PL219198B1 - Sposób wykonywania modeli odlewniczych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wykonywania modeli odlewniczych, zwłaszcza modeli zgazowywanych.

Modele zgazowywane stosuje się w technologiach produkcji form wykonywanych technologią pustej formy i technologią pełnej formy. Model odlewniczy, zwłaszcza zgazowywany musi się charakteryzować niską wydzielalnością gazów, założoną wytrzymałością mechaniczną zapewniającą w czasie jego formowania i użytkowania niezmienność kształtów i wymiarów.

Znany z „Prace Naukowo-Badawcze i Rozwojowe” Instytutu Odlewnictwa str. 18 - 22, 3/2001, sposób wykonywania modeli zgazowywanych polega na dwuetapowym spienieniu polistyrenu, wstępnym i wtórnym. Procesy te zachodzą pod wpływem ciepła dostarczanego do formy. Wstępne spienienie odbywa się pod wpływem działania na kuleczki polistyrenu pary wodnej o temperaturze 110 12°C i o ciśnieniu 1,2 atm przez czas około 100 - 180 sekund w spieniarce. Spieniony wstępnie polistyren suszy się w temperaturze 30 - 40°C, studzi i sezonuje przez 24 godz. Proces wykonywania modeli przebiega w zamkniętych matrycach aluminiowych, wyposażonych w system wdmuchiwania polistyrenu i układ doprowadzania do wnęki przegrzanej pary wodnej o temp. około 115°C i ciśnieniu -1

0,8 - 1,0x10^-1 MPa. Następuje wówczas dalsze zwiększenie objętości styropianu w wyniku parowania poroforu i rozszerzalności cieplnej powietrza zawartego we wstępnie spienionych kulkach. Po zakończeniu spienienia matryce studzi się zimną wodą, otwiera i wyjmuje się gotowe modele. Modele suszy się w suszarce w temperaturze 40 - 50°C w ciągu 48 godzin i przechowuje się w stałej temperaturze i w stałej wilgotności. Modele otrzymane tym sposobem są modelami jednorazowego użytku.

Sposób wykonywania modeli odlewniczych, zwłaszcza modeli zgazowywanych według wynalazku polega na tym, że sporządza się masę modelową przez zmieszanie w temperaturze otoczenia składnika polieterowego i składnika izocjanianowego w ilościach wynikających ze stechiometrii reakcji poliaddycji określonej z ilości grup hydroksylowych i izocyjanianowych i tworzywa sztucznego termoplastycznego, którym jest polistyren o wielkości granulek 0,2 - 8,0 mm, w ilości do 200% wagowych w przeliczeniu na powstały poliuretan, i 0,25 - 0,7 części wagowych katalizatora, 0,5 - 0,7 części wagowych środka powierzchniowo czynnego i do 10 części wagowych składników pomocniczych w postaci mieszaniny proszków metali i/lub tworzyw sztucznych i 0,7 - 1,5 części wagowych wody, i 0 - 10 części wagowych barwnika, przy czym granulki tworzywa sztucznego termoplastycznego wstępnie aktywuje się polieterem w postaci cieczy wrzącej w temp. 30 - 60°C w ilości 0,6 - 1,0 części wagowych, a następnie masę modelową wlewa się do wnęki matrycy odwzorowującej model w ilości 30 - 70% objętości tej wnęki i przetrzymuje w matrycy od 5 minut do 72 godzin w celu utwardzenia.

Korzystnie składnik politerowy jest mieszaniną polieterów.

Katalizatorem są trzeciorzędowe aminy lub organiczne związki dwu- i czterowartościowej cyny.

Środkiem powierzchniowo czynnym korzystnie jest preparat silikonowy, woskowy lub parafinowy, wprowadza się go w celu regulowania wielkości porów modelu, zmniejszenia lub ograniczenia możliwości przywierania masy modelowej do ścianek matrycy.

Środki pomocnicze wprowadza się w celu zwiększenia odporności na ścieranie i twardości modelu.

