Композиция для изготовления выплавляемых моделей Советский патент 1984 года по МПК B22C7/02 

СЛ

00 4;: Изобретение относится к литейном производству, в частности к модельным составам, применяемым при изготовлении отливок методом литья по вьшлавляемым моделям, и может быть .использовано в машиностроении, стом тологии, ювелирной промьгашенности. Известна композиция для изготовления выплавляемых моделей, содержа щая парафин, буроугольный воск, син тетический церезин, кубовый остаток парафина СП. Данный состав вьтускается Новоче касским заводом синтетических прод тов по МРТУ 6-03-256 -69. Недостатками из вестной композици являются невысокие значения основны эксплуатационных показателей, требуемых при литье по вьтлавляемым мо делям, таких как механическая прочность на сдвиг (1,15 МПа), теплоустойчивость (39 ° С) и высокая объемная усадка (%), которая составляет соответственно при температуре, 70-20 13,5 60-20 12,25 50-20 8,03 40-20 4,60 Низкая механическая прочность на сдвиг приводит к деформирумости модел а также частичной поломке при удале нии ее из пресс-формы, хранении, сборки в блоки. Высокая объемная усадка в интервале температур 70-20 С осложняет вытопку модели из формы без разруше яия последней, ухудшает качество по верхности изготовляемых моделей. Кроме того, модельная композиция пл хо отделяется- от выплавляющей среды - воды. В результате возрастают потери, ухудшаются технологические свойства возврата. Известна композиция для изготовлеш я моделей, содержащая парафин, синтетический церезин, кубовьй оста ток крекинга парафина, алкилоламиды синтетических жирных кислот.фракции c,g-c,em. Содержащиеся в составе алкилоламиды синтетических жирных кислот хотя и повышают точность воспроизво димости модельной композицией рабочей полости пресс-формы, что связано с поверхностно-активными свойствами синтетических жирных кислот, однако это свойство в то же время снижает механическую прочность,.дисперсных систем (в данном случае парафиновой) . Наиболее близкой предлагаемой по техническому существу и достигаемому результату является композиция ГЗ для изготовления выплавляемых моделей, вк/почающая парафин, церезин, сополимер этилена с винилацетатом (при содержании последнего 2128 мас.%) при следующем соотношении ингредиентов, мае. %: Парафин 60,0-75,0 Церезин 20,0-25,0 Сополимер этилена с винилацетатом при содержаниипоследнего 21-28 мас.% 5,0-15,0 Недостатками данного состава являются относительно невысокая механическая прочность на сдвиг (1,54 МПа) и значительная объемная усадка (%), которая составляет, при температуре, «С 70-2013,21 60-2012,20 50-203,50 40-201,23 Кроме того, и состав данной композиции входит дорогостоящий 80 (1400 р за 1 т), увеличивающий склонность модели из сплава известного состава к деформированию под действием нагрузки (в том числе под действием собственного веса). Целью изобретения является улучшение качества моделей за счет уменьшения усадки и повьш1ения прочности. Поставленная цель достигается тем, что композиция для изготовления вьшлавляемых моделей, включающая парафин, церезин, сополимер этилена с винилацетатом при содержании последнего 21-28 мас.%,содержит атактический полипропилен, а церезин - синтетический при следующем соотношении ингредиентов, мае. %: Церезин синтетический10,0-25,0 Сополимер этилена с винилаце- татом при содержании последнего 21-28 мае. % 5,0-10,0 Атактический полипропилен 0,2-0,7 ПарафинОстальное

Атактический полипропилен, вырабатываемый Томским химическим комбинатом, имеет температуру размягчения 145° С (ТУ 6-05-194-8П). Оптимальные техпологические спойствл модельной композиции достигаются при добавке полипропилена в количестве 0,2-0,7 мае. %.

При содержании полипропилена менее 0,2 мае. % свойства композиции улучшаются незначительно. Увеличение содержания полипропилена свьше 0,7 мае. % снижает прочность и твердость модельной композиции.

