RU2818101C1 - Composition for making gasified casting patterns - Google Patents
Composition for making gasified casting patterns Download PDFInfo
- Publication number
- RU2818101C1 RU2818101C1 RU2023134593A RU2023134593A RU2818101C1 RU 2818101 C1 RU2818101 C1 RU 2818101C1 RU 2023134593 A RU2023134593 A RU 2023134593A RU 2023134593 A RU2023134593 A RU 2023134593A RU 2818101 C1 RU2818101 C1 RU 2818101C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- models
- gasified
- casting
- castings
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000005266 casting Methods 0.000 title abstract description 41
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 4
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920006327 polystyrene foam Polymers 0.000 description 4
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical class S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GJEZBVHHZQAEDB-UHFFFAOYSA-N 6-oxabicyclo[3.1.0]hexane Chemical compound C1CCC2OC21 GJEZBVHHZQAEDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- LJCFOYOSGPHIOO-UHFFFAOYSA-N antimony pentoxide Chemical compound O=[Sb](=O)O[Sb](=O)=O LJCFOYOSGPHIOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000004794 expanded polystyrene Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- ZWAJLVLEBYIOTI-OLQVQODUSA-N (1s,6r)-7-oxabicyclo[4.1.0]heptane Chemical compound C1CCC[C@@H]2O[C@@H]21 ZWAJLVLEBYIOTI-OLQVQODUSA-N 0.000 description 1
- GELKGHVAFRCJNA-UHFFFAOYSA-N 2,2-Dimethyloxirane Chemical compound CC1(C)CO1 GELKGHVAFRCJNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920005553 polystyrene-acrylate Polymers 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000010106 rotational casting Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному производству, а именно к получению заготовок деталей машин из чугуна литьем по газифицируемым моделям.The invention relates to foundry production, namely to the production of machine parts blanks from cast iron by casting using gasified models.
Отличительной особенностью технологического процесса литья по газифицируемым моделям является непосредственный контакт металлического расплава с разовой литейной моделью, при котором материал модели «газифицируется» под действием тепловой энергии металла, заливаемого в литейную форму.A distinctive feature of the technological process of casting using gasified models is the direct contact of the metal melt with a disposable casting model, in which the material of the model is “gasified” under the influence of the thermal energy of the metal poured into the mold.
Известно применение в качестве материала газифицируемых моделей пенополистирола [1].It is known to use expanded polystyrene foam as a material for gasifying models [1].
В качестве основных его недостатков можно отметить интенсивное газовыделение при контакте с металлическим расплавом, а также высокую вероятность появления на отливках поверхностных дефектов из-за отложения на стенках формы большого количества коксового остатка, образующегося в результате газификации модели. Кроме того, исследованиями взаимодействия металлического расплава с пенополистиролом [2-4] доказаны выборочный характер термодеструкции и газификации модельного материала и термоустойчивость (до 2000 °С) бензольного кольца полистирола, на основе которого в чугунных отливках формируется нежелательная унаследованная структура перлитных «гранул» – гломеробластов, в итоге ухудшающая эксплуатационные характеристики изделий.Its main disadvantages include intense gas release upon contact with a metal melt, as well as a high probability of surface defects appearing on castings due to the deposition of a large amount of coke residue on the mold walls, resulting from gasification of the model. In addition, studies of the interaction of a metal melt with polystyrene foam [2-4] have proven the selective nature of thermal destruction and gasification of the model material and the thermal stability (up to 2000 ° C) of the benzene ring of polystyrene, on the basis of which an undesirable inherited structure of pearlite “granules” - glomeroblasts - is formed in cast iron castings , ultimately worsening the performance characteristics of products.
Известна композиция для изготовления газифицируемых моделей, включающая пенополистирол и специальные добавки, которая отличается тем, что с целью регулирования степени поверхностного науглероживания отливок в качестве специальных добавок композиция содержит ингибиторы науглероживания в количестве 0,5 – 30 вес. ч. на 100 вес. ч. пенополистирола [5]. При этом в качестве ингибиторов используются окись железа, углекислый кальций, углекислый калий или пятиокись сурьмы.There is a known composition for the manufacture of gasified models, including polystyrene foam and special additives, which differs in that in order to regulate the degree of surface carburization of castings, the composition contains carburization inhibitors as special additives in an amount of 0.5 - 30 wt. hours per 100 weight. including polystyrene foam [5]. In this case, iron oxide, calcium carbonate, potassium carbonate or antimony pentoxide are used as inhibitors.
