SU1105271A1

SU1105271A1 - Sand for making water-soluble cores and patterns

Info

Publication number: SU1105271A1
Application number: SU833561205A
Authority: SU
Inventors: Галина Борисовна Топорищева; Геннадий Павлович Барышников; Игорь Петрович Малкин
Original assignee: Предприятие П/Я В-2969
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1983-03-10
Publication date: 1984-07-30

Abstract

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОРАСТВОРИМЫХ СТЕРЖНЕЙ И МОДЕЛЕЙ,включающа техническую мочевину и технологическую добавку, отличающа с тем, что, с целью улучшени качества стержней и моделей путем повьаиени прочности, снижени хрупкости и гигроскопичности, расширени температурного интервала заливки и получени мелкозернистой структуры, смесь в качестве технологической добавки содержит 1-2%-ный раствор поливинилового спирта в глицерине при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Техническа мочевина 90-98 1-2%-ный раствор поливинилового спирта в глицерине2,0-10,0MIXTURE FOR THE PRODUCTION OF WATER-SOLUBLE RODS AND MODELS, including technical urea and technological additive, characterized in that, in order to improve the quality of rods and models by improving strength, reducing brittleness and hygroscopicity, extending the temperature range of the filling and obtaining a fine structure, the structure, the structure, the fragrance and the hygroscopicity, expand the temperature range of the fill and obtain a fine structure, the structure, the structure, the fragmentation and the hygroscopicity, the expansion of the temperature range of the filling and the fine structure, Additives contain 1-2% solution of polyvinyl alcohol in glycerin in the following ratio of ingredients, wt.%: Technical urea 90-98 1-2% solution of polyvinyl alcohol in glycerin 2,0-10,0

Description

сл cl

чh

Изобретение относитс к литейному производству, в частности к смес м , используемш-л дл изготовлени стержней и моделей.The invention relates to foundry, in particular, to mixtures used for making cores and models.

Основой в водорастворимых композици х вл етс техническа моч-евииа , и они содержат в качестве технологических добавок различные органические и неорганические вещества: сульфат аммони , поливиниловый спирт и салициловую кислоту 13 г хлористый натрий и полистирол 2J , смесь сульфата магни и натриевой The basis in water-soluble compositions is technical urine, and they contain various organic and inorganic substances as technological additives: ammonium sulfate, polyvinyl alcohol and salicylic acid 13 g sodium chloride and polystyrene 2J, a mixture of magnesium sulfate and sodium

Однако, данные композиции имеют невысокие показатели пластических свойств (хрупкость не выше 10-12 см) высокую влагопоглощаемость (не менее 5 мас.%), -избыточную .насыш,енность газовыми включени ми и невысокую чистоту поверхности готовых стержней и моделей, высокую температуру заливки (не менее 130°С) и малый интервал заливки (не более 1015°С ), Это не позвол ет использовать данные композиции при изготовлении сложных по конфигурации изделий: с тонкими стенками, с отверсти ми, с большим перепадом толщин, ребрами и т.д.However, these compositions have low plastic properties (brittleness not higher than 10-12 cm), high moisture absorption (not less than 5 wt.%), Excessive concentration of gas inclusions and low surface finish of finished rods and models, high pouring temperature (not less than 130 ° C) and a small casting interval (not more than 1015 ° C). This does not allow to use these compositions in the manufacture of products with a complex configuration: thin walls, with holes, with a large difference in thickness, ribs, etc. d.

Известна водорастворима смесь с кремнеорганической гидрофобной жидкостью 4, и пентаэритритом Б.A water-soluble mixture with a silicon-hydrophobic liquid 4, and pentaerythritol B. is known.

Эти смеси используютс дл изготовлени стержней и моделей методом прессовани при 140-130°С на прессующих устройствах. Поливиниловый спирт вводитс в порошкообразном ,виде в качестве наполнител , таккак он практически не раствор етс ни в мочевине, ни в одном из ингредиентов смеси.These mixtures are used to make rods and models by pressing at 140-130 ° C on pressing devices. Polyvinyl alcohol is introduced in powder form, as a filler, since it practically does not dissolve in urea or in any of the ingredients of the mixture.

