RU2705823C1 - Cold-hardening mixture for production of casting cores and molds - Google Patents
Cold-hardening mixture for production of casting cores and molds Download PDFInfo
- Publication number
- RU2705823C1 RU2705823C1 RU2019111702A RU2019111702A RU2705823C1 RU 2705823 C1 RU2705823 C1 RU 2705823C1 RU 2019111702 A RU2019111702 A RU 2019111702A RU 2019111702 A RU2019111702 A RU 2019111702A RU 2705823 C1 RU2705823 C1 RU 2705823C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- molds
- urea
- resin
- cold
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22C—FOUNDRY MOULDING
- B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
- B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
- B22C1/20—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents
- B22C1/22—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of organic agents of resins or rosins
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
Description
Холоднотвердеющие песчано-смоляные смеси широко применяются в литейном производстве при изготовлении форм и стержней. Холоднотвердеющие смеси (ХТС) состоят из наполнителя (кварцевый песок), синтетического связующего, катализатора отверждения и различных улучшающих смесь добавок. В состав ХТС в качестве связующих вводят карбамидные, карбамидофурановые, фенолофурановые смолы и катализатор, в присутствии которого смесь упрочняется. В качестве катализаторов карбамидных и карбамидофурановых смол получили распространение неорганические материалы. В зависимости от требуемой скорости твердения ХТС, обуславливаемой в основном серийностью производства, применяют комплексные или однокомпонентные неорганические отвердители. Важнейшим свойством песчано-смоляных смесей является живучесть смеси - время, в течение которого приготовленная смесь остается технологически пригодной к употреблению. Живучесть смесей на основе фурановых и карбамидофурановых смол определяется скоростью реакций этих смол с катализатором и зависит от времени выдержки и температуры окружающей среды.Cold-hardening sand-resin mixtures are widely used in foundry in the manufacture of molds and cores. Cold hardening mixtures (CTS) consist of a filler (silica sand), a synthetic binder, a curing catalyst and various additives improving the mixture. Urea, carbamidofuran, phenolofuran resins and a catalyst, in the presence of which the mixture is hardened, are introduced into the composition of CTS as binders. Inorganic materials have become widespread as catalysts for urea and urea-urea-furan resins. Depending on the required hardening rate of CTS, determined mainly by serial production, complex or single-component inorganic hardeners are used. The most important property of sand-resin mixtures is the survivability of the mixture - the time during which the prepared mixture remains technologically usable. The survivability of mixtures based on furan and urea-furan resins is determined by the reaction rate of these resins with the catalyst and depends on the exposure time and ambient temperature.
Известна холоднотвердеющая смесь, содержащая огнеупорный наполнитель, карбамидофурановую смолу 1,8-2,0 мас.% и ортофосфорную кислоту 0,6-0,8 мас.%, концентрации 1,56-1,58 г/см3 в качестве катализатора [1].Known cold-hardening mixture containing a refractory filler, urea resin 1.8-2.0 wt.% And phosphoric acid 0.6-0.8 wt.%, A concentration of 1.56-1.58 g / cm 3 as a catalyst [ one].
Недостатком этой смеси является низкое значение живучести (5-10 минут) [1].The disadvantage of this mixture is the low value of survivability (5-10 minutes) [1].
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является смесь для изготовления литейных форм и стержней [2], включающая огнеупорный наполнитель, карбамидную смолу, ортофосфорную кислоту и этанол при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:The closest in technical essence and the achieved effect is a mixture for the manufacture of foundry molds and cores [2], including a refractory filler, urea resin, phosphoric acid and ethanol in the following ratio of ingredients, wt.%:
огнеупорный наполнитель - 100;refractory filler - 100;
карбамидная смола 2,16-2,64;urea resin 2.16-2.64;
ортофосфорная кислота 0,6-0,8;phosphoric acid 0.6-0.8;
этанол 0,54-0,66.ethanol 0.54-0.66.
В качестве катализатора отверждения здесь используется ортофосфорная кислота. Этанол используется в качестве добавки, улучшающей живучесть смеси, однако использование этанола связано с дополнительными рисками пожарной безопасности на производстве, кроме того этанол является дорогостоящим материалом.Orthophosphoric acid is used here as a curing catalyst. Ethanol is used as an additive to improve the survivability of the mixture, however, the use of ethanol is associated with additional fire safety risks in production, in addition, ethanol is an expensive material.