Woda reguluje strukturę spienionego tworzywa termoplastycznego.

Barwniki nie wpływają na właściwości gotowego wyrobu, dodaje się je w celu otrzymania założonej określonej kolorystyki modelu. Kolor modelu pozwala na łatwe zestawianie skomplikowanych kształtów, lub wskazywać na zastosowanie modelu do odlewania konkretnego stopu.

Matryca, do której jest wlewana masa modelowa, wykonana jest z drewna, lub metalu lub tworzywa sztucznego, lub szkła.

W sposobie według wynalazku we wnęce matrycy zachodzi egzotermiczna reakcja chemiczna pomiędzy składnikiem polieterowym i składnikiem izocjanianowym. Wydzielające się ciepło reakcji powoduje równoczesne podgrzanie granulek tworzywa sztucznego termoplastycznego polistyrenu i parowanie poroforu, co powoduje spienienie granulek i zespolenie masy modelowej. Granulki, w zależności od ilości zawartego w nich poroforu, zwiększają swoją objętość od 10% do 500% i od 100 - 500% zwiększa objętość masa modelowa, dzięki czemu dokładnie wypełnia wnękę dokładnie odwzorowując jej kształt.

Model wykonany sposobem według wynalazku, charakteryzuje się niższą gęstością a tym samym niższą masą niż znane modele wykonane z poliuretanu, metalu, drewna, czy żywic epoksydowych oraz wyższą, od znanych modeli zgazowywanych z polistyrenu, wytrzymałością, twardością, udarnością, niższą chropowatością powierzchni. Modele są stosowane w procesach technicznych

PL 219 198 B1 jako modele zgazowywane jednorazowe lub modele wielokrotnego użytku. Sposobem według wynalazku można wykonać części skomplikowanych lub wielkogabarytowych modeli, które następnie łączy się w całość poprzez ich sklejanie. Modele charakteryzują się również łatwością naprawy i uzupełniania powstałych w trakcie eksploatacji ubytków i uszkodzeń.

Sposób otrzymywania modeli odlewniczych, zwłaszcza zgazowywanych, według wynalazku charakteryzuje się prostą technologią, ponieważ spienianie polistyrenu przebiega w jednym etapie procesu technologicznego wykonania modelu, z wykorzystaniem tylko ciepła reakcji egzotermicznej zachodzącej we wnęce odwzorowującej model, wyjęty z matrycy model wykorzystuje się od razu do wykonania formy.

Modele wykonane sposobem według wynalazku znajdują zastosowanie w odlewnictwie metali nieżelaznych i odlewnictwie stopów żelaza.

Przykłady sposobu wykonywania modeli odlewniczych według wynalazku.

P r z y k ł a d 1 g polieteru otrzymanego z dianu i tlenków etylenu i propylenu o LOH=280 mg KOH/g oraz 30 g polieteru otrzymanego z o-toluilenodiaminy i tlenku etylenu o LOH=400 mg KOH/g, 10 g poroforu na bazie n-pentanu o zakresie wrzenia 30 - 60°C, 1 g środka powierzchniowo czynnego - oleju silikonowego o ciężarze cząsteczkowym Mn=2120 g/mol, 1,5 g wody, 0,5 g katalizatora - dimetylocykloheksyloamina dokładnie się miesza w temperaturze 25°C i następnie wprowadza się 70 g granulek polistyrenowych o wielkości ziaren 0,8 - 1,6 mm zawierających 6% poroforu pentanowego uprzednio aktywowanym polieterem z dianu i tlenków etylenu i propylenu przez 1 godzinę, ponownie miesza i dodaje 91 g polimerycznego MDI. Po wymieszaniu, masę modelową wlewa się w ilości 50% objętości wnęki matrycy odwzorowującej kształt modelu odlewniczego. Formę pozostawia się do utwardzenia przez 12 godzin. Model odlewniczy po wyjęciu z wnęki matrycy może być od razu skierowany do stosowania.