Введение поливинилового спирта в порошке приводит к получению неоднородной композиции со взвешенными частицами поливинилового спирта в ней, а введение водного раствора поливинилового спирта усложн ет технологический процесс заливки расплавленной композиции, так как наличие дополнительной воды приводит к выплескам композиции, по влению трещин после кристаллизации, газовых раковин и пористости.The introduction of polyvinyl alcohol in the powder results in an inhomogeneous composition with suspended particles of polyvinyl alcohol in it, and the introduction of an aqueous solution of polyvinyl alcohol complicates the process of pouring the molten composition, since the presence of additional water leads to splashes of the composition, the appearance of cracks after crystallization, gas pockets and porosity.

Наиболее близкой к предлагаемой вл етс смесь, включающа в качестве основы мочевину техническую и поливиниловый спирт в количестве 15 мас.% и воду в количестве 2 20 мас.% б.Closest to the present invention is a mixture comprising, as a base, urea, technical and polyvinyl alcohol in an amount of 15 wt.% And water in an amount of 2 to 20 wt.% B.

Однако известный состав имеет высокую хрупкость (10-12 см, в условных единицах), что влечет за собой большой -технологический отход стержней по трещинам, сколам и зна: чительную влагопоглощаемость (4,3 мас.% по привесу),невысокую прочность на изгиб - 70,5 кг/см высокую твердость 4,14 кг/см,чхо вHowever, the known composition has a high brittleness (10–12 cm, in arbitrary units), which entails a large technological waste of the rods for cracks, chips and significant moisture absorption (4.3 wt.% By weight), low bending strength. - 70.5 kg / cm high hardness 4.14 kg / cm, cho in

сочетании с высокой хрупкостью говорит о недостаточной пластичности композиции.combination with high fragility indicates a lack of plasticity of the composition.

Недостатком композиции вл етс также узкий интервал температур заливки композиции (120-130 С) , что усложн ет технологический процесс изготовлени изделий.The disadvantage of the composition is also a narrow range of temperatures for pouring the composition (120-130 ° C), which complicates the manufacturing process of products.

Цель изобретени - улучшение качества стержней и моделей путем повьшени прочности, снижени хрупкости и гигроскопичности, расширени температурного интервала заливки и получени мелкозернистой структуры .The purpose of the invention is to improve the quality of the rods and models by increasing strength, reducing brittleness and hygroscopicity, extending the temperature range of the fill and obtaining a fine-grained structure.

Поставленна цель достигаетс тем, что смесь дл изготовлени водорастворимых стержней и моделей, включающа техническую мочевину и технологическую добавку, в качестве технологической добавки содержит 12%-ный раствор поливинилового спирта в глицерине при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:This goal is achieved by the fact that the mixture for the manufacture of water-soluble rods and models, including technical urea and technological additive, as a technological additive contains a 12% solution of polyvinyl alcohol in glycerin in the following ratio of ingredients, wt.%:

Техническа мочевина 90,0-98,0Technical urea 90.0-98.0

1-2%-ный раствор поливинилового спирта в1-2% solution of polyvinyl alcohol in

глицерине2,0-10,0glycerol2.0-10.0

Предлагаемую смесь изготавливают следующим образом.The proposed mixture is made as follows.

Пример, Поливиниловый спир в количестве 50 г загружают в стекл нную колбу из термостойкого стекла и заливают 0,5 л глицерина. После тщательного перемешивани содержимое колбы нагревают на электроплите до 110±20 С и поддерживают эту температуру, периодически перемешивают композицию до полного растворени поливинилового спирта и получени одного в зкого раствора. Полученный раствор сразу же готов к применению .Example: Polyvinyl alcohol in an amount of 50 g is loaded into a glass flask of heat-resistant glass and 0.5 L of glycerin is poured. After thorough mixing, the contents of the flask are heated on an electric plate to 110 ± 20 ° C and maintained at this temperature, the composition is periodically stirred until the polyvinyl alcohol is completely dissolved and one viscous solution is obtained. The resulting solution is immediately ready for use.