Недостатками композиции являются наличие в отливках дефектов газового происхождения, а также загрязненность тела отливок твердыми продуктами термодеструкции ингибиторов науглероживания, а именно, окислами железа, кальция, калия и сурьмы.The disadvantages of the composition are the presence of defects of gas origin in the castings, as well as contamination of the casting body with solid products of thermal destruction of carburization inhibitors, namely, oxides of iron, calcium, potassium and antimony.
Известен модельный состав для литья по газифицируемым моделям, включающий полистирол, порообразователь – летучие углеводороды, перекисные соединения, отличающийся тем, что с целью увеличения скорости плавления и газификации модельного материала при заполнении форм жидким металлом в него введены меркаптаны – производные сероводорода, содержащие углеводородные радикалы, связанные с сульфгидрильной группой, при определенном соотношении компонентов [6].A model composition for casting using gasified models is known, including polystyrene, a blowing agent - volatile hydrocarbons, peroxide compounds, characterized in that in order to increase the rate of melting and gasification of the model material when filling molds with liquid metal, mercaptans - hydrogen sulfide derivatives containing hydrocarbon radicals, are introduced into it. associated with the sulfhydryl group, at a certain ratio of components [6].
Основным недостатком модельного состава выступает низкая экологичность его применения из-за того, что меркаптаны характеризуются вторым классом опасности. Помимо этого меркаптаны очень сильно пахнут даже при низкой концентрации. Все это в итоге существенно ухудшает условия труда производственного персонала.The main disadvantage of the model composition is the low environmental friendliness of its use due to the fact that mercaptans are characterized by the second hazard class. In addition, mercaptans have a very strong odor even at low concentrations. All this ultimately significantly worsens the working conditions of production personnel.
Фирма Dow Chemical (США) в качестве материала для газифицируемых моделей предложила использовать сополимер стирола и акрилонитрила [7].Dow Chemical (USA) proposed using a copolymer of styrene and acrylonitrile as a material for gasified models [7].
Этот материал характеризуется количеством коксового остатка, образующегося в результате газификации модели, более чем в 1,5 раза большим по сравнению с пенополистиролом.This material is characterized by the amount of coke residue formed as a result of gasification of the model, which is more than 1.5 times greater compared to expanded polystyrene.
В Японии разработан материал для разовых литейных газифицируемых моделей, представляющий собой сополимер циклопентаноксида, циклогексаноксида и циклопентаноксида или изобутиленоксида [7].In Japan, a material has been developed for disposable foundry gasified models, which is a copolymer of cyclopentane oxide, cyclohexane oxide and cyclopentane oxide or isobutylene oxide [7].
Его основными недостатками являются сложность производства и, как следствие, высокая стоимость и дефицитность. Its main disadvantages are the complexity of production and, as a consequence, high cost and scarcity.
Известна композиция для изготовления газифицируемых моделей на основе полиметилметакрилата [7].There is a known composition for the production of gasified models based on polymethyl methacrylate [7].
Однако она не свободна от недостатков. Модели из этой композиции отличаются низкой механической прочностью и легко деформируются под нагрузкой, поэтому плотность моделей вынужденно повышают в 2-3 раза, что ведет к увеличению объема газовыделения при заливке формы металлическим расплавом, а также повышенному отложению сажистого свободного углерода на стенках формы и, как следствие, поверхностным дефектам отливки.However, it is not free from shortcomings. Models made from this composition are characterized by low mechanical strength and are easily deformed under load, so the density of the models is forced to increase 2-3 times, which leads to an increase in the volume of gas release when pouring the mold with a metal melt, as well as increased deposition of soot free carbon on the walls of the mold and, as consequence, surface defects of the casting.
Известно применение для изготовления литейных разовых газифицируемых моделей композиции, представляющей собой сополимер полистирола и полиметилметакрилата в различных соотношениях [7].It is known to use a composition consisting of a copolymer of polystyrene and polymethyl methacrylate in various ratios for the manufacture of foundry disposable gasified models [7].
К его недостаткам можно отнести сложность выбора композиции оптимального состава, а также необходимость использования для изготовления моделей специального оборудования.Its disadvantages include the difficulty of choosing the composition of the optimal composition, as well as the need to use special equipment for making models.
Наиболее близким к изобретению является применение в качестве материала литейных разовых газифицируемых моделей пенополипропилена [7].The closest thing to the invention is the use of polypropylene foam as a foundry material for disposable gasified models [7].
