Смесь для изготовления водорастворимыхВСТАВОК и МОдЕлЕй Советский патент 1981 года по МПК B22C7/02 B22C1/20 

1

Изобретение относится к литейному производству, в частности к получению литья по выплавляемым моделям полостных лопаток, а именно для изготовления керамических стержней и отливок.

Известен состав на основе карбамида, содержащий, кроме карбамида, поливиниловый спирт и соединения натрия 1.

Наряду с достаточной пластичностью, высокими прочностью и точностью этот состав имеет существенные недостатки.

При растворении моделей соединения натрия остаются в порах керамики формы и стержней, и после прокалки формы перед заливкой металлом соединения превращаются в окисел натрия, который является плавнем для керамики, имеющей в составе двуокись кремния и окись алюминия. Тем самым снижается огнеупорность формы и стержней.

Затруднительно извлечение моделей из пресс-форм, особо тонкие и сложные по форме модели растрескиваются.

Смесь имеет значительную гигроскопичность при низкой способности растворения в воде при комнатной температуре.

Наиболее близкой к изобретению является смесь на основе карбамида, содержащая галогенид аммония 2.

Этот состав имеет высокие прочность и

точность, малое время растворения моделей, несколько меньщую гигроскопичность. Но и этот состав имеет недостатки: отсутствие пластичности состава, приводящее к невозможности изготовления тонких и сложных по форме вставок и моделей методом прессования под давлением; затруднительное извлечение моделей из прессформ и растрескивание тонких и сложных по форме моделей; еще значительную гигроскопичность.

Целью изобретения является повышение прочности и устойчивости к растрескиванию, а также уменьщение гигроскопичности.

Для этого известная смесь, в состав которой входят карбамид и галогенид аммония, содержит поливиниловый спирт, термореактивную смолу и кремнийорганическую гидрофобную жидкость при следующем соотношении ингредиентов, вес. %: Галогенид аммония0,3-23,0

Поливиниловый спирт13,5- 5,0

Кремнийорганическая гидрофобная жидкость4,0- 0,5 Термореактивная смола 22,5- 6,5 Карбамид Остальное В качестве термореактивной смолы используют резольную или новолачную смолу, при этом смола состоит из 60-70%

3

фракции 100-160 мкм и 30-40% фракции 4U-50 мкм.

В качестве кремнийорганической гидрофобной жидкости используются соедииения силоксаиового ряда, жидкости ПМС-30, ПМС-100 или ГКЖ-94.

Входящий в смесь карбамид - белое кристаллическое вещество с т. пл. 127°С, который придает растворимость смеси в воде при комиатной температуре, прочность, чистоту поверхности, низкую усадку.

Поливиниловый спирт - карбоцепной полимер, белый, твердый при комнатной температуре порощок, температура плавления 213°С, придает термопластические свойства, устойчивость против трещинообразования; повышает вязкость смеси в расплавленном состоянии.

Галогенид аммония - соли аммония и галогено-водородных катионов общей формулы Н4Х, где X - атомы галогенов. Бесцветные кристаллы хорощо растворимы в воде. Температура разложения 300°С. Он способствует растворимости смеси в воде при комнатной температуре, увеличивает интервал рабочих температур, снижает температуру плавления, снижает токсичность, общую зольность смеси.

В качестве термореактивной смолы в смесь может быть введен пульвер-бакелит (тонкоизмельченная смесь новолачной смолы НОСбН4СН2СбН4ОН марки СФО12 с уротропином) с т. пл. 126-Шб С, а также бакелитовый лак - раствор резольной смолы ИФК в этаноле.

Полимеризация при температуре 160°С.

Вместо смолы может содержать декстрин (СбН1оО5)х - смесь продуктов гидролиза крахмала.

После перевода указанных смол в неплавкое отвержденное состояние путем теиловой обработки и размола они представляют собой темно-коричневый порошок.

Кремнийорганическая гидрофобная жидкость (ПМ.С-30 или ПМС-100 - полиметилсилоксан; ГКЖ-94 - полиэтилгидросилоксан - прозрачные, маслянистые жидкости, температура деструкции 170°С) снижает гигроскопичность смеси, увеличивает податливость, срок хранения моделей, устраняет необходимость в смазке пресс-форм при изготовлении моделей.

Пример 1. Предварительно осуществляют перевод в неплавкое отвержденное состояние путем тепловой обработки новолачную смолу (связующие ПБ - пульвербакелит) при температуре 180-200°С в течение 2 ч, затем проводят размол, смолы до фракции 100 мкм 60-70% и 40-50 мкм 30-40% и осуществляют просеивание.