Задачей изобретения является создание холоднотвердеющей песчано-смоляной смеси, которая обеспечивала бы повышение живучести смеси в сравнении с прототипом при сохранении прочности форм и стержней.The objective of the invention is to provide a cold-hardening sand-resin mixture, which would provide increased survivability of the mixture in comparison with the prototype while maintaining the strength of the molds and cores.
Технический результат заключается в создании холоднотвердеющей песчано-смоляной смеси, обеспечивающей повышение живучести смеси при сохранении прочности форм и стержней.The technical result consists in creating a cold-hardening sand-resin mixture, providing increased survivability of the mixture while maintaining the strength of the molds and cores.
Технический результат достигается тем, что смесь для изготовления литейных форм и стержней, включающая в качестве связующего карбамидную или карбамидофурановую смолу, огнеупорный наполнитель, согласно изобретению, в качестве катализатора отверждения используют жидкий отход химической очистки оцинкованной стальной обрези от цинкового покрытия в виде водного раствора, содержащего хлорид цинка, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:The technical result is achieved by the fact that the mixture for the manufacture of foundry molds and cores, comprising as a binder urea or urea-furan resin, a refractory filler, according to the invention, as a curing catalyst use liquid waste chemical cleaning of galvanized steel trim from a zinc coating in the form of an aqueous solution containing zinc chloride, in the following ratios of components, wt.%:
огнеупорный наполнитель - 100;refractory filler - 100;
карбамидная или карбамидофурановая смола 2,0-2,2;urea or carbamidofuran resin 2.0-2.2;
жидкий отход химической очистки оцинкованной стальной обрези от цинкового покрытия в виде водного раствора, содержащего хлорид цинка 0,8-1,2.liquid waste of chemical cleaning of galvanized steel trim from zinc coating in the form of an aqueous solution containing zinc chloride 0.8-1.2.
Сущность изобретения состоит в следующем.The invention consists in the following.
В современном производстве автомобиле- и машиностроения в качестве основного материала широко используется оцинкованный стальной лист с толщиной цинкового покрытия 20-60 мкм. Поэтому накапливается большое количество обрези оцинкованного стального листа, использование которой для выплавки чугуна затруднено в том случае, если плавильные участки машиностроительных предприятий оснащены индукционными плавильными агрегатами. Для подготовки оцинкованной стальной обрези к индукционному переплаву необходимо снятие цинкового покрытия со стальной основы. Согласно источнику [3] в результате отделения цинкового покрытия с оцинкованной стальной обрези в качестве побочного продукта при протекании химической реакции образуется жидкий отход, содержащий водный растворхлорида цинка, остаточное количество соляной кислоты и гексаметилентетрамин. In the modern automotive and machine-building industry, galvanized steel sheet with a zinc coating thickness of 20-60 microns is widely used as the main material. Therefore, a large amount of edged galvanized steel sheet is accumulated, the use of which for smelting cast iron is difficult if the melting sections of machine-building enterprises are equipped with induction melting units. To prepare the galvanized steel trim for induction remelting, it is necessary to remove the zinc coating from the steel base. According to the source [3], as a by-product of the zinc coating separation from galvanized steel trim, a liquid waste product is formed that contains an aqueous solution of zinc chloride, a residual amount of hydrochloric acid, and hexamethylenetetramine.
Усреднённый состав жидкого отхода очистки оцинкованной стальной обрези, мас.%:The average composition of the liquid waste cleaning galvanized steel trim, wt.%:
растворенный хлорид цинка 10,5-12,5;dissolved zinc chloride 10.5-12.5;
соляная кислота (конц.) 2,8-4,2;hydrochloric acid (conc.) 2.8-4.2;
гексаметилентетрамин 2,5;hexamethylenetetramine 2.5;
вода - остальное.water is the rest.
Карбамидная или карбамидофурановая смола относятся к смолам кислотного отверждения, в отношении которых катализаторы кислотного действия оказывают решающее действие на pH среды, но сами в реакцию отверждения не вступают [1].Urea or carbamidofuran resin refers to acid curing resins, in relation to which acid catalysts have a decisive effect on the pH of the medium, but do not enter into the curing reaction themselves [1].