К недостаткам прототипа относятся высокие химическая инертность и термостойкость материала, существенно затрудняющие сборку литейных моделей склеиванием отдельных частей и фрагментов, а также нагревом их контактных поверхностей до размягчения с последующим сжатием. Кроме того, материал разрушается при воздействии ультрафиолетовых лучей и характеризуется малой стойкостью к ударным механическим воздействиям при низких температурах, что не способствует его длительному хранению и повышает риск поломки литейных моделей при транспортировке и формовке. Все это в конечном итоге негативно сказывается на его технологичности. The disadvantages of the prototype include the high chemical inertness and heat resistance of the material, which significantly complicates the assembly of casting models by gluing individual parts and fragments, as well as heating their contact surfaces until softening and subsequent compression. In addition, the material is destroyed when exposed to ultraviolet rays and is characterized by low resistance to mechanical shock at low temperatures, which does not contribute to its long-term storage and increases the risk of breakage of casting models during transportation and molding. All this ultimately negatively affects its manufacturability.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.These shortcomings are eliminated by the proposed solution.
Задача заявляемого решения – обеспечение качества чугунных отливок, получаемых литьем по газифицируемым моделям. The objective of the proposed solution is to ensure the quality of iron castings produced by casting using gasified models.
Технический результат – состав композиции для изготовления газифицируемых моделей, не содержащий дефицитных и дорогих компонентов, характеризующийся высокой технологичностью, позволяющий получать модели в короткие сроки с минимальной трудоемкостью и обеспечивающий производство отливок высокого качества по структуре, механическим свойствам чугуна, поверхностным дефектам и газовой пористости без ухудшения условий труда производственного персонала.The technical result is a composition composition for the manufacture of gasified models, which does not contain scarce and expensive components, is characterized by high manufacturability, allows one to obtain models in a short time with minimal labor intensity and ensures the production of high-quality castings in terms of structure, mechanical properties of cast iron, surface defects and gas porosity without deterioration working conditions of production personnel.
Технический результат достигается тем, что в композиции для изготовления литейных газифицируемых моделей, имеющей в своем составе полипропилен, полиметилметакрилат и пенообразователь, полипропилен и полиметилметакрилат взяты в соотношении 75:25 %, масс. соответственно, а пенообразователь – в количестве 0,5–5,0 % сверх 100 %, масс.The technical result is achieved by the fact that in the composition for the manufacture of foundry gasified models, which contains polypropylene, polymethyl methacrylate and a foaming agent, polypropylene and polymethyl methacrylate are taken in a ratio of 75:25%, wt. respectively, and the foaming agent - in an amount of 0.5–5.0% in excess of 100%, wt.
Полипропилен (ПП) представляет собой линейный углеводородный термопластичный полимер пропилена (пропен), относится к семейству полиолефинов, характеризуется низкой массовой плотностью (900-910 кг/м3) при высокой прочности на растяжение (40-60 МПа) и на изгиб (80-100 МПа), не растворяется в воде, спиртах, углеводородах, стоек в растворах щелочей, кислот, солей. Начинает размягчаться при температуре не менее 140 °C. Температура плавления достигает 175 °C. Выгорает при температуре 325–390 °C. Этот материал хорошо поддается литью, в том числе ротационному, а также литью под давлением на термопластавтоматах с вспениванием, сварке, резанию, сверлению. Для производства изделий из этого полимера не требуется специализированное или нестандартное оборудование. Нетоксичен и химически инертен, имеет низкую морозостойкость (до -5 °С). Под воздействием УФ-излучения разрушается.Polypropylene (PP) is a linear hydrocarbon thermoplastic polymer of propylene (propene), belongs to the family of polyolefins, is characterized by low mass density (900-910 kg/ m3 ) with high tensile strength (40-60 MPa) and bending strength (80- 100 MPa), insoluble in water, alcohols, hydrocarbons, resistant to solutions of alkalis, acids, salts. Begins to soften at a temperature of at least 140 °C. The melting point reaches 175 °C. Burns out at temperatures of 325–390 °C. This material lends itself well to casting, including rotational casting, as well as injection molding on injection molding machines with foaming, welding, cutting, and drilling. To produce products from this polymer, specialized or non-standard equipment is not required. Non-toxic and chemically inert, has low frost resistance (up to -5 ° C). Under the influence of UV radiation it is destroyed.
