Смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагреваемой оснастке

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик пв 984624(22) Заявлено 14,01.81 (21) 3234842/22-02с присоединением заявки М(51)М. Кл,В 22 С 1/22 ЪаударстюпвВ кемнтет СССР юо делам кэабретеквй к атерцткй(53) УДК 621,742, .4 (088.8) Дата опубликования описания 30.12,82 С. И, Радченко, Э. Ф, Шатрова, Н, Н, Грачев,Л. Ю. Барабанова и С, И. Пермннова 1 4 ч(54) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ОБОЛОКОВЫХ ФОРМ И СТЕ ЖНЕЙ В НАГРЕВАЕМОЙ ОСНАСТКЕОстальное 1Изобретение относится к литейномупроизводству, а именно к смесям для изготовления литейных обопочковых форми стержней в нагреваемой оснастке.Известны смеси для изготовления литейных оболочковых форм и стержней,содержащие технологические добавки, которые изменяют свойства связующего и,соответственно, песчано-смоляной смесив заданном направлении. Так, добавки10глицеринового илн гликопевого эфира канифоли 1.1илн альбертопевой кислоты 1,2оказывают пластифицируюшее действие и повышают сопротивляемость смеси воздействию термического удара, но15не ускоряют протекания технологического цикла формирования и отвержденияоболочки.Добавка алкилреэорциноформапьдегидной смолы Г 3 3 улучшает прочностные по-р 0казатели смеси, содействует ее болеебыстрому отверждению при меньших энергетических затратах, но слабо пластифицнрует смесь,2для 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 рее зультату является .смесь дпя изготовления обопочковых форм н стержней в на греваемой оснастке, содержащая, вес.%1фенопформапьдегидная новопачная смола 1 8Эпоксидная смола сароматическимифрагментами 0,02-4,00Увотропин 0,14-1,36Огнеупорный наполни тель В качестве эпоксидной,смолы с .ароматическими фрагментамииспользуют, например, продукт реакции бис-фенола А с эпихпоргидрином, получаемый в присутствии едкого патра.40 3 98462Эпоксидные смолы, которые используются в качестве специальной добавки вколичествах 0,02-4,00%, действуют какактивные мягчители в песке, плакированном иовопаком, Это обусловливает высокую стойкость смесей к воздействию термического удара 4 3.,Однако повышение пластическихсвойств смеси (пластификация) приводитк одновременному снижению прочностных 10показателей, Кроме того, для обеспечения требуемой прочности оболочковыхформ и стержней в описываемой известной смеси необходимо повышенное количество уротропина, не менее 14%, считая на вес новолака. Это приводит к браку отливок по газовой пористости вследствие интенсивного разложения избыточного уротропина при повышенных температурах с выделением аммиака. 20Цель изобретения - достижение одновременного сочетания повышенных показателей скорости горячего отверждения,прочности форм и стержней н их высокойстойкости к воздействию термического дудара эа счет пластификации при высокотемпературном нагреве и снижение степени насышения металла азотом.13 дя достижения поставленной цедисмесь дпя изготовления обопочковыхформ и стержней в нагреваемой оснастке, включающая огнеупорный наподнитель,новодачную фенопформапьдегидную смолу,уротропин и технологическую добавку наоснове эпоксидной смолы, содержит в ка 35честве упомянутой добавки эпоксидноалифатическую смолу в виде эпоксидированных глицидиловых эфиров гликопей приследующем соотношении ингредиентов,весНоводачная фенолформальдегиднаясмол2-7Уротропин О, 16-0,70Эпоксидноалифатическая смола 0,004 -О, 140Огнеупорный наполни тель ОстальноеЭпоксидноалифатические смолы представляют собой эпоксидированные глицидиловые эфиры гликопей (диэтиленгликопя, 50триэтиленгликоля). Они обладают низкойвязкостью, небольшим молекулярным весом (250-350), узким пределом содержания эпоксидных групп (24-30%).Эпоксидная смола, содержащая активные функциональные группы и вводимаяв смесь в количестве 0,004-0,140 вес.%,катализирует процесс отверждения феноль 4 4ной смолы уротропином, но слабо пластифицирует пдакированную смесь, Песчано-смоляная смесь, содержащая компоненты в указанных количествах, образуетпри воздействии высоких температур сшиваюшуюся композицию, характеризуюшуюся оптимально стабильными свойствами,Временной интервал отверждения фенольной смолы в присутствии эпоксидноалифатической смолы суживается (25-30 свместо 40-130 с), что обусловливаетравномерное отверждение смеси по сечению оболочки при меньшем расходе уротропина, Это приводит к стабилизацииэксплуатационных характеристик автоматических формовочных линий и повышениюих надежности.вПри содержании добавки менее 0,004вес,% 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, способствуюший повышению стойкости смеси воздействиютермического удара, но не способствуюший повышению прочности стержней иформ.При содержании уротропина менее0,16 вес.