Предварительно проводят нагрев карбамида до температуры ПО-120°С, вводя при перемешивании аммоний бром - фтористый, поливиниловый спирт до полного растворения, затем последовательно вводят

полиэтилгидросилоксановуюжидкость

ГКЖ-94 и предварительно обработанную термореактивную смолу. После окончательного перемешивания осуществляют при температуре 125130°С прессоваиас вставок под давлением 3-10 н/м из смеси при следующем соотношении ингредиентов, вес. %: карбамид 64,5; поливиниловый спирт 11,75; аммоний бромфтористый 0,35;

полиэтилгидросилоксановая жидкость 3,4, термореактивная смола 20,0.

Получают вставки длиной 40, шириной 8, толщиной 1 мм и с расиоложеиньши на них семнадцатью отверстиями диаметром 0,79+

±0,02 мм, которые использовались при изготовлении керамических стержней, путем запрессовки ири температуре 125-135°С. После оформления в стержне полости штырьков вставки растворяются в воде при

комнатной температуре в течение 20 мин.

Далее производятся обжиг стержней и отливка лопаток по известной технологии с вышеуказанными стержнями. Затем лопатки вскрываются и производится сравнительный замер диаметров отверстий во вставках и элементах лопаток, оформленных полостями и штырьками стержней, изготовленных с помощью вышеуказанных вставок. При этом получены следующие результаты: диаметры во вставках 0,79± ±0,02 мм, диаметры отверстий в элементах лопаток 0,8loo2 мм. Форма литого элемента в лопатках соответствует форме вставок из смеси.

Пример 2. Предварительно осуществляют перевод в неплавкое отвержденное состояние (перевод бакелитового лака из резольной в резитную стадию) путем тепловой обработки ири температуре 180-

200°С в течение 2 ч, затем проводят размол до фракции 160 мкм-60-70% и 40 мкм- 30-40% и просеивание. Предварительно производят нагрев карбамида до 95°С, вводят при перемещивании аммоний хлористый

и поливиниловый спирт до полного растворения, затем при перемешивании ири температуре ПО-120°С последовательно вводят полиметилсилоксановую жидкость ПМС-30 или ПМС-100 и предварительно

обработанную термореактивную смолу.

После окончательного перемешивания всего состава смеси производится изготовление моделей при 80-90°С путем прессования из смеси при следующем соотношеНИИ ингредиентов, вес. %:

Карбамид64,5

Поливиниловый спирт9,69

Аммоний хлористый11,19

Полиметилсилоксановая

жидкость0,97

Термореактивная смола13,55

Далее изготавливаются ио моделям керамические формы путем покраски, производится растворение моделей в воде при 95-100°С в течение 1,0-1,5 ч. После высыхания и прокалки форм производится заливка форм металлом и дальнейший контроль геометрии и поверхности отливок. Геометрия и поверхность отливок соответствует технологическим требованиям к отливкам. Наряду с этим смесь дополнительно обладает свойствами податливости. 8358 5 96 отсутствием взаимодействия с керамикой формы и стержня, низкой усадкой, значительным интервалом рабочих температур. Составы полученных смесей приведены в табл. 1, физико-механические и технологические свойства - в табл. 2 (в табл. 1 составы 1 и 2 - известная смесь 2, а составы 3-6 - предлагаемая). Таблица 1

Как следует из табл. 1 и 2 применение предлагаемой смеси по сравнению с известной 2 обеспечивает улучшение технологических свойств, расширение возможностей использования и повышение производительности за счет снижения гигроскопичности при использовании кремнийорганической гидрофобной жидкости, приобретения термопластических свойств и значительного повышения прочности за счет использования поливинилового спирта и термореактивной смолы, устойчивости смеси к растрескиванию, в частности, при изготовлении особо тонких и сложных моделей.

Установка таких лопаток на авиационных двигателях позволит повысить рабочую температуру на лопатках на 100°С, за счет чего может быть достигнуто повышение тяги двигателя примерно на 1000 кг, что приведет к снижению себестоимости перевозок.

Таблица 2

Физико-механические и технологические свойства смесей по примерам

Формула изобретения

Галогенид аммония0,3-23,0

Поливиниловый спирт13,5- 5,0

Кремнийорганическая гидрофобная жидкость4,0- 0,5 Термореактивная смола 22,5- 6,5 Карбамид Остальное

70% фракции 100-160 мкм и 30-40%Источники информации,

фракции 40-50 мкм.принятые во внимание при экспертизе

что в качестве кремнийорганической жидко- 21, 1977.

сти смесь содержит соединение силоксано-5 2. Авторское свидетельство СССР вого ряда. № 555966, кл. В 22С 7/02, 1974.

835Й96