Дл приготовлени композиции берут 980 г технической мочевины, предварительно просушенной в течение 5-6 ч в сушильном шкафу при 95+ 10°С и загружают ее в лабораторный термостат. Постепенно повышают температуру до полного расплавлени мочевины (Т пл 126°С) , но не перегревают выше 130+5 С. После этого ввод т приготовленный св зующий раствор и перемешивают композицию в течение 1-2 мин. Дл заливки изделий и образцов охлаждают композицию до 115+5°С и заливают ее в специальные формы. Дл определени физико-механических и технологических свойств заливают образцы различных размеров: на прочность на изгиб (размер образца 10-15-100 мм), на твердость ( 0 5 мм, 1-12 мм) , на хрупкость ( 0 6 мм, t 60 мм). Дл оценки влагепоглощаемости и скорости растворени готов т образцы сечением 30-20 мм и длиной 200 мм со средним весом 100 г. Испытани на прочность на разрыной машине РМУ-0-0,05-001М провод т по стандартным методикам, испытани на твердость на твердомере Мелентьева при посто нной нагрузке 5 кг. Хрупкость провер ют в специальном приспособлении по методике чешского стандарта. Испытани состо т в том, что определ ют высоту, с которой образец (часть блока) может упасть свободно без разрушений, трещин, сколов, Влагопоглощаемость провер ют путем сравнительнсэго взвешивани образцов композиции через 30 мин и 24 ч после выдержки их в эксикаторе с известной влажностью. Скорость растворени провер ют по времени растворени образцов с известной массой в ванне с водой ( Т,воды 25±5°С), Результаты испытаний приведены в таблице.For the preparation of the composition, 980 g of technical urea is taken, previously dried for 5-6 hours in a drying cabinet at 95+ 10 ° C, and loaded into the laboratory thermostat. Gradually increase the temperature until the urea is completely melted (melting point 126 ° C), but do not overheat above 130 + 5 ° C. After that, the prepared binder solution is introduced and the composition is stirred for 1-2 minutes. To fill the products and samples, cool the composition to 115 + 5 ° С and pour it into special forms. To determine the physicomechanical and technological properties, samples of various sizes are poured: for flexural strength (sample size 10-15-100 mm), for hardness (0 5 mm, 1-12 mm), for fragility (0 6 mm, t 60 mm). To assess the moisture absorption and dissolution rate, samples with a cross section of 30–20 mm and a length of 200 mm with an average weight of 100 g were prepared. The strength test on a breaker machine RMU-0-0.05-001M was carried out using standard hardness tests. Melentyeva with a constant load of 5 kg. Fragility is checked in a special device according to the method of the Czech standard. The tests consist in determining the height at which the sample (part of the block) can fall freely without damage, cracks, chips. The moisture absorption is checked by comparing the samples of the composition 30 and 24 hours after they are kept in a desiccator with known humidity. . The dissolution rate is checked by the time of dissolution of samples with a known mass in a water bath (T, water 25 ± 5 ° C). The test results are shown in the table.

Примеры 2-3, Опыты провод т аналогично примеру 1/ но варьируют количество св зующего. Дл примера 2 температура заливки ИО+10°С, дл примера 3 - 90±10 С, Результаты опытов приведены в таблице.Examples 2-3 Experiments are carried out analogously to example 1 / but vary the amount of the binder. For example 2, the pouring temperature of the IO is + 10 ° C, for example 3 - 90 ± 10 ° C. The results of the experiments are given in the table.

Пример 4.(контрольный).Опыт провод т аналогично примеру 1, варьируют количество св зующего, но в более широких пределах, дл установлени оптимальных границ ингредиентов ,Example 4. (control). The tests were carried out analogously to example 1, varying the amount of binder, but within wider limits, in order to establish the optimal boundaries of the ingredients,

П р и м е р 5,(контрольный). Опыт установлени положительного эффекта введени органического водорастворимого св зующего 1-2%-ного раствора поливинилового спирта в глицерине провод т контрольный опыт с технической мочевиной. Дл этого расплавл ют мочевину в термостате аналогично примеру 1 и разливают ее в формы при ГЗО+Ю С, Результаты контрольных опытов приведены в таблице.PRI me R 5, (control). The experience of establishing the positive effect of introducing an organic water-soluble binder of a 1-2% solution of polyvinyl alcohol in glycerin was carried out as a control experiment with technical urea. To do this, urea is melted in a thermostat analogously to example 1 and poured into molds with HCW + 10 C. The results of the control experiments are shown in the table.