В качестве катализатора отверждения карбамидных или карбамидофурановых смол предлагается использовать жидкий отход химической очистки оцинкованной стальной обрези от цинкового покрытия в виде водного раствора, содержащего хлорид цинка. Растворы хлорида цинка имеют кислую реакцию, pH растворов обычно соответствует величинам от 1,5 до 3,5. Соляная кислота в составе катализатора оказывает дополнительное каталитическое действие на процесс отверждения смеси [1]. Таким образом, жидкий отход, полученный в результате снятия цинкового покрытия с оцинкованной стальной обрези, имеет выраженную кислую реакцию и способен выполнять функцию катализатора отверждения синтетических смол кислотного отверждения, таких, как карбамидные и карбамидофурановые смолы.As a catalyst for curing urea or urea-urea-furan resins, it is proposed to use liquid waste from the chemical cleaning of galvanized steel trim from a zinc coating in the form of an aqueous solution containing zinc chloride. Zinc chloride solutions have an acid reaction, the pH of the solutions usually corresponds to values from 1.5 to 3.5. Hydrochloric acid in the composition of the catalyst has an additional catalytic effect on the curing process of the mixture [1]. Thus, the liquid waste resulting from the removal of the zinc coating from galvanized steel trim has a pronounced acid reaction and is able to serve as a curing catalyst for synthetic acid-cured resins, such as urea and urea-furan resins.
Содержащаяся во вводимом компоненте вода замедляет процесс отверждения смолы, что приводит к увеличению живучести смеси. Вместе с этим входящая в состав вводимого компонента соляная кислота - более сильная, чем ортофосфорная кислота, входящая в состав смеси-прототипа, и значительное содержание хлорида цинка (10,5-12,5 мас.%) в сочетании с ней обеспечивает полноту протекания процесса отверждения карбамидных и карбамидоформальдегидных смол с обеспечением прочности смеси, достаточной для технологических процессов изготовления форм и стержней. Исчезающе малое содержание гексаметилентетрамина в составе вводимого жидкого отхода очистки оцинкованной стальной обрези не может влиять на технологические свойства смеси.The water contained in the introduced component slows down the curing of the resin, which leads to an increase in the survivability of the mixture. At the same time, hydrochloric acid, which is part of the introduced component, is stronger than orthophosphoric acid, which is part of the prototype mixture, and a significant content of zinc chloride (10.5-12.5 wt.%) In combination with it ensures the completeness of the process curing urea and urea-formaldehyde resins with a mixture strength sufficient for technological processes of manufacturing molds and cores. The vanishingly low content of hexamethylenetetramine in the composition of the input liquid waste from the cleaning of galvanized steel trim cannot affect the technological properties of the mixture.
В сравнении с прототипом снижено количество компонентов смеси, что упрощает процесс смесеприготовления.In comparison with the prototype, the number of components of the mixture is reduced, which simplifies the process of mixing.
Использование в составе холоднотвердеющих смесей отхода технологического процесса очистки оцинкованной стальной обрези способствует утилизации отходов литейного производства и позволяет предотвращать загрязнение окружающей среды, что положительно влияет на экологию.The use of galvanized steel scrap cleaning process mixtures as part of cold-hardening waste mixtures contributes to the utilization of foundry waste and helps to prevent environmental pollution, which positively affects the environment.
Сужение интервала в сторону меньшего содержания связующего в сравнении с прототипом позволяет добиться экономии дорогостоящей синтетической смолы.Narrowing the interval to a lower binder content in comparison with the prototype allows you to save expensive synthetic resin.
Пример реализации изобретения.An example implementation of the invention.
Для приготовления смеси использовали в качестве связующего смолу карбамидофурановую СВХК-40БСЛТУ-2223-007-14559685-2006 плотностью 1,245 г/см3, в качестве огнеупорного наполнителя - сухой кварцевый песок марки 2К2О303 ГОСТ 2138-91.To prepare the mixture, carbamidofuranic resin SVHK-40BSLTU-2223-007-14559685-2006 with a density of 1.245 g / cm 3 was used as a binder resin, and dry quartz sand of grade 2K 2 O 3 03 GOST 2138-91 was used as a refractory filler.
Смесь приготавливают следующим образом. В смешивающие бегуны загружают кварцевый песок и связующее, смесь перемешивают в течение 5-8 минут. Затем добавляют катализатор, и перемешивание проводят еще 5-8 минут до получения однородной массы, после чего смесь готова к формовке.The mixture is prepared as follows. Quartz sand and a binder are loaded into the mixing runners, the mixture is mixed for 5-8 minutes. Then the catalyst is added, and stirring is carried out for another 5-8 minutes until a homogeneous mass is obtained, after which the mixture is ready for molding.