% прочность оболочковых форми стержней в горячем состоянии недостаточная (менее 11,0 кгс/см ), а при со%держании уротропина более 0,700 вес,%возникает брак отливок по газовой пористости,В качестве эпоксидноалифатическойсмолы могут быть использованы смолымарок ДЭГ, ТЭГ(ТУ 6-05-182377), причем эпоксидная смода можетвводиться либо непосредственно в смесь,либо в состав свяэуюшего. В поспеднемслучае в фенопьную смолу после ее расплавления или по окончанию процессасушки ново ака вводят требуемое количество эпоксидной смолы и нагреваютсмесь при 160-180 оС до получения гомогенной массы,П р и м е р, Плакированную смесьприготавливают по обычной методике, Вопытах используют новодачиые феноцформадьдегидные смолы СФ, СФ-О 12,(ГОСТ 18694-73) и кварцевый песокмарки 1 К 010 Б, Уротропин вводят в видеводного 33%-ного раствора. Песок нагревают до 140-150 С и смешивают с новодачной смолой, затем в смесь вводят,32 Эпоксидноалифатическая смола 0,004 0,0 Эпоксидноалнфатическая смолаТЭГ0,08 Эпоксидная смолс ароматическнфрагментамиЭ 04 КР,05 яемому химическим путем посредством4 Яэкстрагирования в аппарате Сокслета.Качество смолы и ее склонность к насьпцению металла азотом с образованиемв теле отливки дефектов типа газовой пористости оценивают на шаровой технологической пробе диаметром 100.мм, за 43ливаемой в оболочковую форму, по количеству азота в поверхностном слое отливкиКачество связующего оценивают цомени желатинизации, которое определяют в соответствии с ГОСТ 18694-73,Эксплуатационную стабильность автоматических формовочных линий оцениваютпо выпуску годных под заливку форм,при этом оценивают минимально и максифф мально возможный выпуск годных формв конкретных условиях эксплуатации,Результаты испытаний представленыв табл. 2,В качестве эпоксидной смолы с ароматическими фрагментами в составе смеси 5 использовалась смола ЗКР (ТУ 6-10-12-4-77 ), представляющая собой 4 1%-ный раствор в этилцеллозольве эпоксидиановой смолы, получаемой при конденсации дифенилолпропана в йелочной среде с эпихлоргидрином.дел Влияние состава песчано-смоляных смесей на стабильность их технологичес ких свойств оценивают изучая кинетичес кие закономерности процесса отверждени песчано-смоляной смеси. Кинетику процесса отверждения изучают по прочност образцов в горячем состоянии при температурах модельной оснастки 200 и 250 оС и различном времени спекания образцов (1, 2 и 3 мин), Дополнительно оценивают степень отверждения связующего по количеству предполимера, оцре вре 5 984624 6эпоксидноалифатическую смолу, затем вод- рования осуществляют аналогичным обраный раствор уротропина.Составы смесей 1-4 по изобретениюВ случае использования модифициро- и смеси 5 согласно прототипу приведены ванной новолачной смолы процесс плаки- % в табл, 1.984624 . Габлипа 2 Показатели дпя смесей Свойства 4,9 4,2 7,8 10,2 9,6 10,2 13,7 18,3 17,3 16,3 11,0 6,2 18,2 25,5 23,7 13,7 17,8 23,7 17,0 100 100 100 90 96 100 5-10 98 95 93 86 0,38 0,42 0,37 0,30 0,34 30 0,07/ минф при 300 С и времени выдержки;мин; Степень отверждениясвязуюшего, %, в оболочке толшиной, мм: Время желатннизации связующего, сВеличина первоначального прогиба при нагреве, мм, длительность существования термических напряжеф ний, с Содержание азотав технологическойпробе, % 7,8 4,916,5 11,321,6 12 7 25-30 28-32 25-30 25-30 30-1209 9846При сопоставлении достигаемого уровия свойств следует сравнивать смеси сэквивалентным содержанием связующего(смеси 3 и 5 в табл. 2),Как видно из табл, 2, смесь по иэобретению обеспечивает одновременное сочетание повышенных показателей скорости горячего отверждения (что следуетиз сокрашения времени желатинизациисвязующего), прочности форм и стержней 10и их высокой стойкости к воздействиютермического удара за счет пластифика"ции смеси при высокотемпературном на- .греве (что следует иэ увеличения пока., зателя величины первоначального прогиба образца смеси при нагреве и из уменьшения показателя длительности существования термических напряжений).Добавка в смесь эпоксидноалифатической смолы благоприятно отражается на 26качестве отливок. Шаровые пробы, изготовленные из этих смесей, имели в поверхностном слое в 2,6-4,0 раза меньшее содержание азота по сравнению спрототипом. Таким образом, достигеется 25снижение степени насыщения металла отливки азотом,За счет отмеченных преимушеств до стигается улучшение качества отливокиэ черных сплавов, в частности исключа Зоются дефекты отливок типа газовой пористости. Формуле иэобретени я.35 Смесь для изготовления литейных оболочковых форм и стержней в нагреваемой24оснастке, включающая огнеупорный наполнитель, новолачную фенолформальдегидную смолу, уротропин и технологическуюдобавку на основе эпоксидной смолы,о тл и ч а ю ш а я с я тем, что, с цельюдостижения одновременного сочетания повышенных показателей скорости горячегоотверждения, прочности форм и стержнейи их высокой стойкости к воздействиютермического удара за счет пластификации при высокотемпературном нагреве иснижения степени насыщения металла азотом, смесь содержит в качестве упомянутой технологической добавки эпоксидновлифатическую смолу в виде эпоксидированных глицидиловых эфиров гликолей приследующем соотнаиении ингредиентов,вес.%:Новолачная фенолформальдегидная смола 2-7Уротропин 0,16-0,70Эпоксидноалнфа тическая смола 0,004-0,140Огнеупорный наполни тель ОстальноеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЖ 831334, кл. В 22 С 1/22, 1980,2, Авторское свидетельство СССР позаявке Ж 2935509/22-02,кл. В 22 С 1/22, 1980,3. Авторское свидетельство СССР позаявке М 3224547/22-02,кл. В 22 С 1/22, 1980,4. Патент ФРГ % 2543055,кл. В 22 С 1/00, опублик. 1976, Составитель С. ТепляковРедактор С. Пекарь Техред С. Мигунова Корректор Н. БурякЗаказ 10026/11 Тираж 852 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4