Примере (по прототипу). Опыт провод т аналогично примеру 1, но используют в качестве св зующего водный раствор поливинилового спирта 20%-ной концентрации,Кроме того, ввод т хлористый кальций и из полученной кс 1позиции готов т образцы. Составы смесей и результаты испытаний приведены в таблице.Example (prototype). The experiment was carried out analogously to Example 1, but an aqueous solution of polyvinyl alcohol of 20% concentration was used as a binder. Calcium chloride was also added and samples were prepared from the resulting position. The compositions of the mixtures and the results of the tests are shown in the table.

о ш о щоo sh o scho

(U « 40(U "40

гg

м + m +

« о г о р«"About a p"

inin

1Л1L

л оl about

Ч ОH o

мm

о оoh oh

00

со гwith g

л оl about

м m

(М(M

rf 1Лrf 1L

(Ч(H

оabout

гмum

пP

л рl p

1Л со1L with

и мthem

ш (w (

оabout

о inabout in

U1U1

.н.n

|-«| - "

II

1Л1L

о о«about o

I-00I-00

оabout

|ъ | ъ

ъ О1 ъ О1

ег VOer vo

чh

О)ABOUT)

оabout

0000

(Я(I

I II I

e ae a

A S к лA S to l

..

н s о юn s o y

&агв ЕШ& agv Esh

:Н: H

sgasga

и S о Ш Rand S о Ш R

э§ . e§.

аховоwell

Н 0) ф « лH 0) f "l

и ч X ж 4and h x f 4

-ч о оoh oh

о оoh oh

гg

(О(ABOUT

«.ш о о".Sh about about

- г «- g "

II

ГЧ 1ЛMS 1L

VO 00VO 00

о о oh oh

Ib Ib

о оoh oh

+1+1

оabout

« Jt 00 Id"Jt 00 Id

1Л11Л1

оabout

tMtM

о о аoh oh a

« к ш ш « "To sh sh"

Как видно из таблицы, повышение прочности на изгиб, уменьшение хрупкости и твердости может быть достигнуто использованием композиции на основе мочевины с введением 2 10 мас,% технологической добавки 12%-ного раствора поливинилового спирта в глицерине (примеры 1-3). При этом очевидна тенденци снижени прочности на изгиб по мере увеличени количества св зующего и уменьшени твердости кo moзиции. Так в примере 4 при увеличении св зующего в два раза по отношению к примеру 3 резко снижаетс прочность уменьшаетс твердость, но повышаетс влагопоглощаемость и снижаетс скорость растворени . Положительным фактором в данном составе вл етс достаточно широкий интервал температур заливки композиции, причем в интервале температур 75-95°С возможен переход из жидкого в пастообразное состо ние, т„е. возможно изготовление изделий также методом прессовани . Использование раствора поливинилового спирта в глицерине заметно вли ет на пластические свойства композиции. Так с увеличением св зующего до 10 мас.% позвол ет значительно уменьшить хрупкость композиции (пример 3), но введение его в больших пределах-приводит к резкому повышению хрупкости в результате изменени структурных св зей в затвердевшей композиции. Отсутствие св зи в композиции приводит не только к повЕлшению хрупкости композиции но и к уменьшению температурного интервала заливки до 120-140°С, что приводит к образованию дендритной структуры затвердевшей композиции, ухудшению качества поверхности, а также к значительной влагопоглощаемости изделий (пример 5). Скорость растворени при введении добавки св зующего в пределах 2-10 мас.% значительно не мен етс . Она неудовлетворительна только при введении большего количества св зующего,т.е. свыше 10 мас.% (пример 4).As can be seen from the table, an increase in flexural strength, reduction in brittleness and hardness can be achieved using a composition based on urea with the introduction of 2–10 wt.% Technological addition of a 12% aqueous solution of polyvinyl alcohol in glycerin (examples 1–3). At the same time, there is an obvious tendency to decrease the flexural strength as the amount of binder increases and the strength of the adhesive decreases. So in example 4, when the binder is doubled compared to example 3, the strength decreases sharply, the hardness decreases, but the moisture absorption increases and the dissolution rate decreases. A positive factor in this composition is a rather wide range of temperatures for pouring the composition, and in the temperature range 75-95 ° C, a transition from a liquid to a pasty state is possible, i.e. It is also possible to manufacture products by pressing. The use of a solution of polyvinyl alcohol in glycerol significantly affects the plastic properties of the composition. So with an increase in the binder up to 10 wt.%, It can significantly reduce the fragility of the composition (Example 3), but introducing it within large limits leads to a sharp increase in fragility as a result of a change in the structural bonds in the hardened composition. The lack of a bond in the composition not only increases the embrittlement of the composition, but also reduces the pouring temperature range to 120-140 ° C, which leads to the formation of a dendritic structure of the hardened composition, deterioration of the surface quality, as well as significant water absorption of the products (Example 5). The rate of dissolution does not vary significantly with the addition of a binder in the range of 2-10 wt.%. It is unsatisfactory only with the introduction of a larger amount of binder, i.e. more than 10 wt.% (example 4).

