Смесь для изготовления водорастворимых стержней и моделей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ЗИ В 22 С. 7/02ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн ввтакномт свнсвтвъствт 90-98Я 2,0-10,0(54)(57) СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДО- РАСТВОРИМЫХ СТЕРЖНЕИ И МОДЕЛЕЙвключающая техническую мочевину и технологическую добавку, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что, с целью улучшения качества стержней и моделей путем повыаения прочности, снижения хрупкости и гигроскопичности, расширения температурного интервала заливки и получения мелкозернистой структуры, смесь в качестве технологической добавки содержит 1-2-ный раствор поливинилового спирта в глицерине при следующем соотношении ингредиентов, мас,Ъ:Техническая мочевина1-2-ный раствор поливинилового спиртав глицеринеИзобретение относится к литейному производству, в частности к смесям, используемым для изготовлениястержней и моделей,Основой в водорастворимых композициях является техническая мочевина, и они содержат в качестве технологических добавок различные органические и неорганические вещества:сульфат аммония, поливиниловый спирти салициловую кислоту (13 , хлористый натрий и полистирол (23 , смесьсульфата магния и натриевой соли(33.Однако, данные композиции имеютневысокие показатели пластическихсвойств (хрупкость не выше 10-12 см)15высокую влагопоглощаемость (не менее 5 мас.%), избыточную .насыщенность газовыми включениями и невысокую чистоту поверхности готовыхстержней и моделей, высокую температуру заливки (не менее 1300 С) ималый интервал заливки (не более 1015 С). Это не позволяет использоватьданные композиции при изготовлениисложных пО конфигурации иэделий: стонкими стенками, с отверстиями, сбольшим перепадом толщин, ребрамии т.д.Известна водорастворимая смесьс кремнеорганической гидрофобнойжидкостью 4 , и пентаэритритом ( 5 1.Эти смеси используются для изготовления стержней и моделей методомпрессования при 140-1300 С на прессующих устройствах, Поливиниловыйспирт вводится в порошкообразном З 5.виде в качестве наполнителя, так какон практически не растворяется ни вмочевине, ни в одном из ингредиентовсмеси.Введение поливинилового спирта 4в порошке приводит к получению неоднородной композиции со взвешенными частицами поливинилового спиртав ней, а введение водного раствораполивинилового спирта усложняет технологический процесс заливки расплавленной композиции, так как наличиедополнительной воды приводит к выплескам композиции, появлению трещинпосле кристаллизации, газовых раковин и пористости,Наиболее близкой к предлагаемойявляется смесь, включающая в качестве основы мочевину техническую и поливиниловый спирт в количестве 15 мас,Ъ и воду в количестве 220 мас,Ъ (6),Однако известный состав имеетвысокую хрупкость (10-12 см, в условных единицах), что влечет за собой большой технологический отход бОстержней по трещинам, сколам и зна.чительную влагопоглощаемость(4,3 мас,В по привесу),невысокуюпрочность на изгиб - 70,5 кг,см, выгсокую твердость 4,14 кг/см,что в 65 сочетании с высокой хрупкостью говорит о недостаточной пластичностикомпозицииНедостатком композиции являетсятакже узкий интервал темиератур заливки композиции (120-130 С), чтоусложняет технологический процессизготовления изделий.Цель изобретения - улучшение качества стержней и моделей путем повышения прочности, снижения хрупкости и гигроскопичности, расширениятемпературного интервала заливкии получения мелкозернистой структуры,Поставленная цель достигаетсятем, что смесь для изготовления водорастворимых стержней и моделей,включающая техническую мочевину итехнологическую добавку, в качестветехнологической добавки содержит 12-ный раствор поливинилового спиртав глицерине при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:Техническая мочевина 90,0-98,01-2-ный раствор поливинилового спирта вглицерине 2,0-10,0Предлагаемую смесь изготавливают следующим образом.П р и м е р 1. Поливиниловый спиртв количестве 50 г загружают в стеклянную колбу из термостойкого стекла и заливают 0,5 л глицерина, После тщательного перемешивания содержимое колбы нагревают на электроплите до 11020 С и поддерживают этутемпературу, периодически перемешивают композицию до полного растворения поливинилового спирта и получения одного вязкого раствора. Полученный раствор сразу же готов к применению.Для приготовления композиции берут 980 г технической мочевины,предварительно просушенной в течение 5-6 ч в сушильном шкафу при 95+10 С и загружают ее в лабораторныйтермастат, Постепенно повышают тем-.