Полиметилметакрилат (ПММА, акрил, плекс, оргстекло, плексиглас, акриловое стекло) – это линейный термопластичный полимер метилметакрилата – сложного эфира метакриловой кислоты и метанола, обладающий высокой прозрачностью, атмосферостойкостью. Имеет массовую плотность 1100-1150 кг/м3, прочность при растяжении – около 30-40 МПа, при изгибе – 100-120 МПа. Хорошо растворяется в карбоновых кислотах, сложных эфирах, в том числе в собственном мономере, кетонах, ароматических углеводородах, стоек к кислотам, щелочам, воздействию света и кислорода, масло- и водостоек. При нагревании около 105-110 °С полиметилметакрилат размягчается, при 160 °C плавится, а при 405-410 °C выгорает. Отличается сочетанием высокой твердости с ударопрочностью и гибкостью. Благодаря термопластичности и относительно низкой температуре размягчения (менее 110 °C), легко поддается механической обработке, экструзии, литью под давлением, сварке и термоформованию. Имеет высокую морозостойкость (до –60 °С). Обладает высокой стойкостью к УФ-излучению.Polymethyl methacrylate (PMMA, acrylic, plex, plexiglass, plexiglass, acrylic glass) is a linear thermoplastic polymer of methyl methacrylate, an ester of methacrylic acid and methanol, with high transparency and weather resistance. It has a mass density of 1100-1150 kg/ m3 , tensile strength is about 30-40 MPa, and bending strength is 100-120 MPa. It is highly soluble in carboxylic acids, esters, including its own monomer, ketones, aromatic hydrocarbons, resistant to acids, alkalis, light and oxygen, oil- and water-resistant. When heated to about 105-110 °C, polymethyl methacrylate softens, melts at 160 °C, and burns out at 405-410 °C. It is characterized by a combination of high hardness with impact resistance and flexibility. Due to its thermoplasticity and relatively low softening point (less than 110 °C), it can be easily machined, extruded, injection molded, welded and thermoformed. It has high frost resistance (up to –60 °C). Has high resistance to UV radiation.
Оба полимера (ПП и ПММА) выпускаются промышленностью России и дружественных стран в достаточном количестве и характеризуется невысокой стоимостью. В составе композиции ПП и ПММА функционально дополняют друг друга, обеспечивая технологичность материала литейной газифицируемой модели и устраняя недостатки прототипа. При контакте с расплавом чугуна ПП и ПММА в короткий промежуток времени полностью или частично газифицируются в зависимости от степени доступа кислорода в зону контакта. Both polymers (PP and PMMA) are produced by industry in Russia and friendly countries in sufficient quantities and are characterized by low cost. As part of the composition, PP and PMMA functionally complement each other, ensuring the manufacturability of the material for the gasified foundry model and eliminating the shortcomings of the prototype. When in contact with molten cast iron, PP and PMMA are completely or partially gasified in a short period of time, depending on the degree of oxygen access to the contact zone.
Наиболее вероятные химические реакции термодеструкции:The most probable chemical reactions of thermal destruction:
1) полипропилена (ПП):1) polypropylene (PP):
в условиях доступа (избытка) кислородаunder conditions of access (excess) oxygen
(C3H6)n + 4,5n O2 = 3n CO2↑ + 3n H2O↑,(C 3 H 6 ) n + 4.5n O 2 = 3n CO 2 ↑ + 3n H 2 O↑,
в условиях недостатка кислорода (анаэробный нагрев)in conditions of lack of oxygen (anaerobic heating)
(C3H6)n + 3n O2 = 3n CO↑ + 3n H2O↑,(C 3 H 6 ) n + 3n O 2 = 3n CO↑ + 3n H 2 O↑,
(C3H6)n + 1,5n O2 = 3n C + 3n H2O↑;(C 3 H 6 ) n + 1.5n O 2 = 3n C + 3n H 2 O↑;
2) полиметилметакрилата (ПММА):2) polymethyl methacrylate (PMMA):
в условиях доступа (избытка) кислородаunder conditions of access (excess) oxygen
(C5H8O2)n + 6n O2 = 5n CO2↑ + 4n H2O↑,(C 5 H 8 O 2 ) n + 6n O 2 = 5n CO 2 ↑ + 4n H 2 O↑,
в условиях недостатка кислорода (анаэробный нагрев)in conditions of lack of oxygen (anaerobic heating)
(C5H8O2)n + 4,5n O2 = 5nCO↑ + 4n H2O↑,(C 5 H 8 O 2 ) n + 4.5n O 2 = 5nCO↑ + 4n H 2 O↑,
(C5H8O2)n + 2n O2 = 5nC + 4n H2O↑.(C 5 H 8 O 2 ) n + 2n O 2 = 5nC + 4n H 2 O↑.