₃

Otrzymany model posiada gęstość pozorną 52 kg/m³ wytrzymałość na ściskanie równoległe 95 kPa i prostopadłe 68 kPa.

Stosowany jest jako model jednorazowy lub wielokrotny.

P r z y k ł a d 2 g oligomerycznego oligoestrolu otrzymanego z kwasu tereftalowego o LOH=320 mgKOH oraz 30 g polieteru otrzymanego z o-toluilenodiaminy i tlenku etylenu o LOH=400 mg KOH/g, 10 g poroforu na bazie n-pentanu o zakresie wrzenia 30 - 60°C, 1 g środka powierzchniowo czynnego oleju silikonowego o ciężarze cząsteczkowym Mn=2120 g/mol, 1,5 g wody, 0,5 g katalizatora - dimetylocykloheksyloamina dokładnie się miesza w temperaturze 25°C i następnie wprowadza 70 g granulek polistyrenowych o wielkości ziaren 0,8 - 1,6 mm zawierających 6% poroforu pentanowego uprzednio aktywowanym polieterem z dianu i tlenków etylenu i propylenu przez 1 godzinę, ponownie miesza i dodaje 98 g polimerycznego MDI. Po wymieszaniu, masę modelową wlewa się w ilości 40% objętości wnęki matrycy odwzorowującej kształt modelu odlewniczego. Formę pozostawia się do utwardzenia przez 12 godzin. Model odlewniczy nadaje się do zastosowania zaraz po wyjęciu.

₃

Otrzymany model posiada gęstość pozorną 45 kg/m³ wytrzymałość na ściskanie równoległe 88 kPa i prostopadłe 56 kPa.

Stosowany jest jako model jednorazowy lub wielokrotny.

P r z y k ł a d 3 g polieteru otrzymanego z dianu i tlenków etylenu i propylenu o LOH=280 mg KOH/g oraz 30 g polieteru otrzymanego z o-toluilenodiaminy i tlenku etylenu o LOH=400 mg KOH/g, 10 g poroforu na bazie n-pentanu o zakresie wrzenia 30 - 60°C, 1 g środka powierzchniowo czynnego - oleju silikonowego o ciężarze cząsteczkowym Mn=2120 g/mol, 1,5 g wody, 0,5 g katalizatora - dimetylocykloheksyloamina dokładnie się miesza w temperaturze 25°C i następnie wprowadza 70 g granulek polistyrenowych o wielkości ziaren 0,8 - 1,6 mm zawierających 6% poroforu pentanowego uprzednio aktywowanym polieterem z dianu i tlenków etylenu i propylenu przez 4 godziny, ponownie miesza i dodaje 91 g polimerycznego MDI. Po wymieszaniu, masę modelową wlewa się w ilości 70% objętości wnęki matrycy odwzorowującej kształt modelu odlewniczego. Formę pozostawia się do utwardzenia przez 12 godzin.

Model odlewniczy nadaje się do zastosowania zaraz po wyjęciu.

₃

Otrzymany model posiada gęstość pozorną 41 kg/m³ wytrzymałość na ściskanie równoległe 90 kPa i prostopadłe 62 kPa.

Stosowany jest jako model jednorazowy lub wielokrotny.

PL 219 198 B1

P r z y k ł a d 4 g oligomerycznego oligoestrolu otrzymanego z kwasu tereftalowego o LOH=320 mg KOH/g oraz 30 g polieteru otrzymanego z o-toluilenodiaminy i tlenku etylenu o LOH=400 mg KOH/g, 10 g poroforu na bazie n-pentanu o zakresie wrzenia 30 - 60°C, 1 g środka powierzchniowo czynnego oleju silikonowego o ciężarze cząsteczkowym Mn=2120 g/mol, 1,5 g wody, 0,5 g katalizatora - dimetylocykloheksyloamina dokładnie się miesza w temperaturze 25°C i następnie wprowadza 120 g granulek polistyrenowych o wielkości ziaren 0,8 - 1,6 mm zawierających 6% poroforu pentanowego uprzednio aktywowanym polieterem z dianu i tlenków etylenu i propylenu przez 1 godzinę, ponownie miesza i dodaje 99 g polimerycznego MDI. Po wymieszaniu, masę modelową wlewa się w ilości 30% objętości wnęki matrycy odwzorowującej kształt modelu odlewniczego. Formę pozostawia się do utwardzenia przez 12 godzin. Model odlewniczy nadaje się do zastosowania zaraz po wyjęciu.