пературу до полного расплавлениямочевины (Т п,=126 С), но не перегревают выше 130+5 С. После этого вводят приготовленный связующий раствор и перемешивают композицию в течение 1-2 мин. Для заливки изделийи образцов охлаждают композицию до115+5 С и заливают ее в специальныеформы, Для определения физико-механических и технологических свойствзаливают образцы различных размеров:на прочность на изгиб (размер образца 10 15.100 мм), на твердость( Ф 6 мм, 1 =60 мм). Для оценки влагопоглощаемости и скорости растворенияготовят образцы сечением 30 20 мми длиной 200 мм со средним весом100 г. Испытания на прочность на раэрывной машине РМУ-О-О, 05-001 М проводят по стандартным методикам, испытания на твердость на твердомере Мелентьева при постоянной нагрузке 5 кг. Хрупкость проверяют в специальном приспособлении по методике чешского стандарта. Испытания состоят в том, что определяют высоту, с которой образец (часть блока) может упасть свободно без разрушений, трещин, сколов. Влагопоглощаемость проверяют путем сравнительного взвешивания образцов композиции через 30 мин и 24 ч после выдержки их в эксикаторе с известной влажностью. Скорость растворения проверяют по времени растворения образцов с известной массой в ванне с водой ( Т.воды=255 С) . Результаты испытаний приведены в таблице.П р и м е р ы 2-3. Опыты проводят аналогично примеру 1, но варьируют количество связующего. Для примера 2 температура заливки 110+10 С, для примера 3 - 90+10 С. Результаты опытов приведейы в таблице. П р и м е р 4,(контрольный) .Опытпроводят аналогично примеру 1, варьируют количество связующего, но вболее широких пределах, для установления оптимальных границ ингредиен товфП р и м е р 5,(контрольный)Опытустановления положительного эффектавведения органического водорастворимого связующего 1-2-ного раствораполивинилового спирта в глицеринепроводят контрольный опыт с технической мочевиной. Для этого расплавляют мочевину в термостате аналогично примеру 1 и разливают ее в формыпри 130+10 С. Результаты контрольныхопытов приведены в таблице.П р и м е р б (по прототипу)Опыт проводят аналогично примеру 1,но используют в качестве связующеговодный раствор поливинилового спир та 20-ной концентрации. Кроме того,вводят хлористый кальций и из полученной композиции готовят образцы.Составы смесей и результаты испытаний приведены в таблице.1105271 Фй оца лм оо 10 ОЪ оо оо ю. В оо л сч "О м о О л см оосч о л ал х Ю ЮфМЗВ70 1105271 40 Составитель И,КуницкаяРедактор Л,Пчелинская Техред С,Мигунова Корректор М.Демчик Тираж 775 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д.4/5 Заказ 5428/7 филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 Как видно из таблицы, повышение прочности на изгиб, уменьшение хрупкости и твердости может быть достигнуто использованием композиции на основе мочевины с введением 2 10 мас,Ъ технологической добавки 1- 2-ного раствора поливинилового спирта в глицерине (примеры 1-3) .При этом очевидна тенденция снижения прочности на изгиб по мере увеличения количества связующего и уменьшения твердости композиции, Так в примере 4 при увеличении связующего в два раза по отношению к примеру 3 резко снижается прочность, уменьшается твердость, но повышается влагопоглощаемость и снижается скорость растворения, Положительным фактором в данном составе является достаточно широкий интервал темпера тур заливки композиции, причем в интервале температур 75-95 С возможен переход из жидкого в пастообразное состояние, т.е, возможно изготовление изделий также методом прессования, Использование раствора поливинилового спирта в глицерине заметно влияет на пластические свойства композиции. Так с увеличением связующего до 10 мас. позволяет значительно уменьшить хрупкость композиции (пример 3), но введение его в больших пределах приводит к резкому повышению хрупкости в результате изменения структурных связей в затвердевшей композиции, Отсутствие связи в композиции приводит не только к повышению хрупкости композиции, но и к уменьшению температурного интервала заливки до 120-140 С, что приводит к образованию дендритной структуры затвердевшей композиции, ухудшению качества поверхности, а также к значительной влагопоглощаемости изделий (пример 5) . Скоростьрастворения при введении добавкисвязующего в пределах 2-10 мас,%значительно не меняется. Она неудовлетворительна только при введениибольшего количества связующего,т.е.свыше 10 мас.Ъ (пример 4) .Предлагаемая водорастворимаясмесь позволяет получать разнообраз"ные сложные по конфигурации стержни 10 и модели для литья по выплавляемыммоделям. Стержни и модели из этойсмеси имеют высокую прочность и твердость, обладают достаточной скоростью растворения, пониженной хруп костью, характеризуются однородноймелкозернистой структурой и невысокой влагопоглощаемостью. Кроме того,упрощен технологический процесс ихизготовления, уменьшено количество 20 компонентов композиции, увеличенсрок хранения готовых изделий. Благодаря возможности заливки стержнейи моделей при более низких температурах (90-120 С) получают не толькоболее качественные изделия, но изначительно снижена токсичностькомпозиции и обеспечена безопасность технологического процесса,Реализация изобретения позволяетполучить более качественную водорастворимую композицию с высокимифизико-механическими и технологическими свойствами путем исключения изкомпозиций свободной воды для изго"товления стержней и моделей в рядеотраслей промышленности, снизитьтрудоемкость изготовления деталей литьем по выплавляемым моделям посравнению с механообработкой в среднем на 20 н/ч на каждой детали, увеличить срок хранения (формоустойчивость) стержней и моделей с 1 до10 дней.