Линейный характер структуры полимеров ПП и ПММА и отсутствие в ней бензольного кольца, имеющегося, например, в полистироле, традиционно и широко применяемом в качестве материала литейных газифицируемых моделей, предотвращает формирование гломеробластов в чугунных отливках.The linear nature of the structure of the PP and PMMA polymers and the absence of a benzene ring in it, found, for example, in polystyrene, traditionally and widely used as a material for foundry gasified models, prevents the formation of glomeroblasts in cast iron castings.
Пенообразователь в составе композиции посредством жидкофазного вспенивания обеспечивает получение из нее литейных моделей с пористой структурой, тем самым позволяя управляемо снижать массовую плотность материала моделей, массу газифицируемой литейной модели, как следствие, уменьшая газовыделение при заливке формы металлическим расплавом и минимизируя риски образования поверхностных дефектов отливок по причине отложения на стенках формы сажистого коксового остатка. При этом регулировка массовой плотности материала модели осуществляется дозировкой пенообразователя в составе композиции.The foaming agent in the composition through liquid-phase foaming ensures the production of casting models with a porous structure from it, thereby making it possible to controllably reduce the mass density of the model material and the mass of the gasified casting model, as a consequence, reducing gas emission when filling the mold with a metal melt and minimizing the risks of the formation of surface defects in castings. the reason for the deposition of sooty coke residue on the walls of the mold. In this case, the mass density of the model material is adjusted by dosing the foaming agent in the composition.
С целью проверки эффективности предлагаемого решения проводился комплекс опытно-экспериментальных работ в условиях действующего производства. In order to test the effectiveness of the proposed solution, a complex of experimental work was carried out under existing production conditions.
В работах для изготовления литейных моделей использовали полипропилен низкого давления марки 21020-02, сорт 1, ГОСТ 26996-86 в гранулах размером 2,0-5,0 мм и полиметилметакрилат марки «Дакрил-8» ТУ 2216-243-05757593-2000 в гранулах размером 3,0-5,0 мм. В качестве пенообразователя применяли концентрат пенообразующего полиэтилена марки 107-ОВАС ТУ 6-05-2001-85 в гранулах размером 2,0-5,0 мм.In the work, for the manufacture of casting models, we used low-pressure polypropylene grade 21020-02, grade 1, GOST 26996-86 in granules 2.0-5.0 mm in size and polymethyl methacrylate grade “Dacryl-8” TU 2216-243-05757593-2000 in granules measuring 3.0-5.0 mm. A concentrate of foaming polyethylene grade 107-OVAS TU 6-05-2001-85 in granules measuring 2.0-5.0 mm was used as a foaming agent.
В качестве тестовых выбрали модели для отливки «Корпус» с толщиной стенки от 5,0 до 20,0 мм. Изготовление моделей вели на горизонтальном термопластавтомате марки BJ90-V6/S6 фирмы PowerJet Plastic Machinery (Китай) по технологии высокоточного литья под давлением со вспениванием, которая используется для уменьшения массы изделий и позволяет значительно улучшить форму детали и стабильность размеров при снятии напряжения во время впрыска при одновременном снижении усилия сжатия. Все компоненты композиции в необходимом количестве помещали через загрузочную воронку в экструдер, где проходило их смешивание шнековым смесителем и нагрев до температуры 190-200 °C, при которой в течение короткого времени образовывался текучий полимерный расплав и проходило пенообразование одновременно с перемещением расплава к соплу машины для впрыска в пресс-форму. После выдержки в пресс-форме для завершения пенообразования и окончательного затвердевания готовая модель извлекалась и цикл повторялся. При этом продолжительность производственного цикла не превышала 1,5-2,0 мин.Models for casting “Case” with a wall thickness from 5.0 to 20.0 mm were chosen as test ones. The models were manufactured on a horizontal injection molding machine BJ90-V6/S6 from PowerJet Plastic Machinery (China) using high-precision injection molding technology with foaming, which is used to reduce the weight of products and can significantly improve the shape of the part and dimensional stability when stress is removed during injection at while reducing the compression force. All components of the composition in the required quantity were placed through a loading funnel into an extruder, where they were mixed with a screw mixer and heated to a temperature of 190-200 °C, at which a flowing polymer melt was formed within a short time and foaming took place simultaneously with the melt moving to the nozzle of the machine for injection into the mold. After holding in the mold to complete foaming and final hardening, the finished model was removed and the cycle was repeated. At the same time, the duration of the production cycle did not exceed 1.5-2.0 minutes.