Предлагаема водорастворима смесь позвол ет получать разнообразные сложные по конфигурации стержни и модели дл лить по выплавл емым модел м. Стержни и модели из этой смеси имеют высокую прочность и твердость , обладают достаточной скоростью растворени , пониженной хруп5 костью, характеризуютс однородной мелкозернистой структурой и невысокой влагопоглощаемостью. Кроме того, упрощен технологический процесс их изготовлени , уменьшено количество компонентов композиции, увеличен срок хранени готовых изделий. Благодар возможности заливки стержней и моделей при более низких температурах (90-120°С) получайт не толькоThe proposed water-soluble mixture makes it possible to obtain a variety of rods with a complex configuration and models for casting according to melted models. The rods and models from this mixture have high strength and hardness, have sufficient dissolution rate, low brittleness, are characterized by a uniform fine-grained structure and low moisture absorption. In addition, their manufacturing process has been simplified, the number of components of the composition has been reduced, the shelf life of finished products has been increased. Due to the possibility of casting rods and models at lower temperatures (90-120 ° C), not only

5 более качественные издели , но и значительно снижена токсичность композиции и обеспечена безопасность технологического процесса.5 better products, but also significantly reduced the toxicity of the composition and ensure the safety of the process.

Реализаци изобретени позвол ет получить более качественную водорастворимую -композицию с высокими физико-механическими и технологическими свойствами путем исключени из композиций свободной воды дл изготовлени стержней и моделей в р деThe implementation of the invention allows to obtain a higher-quality water-soluble composition with high physicomechanical and technological properties by eliminating free water from the compositions for the manufacture of rods and models in a series of

5 отраслей промышленности, снизить трудоемкость изготовлени деталей литьем по выплавл емым модел м по сравнению с механообработкой в среднем на 20 н/ч на каждой детали, уве0 личить срок хранени (формоустойчивость ) стержней и моделей с 1 до 10 дней.5 industries, reduce the labor intensity of manufacturing parts by casting on produced models as compared with mechanical processing by an average of 20 n / h on each part, increase the shelf life (dimensional stability) of rods and models from 1 to 10 days.

Claims

MIXTURE FOR THE PRODUCTION OF WATER-SOLUBLE RODS AND MODELS, including technical urea and technological additive, characterized in that, in order to improve the quality of rods and models by increasing strength, reducing brittleness and hygroscopicity, expanding the temperature range of casting and obtaining a fine-grained structure, the mixture is used as technological additives contains a 1-2% solution of polyvinyl alcohol in glycerol in the following ratio of ingredients, wt.%:

Technical urea 1-2% solution of polyvinyl alcohol in glycerol