Использование высокоплавкого синтетического церезина в количестве 1025 мае. % обеспечивает повышенную механическую прочность модели, мень.шую ее объемную усадку в интервале рабочих температур изготовления модели 50-20 Си 40-20 ° С, что очень важно, а также повышает теплостойкость.

Уменьшение концентрации церезина в сплаве 10 мас.% способствует невысокой теплоустойчивости ( 46 ° С), снижает качество модельного состава, повышая его склонность к деформациям при 25-30° С.

Увеличение количества синтетического церезина в сплаве свьш1е 25 мас. существенно увеличивает температуру плавления композиции, что затрудняет изготовление моделей и удаление их из полости литейных форм.

Дпя получения предлагаемой модельной композиции в емкость термостата с мешалкой последовательно вводят парафин (В), синтетический церезин, полимерные компоненты. После расплав ления всех компонентов производится перемешивание смеси при t 130° С в течение 1-1,5 ч для получения однородного расплава.

Составы композиций приведены в табл. 1 (состав 1 соответствует известному источнику СЗ, составы 2-5 предлагаемые).

Определяются механическая прочность на сдвиг, объемная и линейная усадки в различных интервалах температур, температура каплепадания, теплоустойчивость, твердость (см.табл.2 При этом температура каплепадания определяется по ГОСТ 6793-74, твердость - по. понетрации иглой по ГОСТ 11501-78, теплоустойчивость по методике НИИТавтопрома.

Прочность на слпиг, обт.емиая усадка, линейная - на универсальной лабораторной установке, позволяющей комплексно и с высоко точностью (2,5-4,5%) определять механическую прочность, деформируемость и объемную усадку модельных сплавов.

Лине11ную усадку определяют по результатам определения объемной усадки на дилатометре д.пя измерения, объемного сжатия парафинов при их фазовых превращениях. Линейная усадка рассчитывается по известной формуле :.

oL 3ji

где oL- объемная усадка, Ji - линейная усадка.

Данный прибор дает высокую точность (воспроизводимость результатов не ниже 1,5%) и сохранаяет принципиальные конструктивные особенности известного прибора НИИТавтопрома для точного измерения усадки модельных сплавов для всех образцов, в том числе и полученных из известных композиций (3), и усадка определяется описанным методом.

Использованная методика проведения экспериментов заключается в еледующем.

Кювету нагревают до 90-100°С и загружают в нее в расплавленном состоянии (также с температурой 90 100° С) модельную композицию и кювету герметично закрывают. Воздух в композицию не замешивают. Охлаждение образца в кювете осуществляют с постоянной скоростью, равной 1 С/мин до 20°С, т.е. до температуры воды обычно охлаждающей пресс-формы в промьшшенных условиях. Расположенный в нижней части кюветы подвижный поршень перемещается вверх вслед за сжимающимся образцом. Это перемещение регистрируется вторичным прибором и происходит автоматическая запись дилатометрической кривой в координатах объемная усадка - температура.