На первом этапе определяли оптимальное количество пенообразователя в композиции, включающей ПП и ПММА в соотношении 50:50 %, масс. Экспериментально установили, что при содержании пенообразователя в составе композиции, меньшем 0,5 % сверх 100 %, масс., количество пор в литейных моделях было очень малым, что не позволяло существенно снизить их массу, а превышение содержания пенообразователя в составе композиции выше уровня 5,0 % сверх 100 %, масс. приводило к ухудшению качества поверхности моделей из-за появления на ней открытых пор, выступов и впадин («волнистость») и, как следствие создавало проблемы для равномерного окрашивания моделей перед формовкой.At the first stage, the optimal amount of foaming agent was determined in a composition including PP and PMMA in a ratio of 50:50%, wt. It was experimentally established that when the foaming agent content in the composition was less than 0.5% over 100%, wt., the number of pores in the casting models was very small, which did not allow them to significantly reduce their weight, and the excess of the foaming agent content in the composition was above level 5 .0% over 100%, wt. led to a deterioration in the quality of the surface of the models due to the appearance of open pores, protrusions and depressions (“waviness”) on it and, as a result, created problems for uniform coloring of the models before molding.
На втором этапе варьировали соотношение содержания в композиции ПП и ПММА при фиксированном оптимальном содержании пенообразователя 0,5-5,0 % сверх 100 %, масс. Изготовили несколько опытных партий по 10 шт. литейных моделей каждая из композиции с различным соотношением ПП и ПММА, а также контрольную партию (10 шт. литейных моделей) из композиции, включающей только ПП (100 %, масс.), согласно прототипу.At the second stage, the ratio of the content of PP and PMMA in the composition was varied at a fixed optimal foaming agent content of 0.5-5.0% in excess of 100%, wt. We produced several experimental batches of 10 pieces. casting models, each from a composition with a different ratio of PP and PMMA, as well as a control batch (10 pieces of casting models) from a composition including only PP (100%, wt.), according to the prototype.
Литейные модели опытных и контрольной партий использовали для производства отливок «Корпус» из чугуна марки СЧ20 ГОСТ 1412-85 массой 3,5 кг в вакуумируемые песчаные формы методом литья по газифицируемым моделям. Чугун выплавляли в индукционной тигельной печи GW 0,45-500-1. Модели литниковой системы собирали вручную с использованием стержневого термоклея марки «ЭРГОМЕЛТ-275» на основе этиленвинилацетата производства ООО «ЭРГОТЕК» (г. Пермь) и клеевого пистолета. При этом на сборку модельных блоков контрольной партии потребовалось большее время по сравнению с модельными блоками опытных партий по причине недостаточной начальной адгезии клея к поверхностям контакта. После сборки на модельные блоки кистью в два слоя наносили противопригарное покрытие на водной основе марки ППУ-1 ТУ 4191-001-151102120-2012. Сушку каждого слоя проводили в тупиковом сушиле в потоке горячего воздуха с температурой 55-60 °C в течение 3 часов. После этого проводили формовку. Для изготовления форм применяли прокаленный кварцевый песок марки 1К2О202 ГОСТ 2138-91. Формы опытных и контрольной партий заливали металлом одной плавки. Температура заливки чугунного расплава в форму составляла 1375-1450 °C.Foundry models of experimental and control batches were used to produce “Corpus” castings from cast iron grade SCh20 GOST 1412-85 weighing 3.5 kg into vacuum-sealed sand molds using the casting method using gasified models. Cast iron was smelted in a GW 0.45-500-1 induction crucible furnace. Models of the gating system were assembled manually using ERGOMELT-275 hot-melt adhesive rods based on ethylene vinyl acetate produced by ERGOTEK LLC (Perm) and a glue gun. At the same time, it took more time to assemble the model blocks of the control batch compared to the model blocks of the experimental batches due to insufficient initial adhesion of the glue to the contact surfaces. After assembly, a water-based non-stick coating of grade PPU-1 TU 4191-001-151102120-2012 was applied to the model blocks with a brush in two layers. Each layer was dried in a dead-end dryer in a stream of hot air at a temperature of 55-60 °C for 3 hours. After this, molding was carried out. To make the molds, calcined quartz sand of grade 1K 2 O 2 02 GOST 2138-91 was used. The molds of the experimental and control batches were filled with metal from the same heat. The temperature of pouring the cast iron melt into the mold was 1375-1450 °C.