Содержание огнеупорного наполнителя принималось равным 100 мас.%, содержание остальных компонентов бралось сверх 100 мас.%. Количество связующего составляло 2,0 мас.%. Содержание катализатора варьировалось в пределах 0,4-1,4 мас.% с шагом 0,2 мас.%. Из смеси каждого варианта изготавливались образцы для контроля прочности на растяжение.The content of the refractory filler was taken equal to 100 wt.%, The content of the remaining components was taken in excess of 100 wt.%. The amount of binder was 2.0 wt.%. The catalyst content ranged from 0.4-1.4 wt.% In increments of 0.2 wt.%. Samples for controlling tensile strength were made from a mixture of each variant.
Прочность образцов определяли на аппарате для исследования прочности формовочных и стержневых масс Centrozap LRu через 1 час и через 24 часа после их изготовления.The strength of the samples was determined on a Centrozap LRu molding and bar mass strength apparatus 1 hour and 24 hours after their manufacture.
Из смеси каждого варианта изготавливались стержни-пробы в виде цилиндров размерами диаметр - 50 мм, высота 50 мм.Samples rods in the form of cylinders with a diameter of 50 mm and a height of 50 mm were made from a mixture of each variant.
Живучесть смеси определяли следующим образом. Сначала определяли уплотняемость смеси по изменению высоты образца после уплотнения тремя ударами копра при постоянной массе навески. Далее находили живучесть по точке перегиба на кривой зависимости уплотняемости от времени выдержки, что соответствует потере прочности не более чем 30 %.The survivability of the mixture was determined as follows. First, the compaction of the mixture was determined by changing the height of the sample after compaction with three strokes of the copra with a constant weight of the sample. Next, survivability was found at the inflection point on the curve of the dependence of the compressibility on the exposure time, which corresponds to a loss of strength of not more than 30%.
Составы испытанных смесей приведены в таблице 1, результаты представлены в таблице 2.The compositions of the tested mixtures are shown in table 1, the results are presented in table 2.
Таблица 1 Составы испытанных смесейTable 1 The compositions of the tested mixtures
оцинкованного стального лома от
цинкового покрытия в виде водного
раствора, содержащего хлорида цинка)Catalyst (liquid chemical cleaning waste
galvanized steel scrap from
zinc coating in the form of water
solution containing zinc chloride)
Таблица 2 Результаты контроляTable 2 Control Results
Из таблицы 2 видно, что при содержании в смеси катализатора в количестве, меньшем 0,8 мас.% и большем 1,2 мас.%, живучесть смеси превышает значение этой характеристики у прототипа в среднем вдвое. Прочность смеси на растяжение через 1 час не ниже таковой у прототипа, а через 24 часа - превышает ее.From table 2 it is seen that when the content of the catalyst in the mixture in an amount less than 0.8 wt.% And more than 1.2 wt.%, The survivability of the mixture exceeds the value of this characteristic of the prototype on average twice. The tensile strength of the mixture after 1 hour is not lower than that of the prototype, and after 24 hours it exceeds it.
Проведение повторных испытаний смеси с измененным содержанием связующего на 2,2 мас.% подтвердило устойчивый характер полученных результатов в части живучести и прочности смеси. Repeated testing of the mixture with a changed binder content of 2.2 wt.% Confirmed the stable nature of the results in terms of survivability and strength of the mixture.
Таким образом, смесь с содержанием связующего 2,0-2,2 мас.% и катализатора в пределах 0,8-1,2 мас.% обеспечивает улучшенную живучесть смеси при сохранении прочности форм и стержней в сравнении с прототипом.Thus, a mixture with a binder content of 2.0-2.2 wt.% And a catalyst in the range of 0.8-1.2 wt.% Provides improved survivability of the mixture while maintaining the strength of the molds and rods in comparison with the prototype.
Цитируемые источники:Quoted sources:
1. Технология литейного производства: Формовочные и стержневые смеси. // Под ред. С.С. Жуковского, А.Н. Болдина, А.И. Яковлева, А.Н. Поддубного, В.Л. Крохотина. Учебное пособие для вузов. - Брянск: Изд-во БГТУ, 2002. - 470 с.1. Foundry technology: Molding and core mixtures. // Ed. S.S. Zhukovsky, A.N. Boldina, A.I. Yakovleva, A.N. Poddubny, V.L. Krokhotina. Textbook for universities. - Bryansk: Publishing House of BSTU, 2002. - 470 p.
2. Авторское свидетельство СССР SU 681648А, МКИ В22С 1/22. Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных стержней и форм. Г.П. Толкачева, Е.И. Мантрова, С.Л. Иванова.2. USSR author's certificate SU 681648A, MKI B22C 1/22. Cold hardening mixture for the manufacture of foundry cores and molds. G.P. Tolkacheva, E.I. Mantrova, S.L. Ivanova.
