таллового масла (ЖКТМ), или дистиллированное талловое масло (ДТМ).