Контролировали структуру, механические свойства (прочность на разрыв, твердость) чугуна, а также газовыделение при заливке форм и качество отливок по геометрии, наличию поверхностных дефектов и газовой пористости. Структуру и механические свойства определяли на образцах, залитых вместе с отливками опытных и контрольной партий (по одному образцу на форму). Газовыделение при заливке форм оценивали с использованием химического многокомпонентного газоопределителя марки ГХК-ПВ-1 производства ЗАО «Крисмас+» (г. Санкт-Петербург).The structure, mechanical properties (tensile strength, hardness) of cast iron were monitored, as well as gas release when pouring molds and the quality of castings in terms of geometry, the presence of surface defects and gas porosity. The structure and mechanical properties were determined on samples poured together with castings from experimental and control batches (one sample per mold). Gas emission during mold filling was assessed using a chemical multicomponent gas detector of the GKhK-PV-1 brand produced by CJSC "Christmas+" (St. Petersburg).
В чугуне контрольной и всех опытных партий структуры перлитных «гранул» – гломеробластов не обнаружили. Существенной разницы в механических свойствах чугуна, а также газовыделении при заливке форм опытных и контрольной партий не выявили. Результаты сравнения качества отливок контрольной и опытных партий представлены в таблице 1.In the cast iron of the control and all experimental batches, the structure of pearlite “granules” - glomeroblasts - was not found. There were no significant differences in the mechanical properties of cast iron, as well as gas emissions when pouring molds between the experimental and control batches. The results of comparing the quality of castings from the control and experimental batches are presented in Table 1.
Как видно из таблицы 1, отсутствие дефектов на отливках зафиксировано в опытной партии №3, соответствующей содержанию в композиции ПП и ПММА, взятым в соотношении 75:25 %, масс.As can be seen from Table 1, the absence of defects on the castings was recorded in experimental batch No. 3, corresponding to the content of PP and PMMA in the composition, taken in a ratio of 75:25%, wt.
Таким образом, проведенные испытания показали эффективность предлагаемого технического решения в сравнении с прототипом и подтвердили заявленный технический результат.Thus, the tests carried out showed the effectiveness of the proposed technical solution in comparison with the prototype and confirmed the declared technical result.
Таблица 1Table 1
Примечание: количество отливок в каждой из опытных и контрольной партий составляло 10 штук.Note: the number of castings in each of the experimental and control batches was 10 pieces.
Источники информацииInformation sources
1. Литье по газифицируемым моделям: основы теории и технологии / Ю.А. Степанов [и др.] – М.: Машиностроение, 1976. – 224 с.1. Casting using gasified models: fundamentals of theory and technology / Yu.A. Stepanov [and others] - M.: Mashinostroenie, 1976. - 224 p.
2. Гурулев, С.А. Явления замещения в расплавах // ДАН СССР. –1978-238. – №1. – С. 203-206.2. Gurulev, S.A. Substitution phenomena in melts // DAN USSR. –1978-238. – No. 1. – pp. 203-206.
3. Гурулев, С.А. Процесс науглероживания чугунных и стальных отливок при литье по газифицируемым моделям / С.А. Гурулев // Литейное производство. – 1980. – №6. – С. 21-22.3. Gurulev, S.A. The process of carburization of iron and steel castings during casting using gasified models / S.A. Gurulev // Foundry production. – 1980. – No. 6. – pp. 21-22.
4. Гурулев, С.А. Следы в чугуне / С.А. Гурулев // Химия и жизнь. – 2007. – №6. – С. 18-19.4. Gurulev, S.A. Traces in cast iron / S.A. Gurulev // Chemistry and life. – 2007. – No. 6. – pp. 18-19.
5. Авторское свидетельство СССР №500870, B22 C7/02, 1976.5. Copyright certificate of the USSR No. 500870, B22 C7/02, 1976.
6. Авторское свидетельство СССР №426742, B22 C7/02, 1974.6. Copyright certificate of the USSR No. 426742, B22 C7/02, 1974.