3. RU 2599061 C1 Способ удаления цинка с оцинкованной стали И.О. Леушин, А.Ю. Субботин, М.А. Гейко.3. RU 2599061 C1 Method for removing zinc from galvanized steel I.O. Leushin, A.Yu. Subbotin, M.A. Geiko.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019111702A RU2705823C1 (en) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | Cold-hardening mixture for production of casting cores and molds |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019111702A RU2705823C1 (en) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | Cold-hardening mixture for production of casting cores and molds |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2705823C1 true RU2705823C1 (en) | 2019-11-12 |
Family
ID=68579810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019111702A RU2705823C1 (en) | 2019-04-18 | 2019-04-18 | Cold-hardening mixture for production of casting cores and molds |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2705823C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU681648A1 (en) * | 1977-12-01 | 1986-08-30 | Ордена Ленина,Ордена Трудового Красного Знамени Завод Транспортного Машиностроения Им.В.И.Ленина | Low-temperature solidifying mixture for manufacturing mould cores and moulds |
SU1477505A1 (en) * | 1987-10-21 | 1989-05-07 | Московский автомобильный завод им.И.А.Лихачева | Sand for producing casting moulds and cores in heated tooling |
RU2599061C1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method for removal of zinc from galvanized steel |
RU2641938C1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-01-23 | ООО "Жигулевская Машиностроительная Компания" (ООО "ЖМК") | Mixture for manufacturing moulds and cores in heated tooling |
-
2019
- 2019-04-18 RU RU2019111702A patent/RU2705823C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU681648A1 (en) * | 1977-12-01 | 1986-08-30 | Ордена Ленина,Ордена Трудового Красного Знамени Завод Транспортного Машиностроения Им.В.И.Ленина | Low-temperature solidifying mixture for manufacturing mould cores and moulds |
SU1477505A1 (en) * | 1987-10-21 | 1989-05-07 | Московский автомобильный завод им.И.А.Лихачева | Sand for producing casting moulds and cores in heated tooling |
RU2599061C1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) | Method for removal of zinc from galvanized steel |
RU2641938C1 (en) * | 2017-04-05 | 2018-01-23 | ООО "Жигулевская Машиностроительная Компания" (ООО "ЖМК") | Mixture for manufacturing moulds and cores in heated tooling |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105964891B (en) | A kind of phosphate inorganic adhesive sand with high fluidity and preparation method thereof | |
EP3548200B1 (en) | Amino acid-containing moulding material mixture for production of mouldings for the foundry industry | |
RU2705823C1 (en) | Cold-hardening mixture for production of casting cores and molds | |
DE19938043C2 (en) | Resol-based binder system containing aluminum, process for its production and use, and molding compound | |
EP0739257A1 (en) | Heat cured foundry binders and their use | |
Ghosh | Modern furan for modern castings | |
KR101061568B1 (en) | Liquid type inorganic hardening agent for a ground of soil and it's treatment method using of the same | |
SU923709A1 (en) | Mixture for producing casting cores | |
JPH06297072A (en) | Binder composition for production of casting mold, sand composition for production of casting mold and production of casting mold | |
CN111250647B (en) | Binder for casting and application thereof | |
JPH04147743A (en) | Manufacture of mold or core | |
US9518143B2 (en) | “No-bake” foundry mix with extended work time | |
RU2707250C1 (en) | Mixture for making molds and rods in heated tooling | |
EA039740B1 (en) | Method for reduction of formaldehyde emissions from ester curable foundry binders used in forming foundry molds and cores (embodiments) | |
SU206801A1 (en) | MIXTURE FOR THE MANUFACTURING OF CASTING FORMS AND RODS | |
SU1662736A1 (en) | Mixture for making foundry moulds and cores | |
SU1424939A1 (en) | Sand for making moulds and cores in heated forming die set | |
RU2048949C1 (en) | Acid complex hardening agent for core mixture with polycondensation resin binder of hot hardening | |
RU2292982C1 (en) | Method for preparing carbamide-phenol-formaldehyde-furan binding agent for casting shell forms and rods | |
RU2015788C1 (en) | Mixture to produce casting molds and rods | |
RU2002721C1 (en) | Method for concrete mixture production | |
RU2366531C2 (en) | Method of solidification of mould cores and moulds | |
SU252553A1 (en) | MIXTURE FOR RODS AND FORMS | |
RU2196658C2 (en) | Method for solidifying casting cores in heated fitting | |
SU801958A1 (en) | Sand for producing casting moulds and cores with use of heated equipment |