₃

Otrzymany model posiada gęstość pozorną 56 kg/m³ wytrzymałość na ściskanie równoległe 86 kPa i prostopadłe 54 kPa.

Stosowany jest jako model jednorazowy lub wielokrotny.

P r z y k ł a d 5 g oligomerycznego oligoestrolu otrzymanego z kwasu tereftalowego o LOH=320 mg KOH/g oraz 30 g polieteru otrzymanego z o-toluilenodiaminy i tlenku etylenu o LOH=400 mg KOH/g, 10 g poroforu na bazie n-pentanu o zakresie wrzenia 30 - 60°C, 1 g środka powierzchniowo czynnego - oleju silikonowego o ciężarze cząsteczkowym Mn=2120 g/mol, 1,5 g wody, 0,8 g katalizatora - dimetylocykloheksyloamina dokładnie się miesza w temperaturze 25°C i następnie wprowadza się 120 g granulek polistyrenowych o wielkości ziaren 0,8 - 1,6 mm zawierających 6% poroforu pentanowego uprzednio aktywowanym polieterem z dianu i tlenków etylenu i propylenu przez 1 godzinę, ponownie miesza i dodaje 99 g polimerycznego MDI. Po wymieszaniu masę modelową wlewa się w ilości 60% objętości do wnęki matrycy odwzorowującej kształt modelu odlewniczego. Formę pozostawia się do utwardzenia przez 12 godzin. Uzyskany model odlewniczy nadaje się do zastosowania zaraz po wyjęciu.

₃

Otrzymany model posiada gęstość pozorną 56 kg/m³ wytrzymałość na ściskanie równoległe 28 kPa i prostopadłe 68 kPa.

Stosowany jest jako model jednorazowy lub wielokrotny.

Claims (2)

1. Sposób wykonywania modeli odlewniczych polegający na sporządzeniu masy modelowej przez zmieszanie w temperaturze otoczenia składnika polieterowego i składnika izocjanianowego w ilościach wynikających ze stechiometrii reakcji poliaddycji określonej z ilości grup hydroksylowych i izocyjanianowych i granulek tworzywa sztucznego, katalizatora, wody, środka powierzchniowo czynnego i składników pomocniczych, znamienny tym, że sporządza się masę modelową przez zmieszanie w temperaturze otoczenia składnika polieterowego i składnika izocjanianowego w ilościach wynikających ze stechiometrii reakcji poliaddycji określonej z ilości grup hydroksylowych i izocyjanianowych i tworzywa sztucznego termoplastycznego, którym jest polistyren o wielkości granulek 0,2 - 8,0 mm, w ilości do 200% wagowych w przeliczeniu na powstały poliuretan, i 0,25 - 0,7 części wagowych katalizatora, 0,5 - 0,7 części wagowych środka powierzchniowo czynnego do 10 części wagowych składników pomocniczych w postaci mieszaniny proszków metali i/lub tworzyw sztucznych i 0,7 - 1,5 części wagowych wody, i 0 - 10 części wagowych barwnika, przy czym granulki tworzywa sztucznego termoplastycznego wstępnie aktywuje się polieterem w postaci cieczy wrzącej w temp. 30 - 60°C w ilości 0,6 - 1,0 części wagowych, a następnie masę modelową wlewa się do wnęki matrycy odwzorowującej model w ilości 30 - 70% objętości tej wnęki i przetrzymuje w matrycy od 5 minut do 72 godzin w celu utwardzenia.

2. Sposób wykonywania modeli odlewniczych, według zastrz. 1, znamienny tym, że składnik polieterowy jest mieszaniną polieterów.