композиция для изготовления выплавляемых моделей
Классы МПК: | B22C7/02 разовые модели |
Автор(ы): | Аппилинский В.В., Дорошенко М.М., Сумин Е.И. |
Патентообладатель(и): | Аппилинский Владимир Валентинович |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-01-13 публикация патента:
27.05.1997 |
Использование: в литье по выплавляемым моделям. Сущность изобретения: модельная композиция для выплавления моделей на основе парафина, буроугольного воска, битума нефтяного и дополнительного содержания полиэтилен и канифоль, при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: парафин 55,5 - 56,5; буроугольный воск 20 - 22; битум нефтяной 6 - 7; полиэтилен 3,5 - 4,5; канифоль 10 - 15. Кроме того, для уменьшения утяжин в модельную композицию может быть дополнительно введен полиэтиленовый воск ПВ-300 в количестве 5 - 7 мас.% 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Композиция для изготовления выплавляемых моделей, включающая парафин, буроугольный воск и битум нефтяной, отличающаяся тем, что дополнительно содержит полиэтилен и канифоль при следующем содержании ингредиентов, мас. Парафин 55,5 56,5Буроугольный воск 20 22
Битум нефтяной 6 7
Полиэтилен 3,5 4,5
Канифоль 10 15
2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит 5 7 мас. полиэтиленового воска.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к литейному производству, а именно к литью по выплавляемым моделям. При изготовлении и разработке новых композиционных выплавляемых моделей для литья точных и сложных по форме деталей в освоенном производстве наиболее важным является сохранение преемственности композиций по величинам линейной усадки и теплостойкости при одновременном улучшении других параметров: трещиноустойчивость, возвратность масс, исключение из состава дефицитных материалов, жесткость модельной композиции, производительность. Наиболее широкое распространение в настоящее время приобрели композиции В-1, ВИАМ-102 /1,2/ ИПЛ, Р-3 /2/, МВС-3А, МВС-15, МВС-19 /3,4/, ППК-1, ППк-2 /4/ ПВКБ /5/. Каждая из этих композиций имеет свои достоинства и недостатки, рассматриваемые ниже. Модельные композиции В-1 и ВИАМ-102 /1,2/ на протяжении нескольких десятилетий являлись основными композициями, используемыми в авиационной промышленности, где практически все пресс-формы для точного литья и вся технология были рассчитаны именно на использование этих композиций. Применение указанных модельных композиций в производстве более 30 лет показало, что они имеют ряд существенных недостатков. К ним относятся: нестабильная линейная усадка (0,9 1,4); низкая трещиноустойчивость, что приводит к трещинам моделей при их изготовлении (особенно с водорастворимыми вставками) и нанесении керамического покрытия на модельные блоки (из-за охлаждения моделей при испарении растворителя при сушке I и II слоев покрытия); обязательная корректировка состава возврата модельных композиций по триэтаноламину после выплавления моделей в воде или в бойлерклавах, так как он вымывается из состава; недостаточная теплостойкость (34 36oC); применение в составах торфяного воска (25 35%), выпуск которого прекращен и в ближайшие годы возобновлен не будет, что практически полностью исключает дальнейшее производство модельных композиций В-1 и ВИАМ-102 из местного сырья и требует закупки торфяного воска за рубежом. Близкими по свойствам, в первую очередь, по величине линейной усадки и теплостойкости, к модельным композициям В-1 и ВИАМ-102 относятся модельные композиции ППК-1, ППК-2 /4/ и ПВКВ /5/. Однако при их применении производительность изготовления мелких и средних моделей падает в 2 3 раза из-за медленного твердения моделей в пресс-форме, что связано со значительным содержанием (40 50% ) в этих композициях канифоли, обладающей большой теплоемкостью. Модельные композиции типа МВС /3, 4/ без замешивания в них воздуха имеют значительно большую линейную усадку (1,5 1,75%), чем В-1 и ВИАМ-102, что потребует изготовления всего нового парка пресс-форм взамен существующего. Модельные составы типов ИПЛ 8и Р-3 /2/ имеют низкую теплостойкость и большую усадку (1,5%). Известен принятый за прототип модельный состав /6/, условно названный в производстве ОН-4, парафин 25% буроугольный воск 45% битум БНК 45/180 - 26% триэтаноламин 4% который по своим свойствам очень близок к В-1 и ВИАМ-102. Промышленное применение данной модельной композиции выявило ряд таких существенных недостатков, как неудовлетворительная теплостойкость; трещины в моделях стояков, изготавливаемых свободной заливкой с охлаждением в воде; недостаточная твердость моделей, что затрудняет их отделку; неприятный запах из-за значительного содержания битума БНК 45/180. Из-за указанных недостатков данная модельная композиция не нашла широкого распространения. Целью изобретения является повышение качества моделей за счет повышения трещиноустойчивости, сохранения свойств возврата, повышения теплостойкости модельной композиции. Цель достигается тем, что модельная композиция для изготовления выплавляемых моделей, включающая парафин, буроугольный воск, битум нефтяной БНК 45/190 дополнительно содержит полиэтилен и канифоль при следующем содержании ингредиентов, мас. Парафин 55,5 56,5Буроугольный воск 20 22
Битум нефтяной БНК 45/180 6 7
Полиэтилен 3,5 4,5
Канифоль 10 15
Цель достигается также тем, что для уменьшения утяжин за счет регулирования реологических свойств массы композиция дополнительно содержит полиэтиленовый воск ПВ-300 в количество 5 7 мас. Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что состав предлагаемой модельной композиции отличается от известного введением новых компонентов, а именно полиэтилена, канифоли, а также полиэтиленового воска ПВ-300. Известны технические решения, в которых используются полиэтилен, канифоль, полиэтиленовый воск, /2, 4, 6/ в качестве ингредиентов модельных композиций. При этом при использовании хотя бы одного из указанных ингредиентов один или два других в рецептурах отсутствуют. Использование указанных ингредиентов одновременно в одной рецептуре выявлено не было. Это обеспечивает предлагаемому техническому решению соответствие критерию "новизна". Анализ известных модельных композиций /1 5/ для изготовления выплавляемых моделей и практики заводов показал, что введенные в предлагаемую композицию вещества известны. Например, известно, что делались неоднократные попытки ввести полиэтилен с битумом в состав модельных композиций В-1 и ВИАМ-102 для повышения их трещиноустойчивости. Однако положительных результатов не было получено, так как при известных их соотношениях полиэтилен не совмещался с битумом и находился в расплаве в виде хлопьев. В предлагаемой композиции эти вещества в сочетании с другими ингредиентами и при выбранном их соотношении растворяются в расплаве полностью и проявляют, кроме вышеуказанного, такие свойства, которые не проявляются при другом соотношении ингредиентов, а именно повышенную трещиноустойчивость, повышенную теплостойкость, возврат после удаления моделей в горячей воде может использоваться многократно, так как в композиции не используются водорастворимые пластификаторы типа триэтаноламина, вымываемые водой при удалении моделей из керамических оболочек. Введение в состав модельной композиции полиэтиленового воска ПВ-200 практически не влияет на основные технологические свойства модельной композиции, но оказывает влияние на реологические свойства и, в первую очередь, на повышение жесткости модельной композиции (повышение напряжения сдвига в потоке массы) при технологических температурах прессования, что позволяет оптимизировать время заполнения пресс-формы модельной композицией, провести более полное вытеснение воздуха из полости пресс-формы и, как следствие, уменьшить "утяжины" на поверхности моделей. Таким образом, новый состав ингредиентов придает модельной композиции новые свойства, не следующие явным образом из известного уровня техники в данной области, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию" изобретательский уровень". Для экспериментальной проверки предлагаемой модельной композиции были приготовлены 12 составов, рецептура которых приведена в табл. 1. Для приготовления модельных композиций использовали термостаты с масляными рубашками и механическими мешалками. В термостат загружали парафин, доводили его температуру до 170-190oC, небольшими порциями вводили полиэтилен при постоянном перемешивании и полностью его растворяли. В сплав парафина с полиэтиленом поочередно вводили канифоль, полиэтиленовый воск ПВ-300, битум БНК 45/190 и буроугольный воск. При этом поддерживали температуру 170-190oC и расплав постоянно перемешивали. После введения и расплавления буроугольного воска расплав перемешивали в течение 30 мин, охлаждали до температуры 120-130oC, процеживали через металлическую сетку 014-016 и разливали в изложницы или рабочие термостаты для получения пастообразной массы с температурой 50-55oC. Изготовление образцов и моделей производилось при следующих технологических параметрах:
Температура массы, oC 50-55
Давление в пресс-форме, МПа 0,5 1,5
Температура пресс-формы, oC 30 35
Минимальное время выдержки модели под давлением, с 30
Выдержка модели в пресс-форме, с 30 60
Охлаждение модели в пресс-форме на воздухе; под водяным душем; погружением в воду. Определение основных свойств модельных композиций производилось по общепринятым методикам. Трещиноустойчивость определялась на стояках размерами 40 x 40 и длиной 450 мм, имеющих приливы и изготавливаемых свободной заливкой расплава модельной массы с температурой 100 105oC в алюминиевые холодные пресс-формы с последующим погружением в воду с температурой 16-18oC после образования корочки модельной массы в заливочном отверстии. Твердость модельной композиции определялась на литом образце толщиной не менее 10 мм путем вдавливания металлического шарика диаметром 10 мм в течение 1 мин при усилии в 10 кг и температуре испытуемого образца 20