7. Шуляк, В.С. Литье по газифицируемым моделям / В.С. Шуляк. – СПб.: Профессионал, 2007. – 408 с. – прототип.7. Shulyak, V.S. Casting using gasified models / V.S. Shulyak. – St. Petersburg: Professional, 2007. – 408 p. – prototype.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2818101C1 true RU2818101C1 (en) | 2024-04-24 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU304049A1 (en) * | П. П. Лузан, В. С. Шул Л. П. Анненко , А. С. Житник Институт проблем лить | ALL-UNION 1PASHIIHO-TEKHH ^ iEASH! BIBLE.O'T'i.KA | ||
| JP3004857B2 (en) * | 1993-12-24 | 2000-01-31 | 積水化成品工業株式会社 | Lost model molded product |
| JP2002143985A (en) * | 2000-11-15 | 2002-05-21 | Achilles Corp | Foaming block body for casting lost foam pattern |
| JP3665608B2 (en) * | 2000-12-15 | 2005-06-29 | 三洋化成工業株式会社 | Rigid polyurethane foam-forming composition for foaming mechanical floss and foam molded article |
| RU2408627C2 (en) * | 2005-10-27 | 2011-01-10 | Хантсман Эдвантс Матириалз (Свитзерланд) Гмбх | Antimony-free photocurable polymeric composition and three-dimensional article |
| UA79390U (en) * | 2012-09-03 | 2013-04-25 | Публичное Акционерное Общество "Новокраматорский Машиностроительный Завод" | Method of making foundry patterns |
| JP2017193660A (en) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 高圧ガス工業株式会社 | Two-component acrylic adhesive used in the manufacture of vanishing models for casting |
| EP4082688A1 (en) * | 2019-12-23 | 2022-11-02 | DIC Corporation | Three-dimensional modeling pattern material, cured product, cubic molded article, and method for producing mold by using said cubic molded article |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU304049A1 (en) * | П. П. Лузан, В. С. Шул Л. П. Анненко , А. С. Житник Институт проблем лить | ALL-UNION 1PASHIIHO-TEKHH ^ iEASH! BIBLE.O'T'i.KA | ||
| JP3004857B2 (en) * | 1993-12-24 | 2000-01-31 | 積水化成品工業株式会社 | Lost model molded product |
| JP2002143985A (en) * | 2000-11-15 | 2002-05-21 | Achilles Corp | Foaming block body for casting lost foam pattern |
| JP3665608B2 (en) * | 2000-12-15 | 2005-06-29 | 三洋化成工業株式会社 | Rigid polyurethane foam-forming composition for foaming mechanical floss and foam molded article |
| RU2408627C2 (en) * | 2005-10-27 | 2011-01-10 | Хантсман Эдвантс Матириалз (Свитзерланд) Гмбх | Antimony-free photocurable polymeric composition and three-dimensional article |
| UA79390U (en) * | 2012-09-03 | 2013-04-25 | Публичное Акционерное Общество "Новокраматорский Машиностроительный Завод" | Method of making foundry patterns |
| JP2017193660A (en) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 高圧ガス工業株式会社 | Two-component acrylic adhesive used in the manufacture of vanishing models for casting |
| EP4082688A1 (en) * | 2019-12-23 | 2022-11-02 | DIC Corporation | Three-dimensional modeling pattern material, cured product, cubic molded article, and method for producing mold by using said cubic molded article |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШУЛЯК В.С. Литье по газифицируемым моделям. СПб. Профессионал 2007, с. 27-28. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10967423B2 (en) | Expandable copolymer resin used for manufacturing lost foam casting model and preparation method thereof | |
| JPS60229949A (en) | Reinforced polyarylene sulfide forming composition and formed product | |
| US3964915A (en) | Investment wax | |
| RU2018114462A (en) | COMPOSITE PRODUCT AND TECHNOLOGICAL PROCESS OF PRODUCING THE MENTIONED PRODUCT | |
| CN1137049A (en) | Copolymers and their granules and powders suitable for rotomolding and similar processes | |
| JP6430684B1 (en) | Method for producing food containers | |
| US3976821A (en) | Rotationally molding a multilayered article | |
| TW201038592A (en) | Polystyrene having high melt flow and high Vicat | |
| RU2818101C1 (en) | Composition for making gasified casting patterns | |
| CN104804119A (en) | Special modified expandable polystyrene copolymer particles for lost foam and production method for copolymer particles | |
| JP2017094538A (en) | Method for manufacturing an insulating food container | |
| JPH047392B2 (en) | ||
| KR101379434B1 (en) | Method for producing expanding styrene polymer granules | |
| JP2008279508A (en) | Metallocene-catalyzed polyolefin in wax formulations and their use for the precision casting/lost wax process | |
| US4440893A (en) | Molding of polymers | |
| US4647418A (en) | Process for the manufacture of products from reinforced polyester | |
| US4624814A (en) | Process for the manufacture of products from reinforced polyester resins | |
| US2619478A (en) | Molding compositions of vinyl aromatic resins | |
| TW201629138A (en) | Polyolefin composition and process for preparing the same | |
| US5084494A (en) | Polyester resin and reinforcement composite materials | |
| US4221829A (en) | Method for preparing a granular thermosetting novolak resin molding composition | |
| JP6020961B2 (en) | Composition for injection molding and method for producing sintered body using the same | |
| JP5690629B2 (en) | Method for producing polystyrene-based expandable resin particles | |
| EP0124604B1 (en) | Process for the manufacture of products from reinforced polyester resins | |
| JPH043785B2 (en) |