В табл. 3 приведены составы композиций 7 и 8, которые содержат при одинаковом расходе церезина нефтяного, парафина, полипропилена атактического в количестве 0,2 мае. % и 0,7 %, а также составы 9 и 10, содержание при этом же расходе упомянутых ингредиентов церезин еинтетический (соответствуют изобретению). Свойства композиций приведены в табл. 4. Как следует из табл. Д, композиции, содержащие нефтяной церезин 80, при прочих равных условиях имеют Прочность на 20% ниже, чем для компо зиций с синтетическим церезином (9 и 10), 5,95 против 7,52 МПа и 5,98 против 7,47 МПа« Усадка в интервале рабочих температур 50-20° С, непосредственно рлияющая на качество поверхности моделей для сплавов, содержащих нефтяной церезин 80, на 10-20 % вьше чем для сплавов с синтетическим церезином (1,1 против 0,88%). Из табл. 2 . видно, что при одинаковом содержании всех компонентов (в заявляемых пределах) , кроме синтетического церезина, (сплавы 1 и 4) более высокую прочность имеет композиция,2, содержащая меньшее количество синтетического церезина (10 против 15% в сплаве 5) ,прочность на изгиб 7,8 против 7,4 Mlla и при высоком содержании синтет ческого церезина (25%) в сплаве 6,но ином содержании сополимера этилена с виннлацетатом 15 вместо заявляемых 5-10 мас.% и атактического полипропи лена 1, вме.сто заявляемых О, 2-0, 7 мас.% механическая прочность на изгиб оказывается ниже, чем для состава 3, на 10 мае. %, что подтверждено много кратными измерениями. Механическая прочность предлагаемой композиции в среднем на 21,3 % выше, чем для известной композиции С31. Объемная усадка для предлагаемой композиции снижается при 70-20 С на 6%, С на 7%, 50-20 С на 21%, 40-7.0.с на 24%. Значительное уменьшение объемной усадки сплава в интервале температур 50-20 Ч, 40-20°С снижает возможность образования утяжин на поверхности изделий, а следовательно, бра-- , ка по качеству поверхности.Некоторое уменьшение усадки в интервале 7020 ° С уменьшает брак керамических форм за счет их растрескивания при вытопке модельного состава. Кроме того, наличие полимерньгх ингредиентов в композиции повышает его гидрофобность - важное технологическое свойство при использовании водяной вытопки состава из форм, улучшает спаиваемость состава, чтсг облегчает сборку моделей в блоки и обеспечивает высокую прочность шва в местах спайки. Модели, изготовленные из предлагаемой композиции очень трудно воспроизводят сложную конфигурацию пресс-формы в отличие от известного, не имеют поверхностных дефектов в виде раковин, трещин. Реализация изобретения позволяет улучшить качество моделей за счет уменьшения усадки и повьштения прочности, снизить брак по деформируемости моделей до 1-1,5% против 5%. При выпуске 20 тыс. шт. моделей в месЯц отбраковка составляет 5%. Таблица

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫПЛАВЛЯЕМЫХ МОДЕЛЕЙ, включающая парафин, церезин, сополимер этилена с винилацетатом при содержании последнего 21-28 мае.; отличающаяся тем, что, с цепью улучшения качества моделей за счет уменьшения усадки и повышения прочности, композиция дополнительно содержит атактический полипропилен, а церезин синтетический при следующем соотношении ингредиентов, мае. %: Церезин синтетический10-25 Сополимер этилена с винилацетатом при содержании (/) последнего 21-28 мае. %5-10 Атактический полипропилен 0,2-0,7 g ПарафинОстальное

Содержание Ингредиенты 67,0 79,8 Парафин (В ) Церезин нефтяной (80) Церезин синтетический

Сополимер этилена с винилацетатом при содержании в ингредиентовi мае. %, в композициях 74,8 59,0 15,0 25,0

нем 21-28% вишшацетата

Полипропилен атактический ТУ6-05-194-80 Температура капле84,0 82,0 85,5 падения Твердость при 25 С, мм (игла, 100 г) 10,6 10,2 11,2 Прочность на сдвиг 1,54 2,36 f,95 при 20 « С, МПа Объемная усадка (%) в интервале температур, С 70-20 60-20 50-20 40-20 Теплоустойчи46,0 46,0 47,0 вость, С

8 Продвлжепие табл.I

1115840

10,0 10,0 15,0

5,0

10,0

0,7 0,2 1,0

0.5

Таблица 2 86,0 83,0 11,0 11,5 1,62 1,72 47,0 46,2 Парафин (Р)ц) 67,066, Церезин 80 (нефтяной) Синтетический церезин Сополимер этилена с содержанием 21-28% винилацетатаПолипропилен атактический (ТУ 6-05-194-80)

Линейная усадка, %, в интервале, °С

70-20 60-20 50-20 40-20

Коэффициент термического сжатия, в интервале, °С

Таблица 3

Таблица 4

п

0,00089 0,00100 0,00039 0,00025

12

1115840

Продолжение таОл.4

0,00087

0,00081

0,0008t 0,00100 0,00094 0,00095 0,00037 0,00032 0,00022 0,00020 0,00018 0,00014