уменьшение брака пот геометрии за счет увеличения прочности и теплоустойчивости моделей;
уменьшение брака моделей по трещинам за счет повышения трещиноустойчивости;
увеличение стабильности процесса изготовления моделей за счет сохранения постоянства свойств возврата модельной композиции, так как отсутствуют в составе вымываемые в воде ингредиенты. Провести расчет экономической эффективности в настоящее время не представляется возможным из-за постоянного изменения цен на составляющие модельных композиций, энергоносители и расценки на изготовление моделей, литейных форм, отливок и пресс-форм. Основываясь на результатах опробования предлагаемой модельной композиции, расчет экономической эффективности следует производить по следующим показателям:
снижение стоимости материалов модельной композиции;
снижение брака моделей по геометрии на 10 12%
снижение брака моделей по трещинам на 80 90%
снижение затрат на применение дополнительного триэтаноламина, расходуемого для восстановления свойств возврата массы после регенерации;
снижение затрат не теплоносители (электроэнергию) для регенерации возврата массы в 2-3 раза. Экономический эффект от снижения стоимости материалов модельной композиции выполнен в ценах 1990 г. с коэффициентом увеличения цен на октябрь 1992 г. K 50. Стоимость материалов за 1 кг в 1990 г. руб. Полиэтилен 1,59
Парафин 0,21
Буроугольный воск 2,20
Торфяной воск 3,50
Канифоль 2,47
Битум БНК 45/190 0,06
Полиэтиленовый воск ПВ-300 1,60
Триэтаноламин 0,86
Стоимость материалов 1 кг массы БИАМ-102 составляет:
CВИАМ= (0,21




Cпредл.= (0,21





Эгод.90г=(CВИАМ Cпредл.)

Эгод.92г.=720000
