Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫПЛАВЛЯЕМЫХ МОДЕЛЕЙ

Изобретение относится к литейному производству, а именно к литью по выплавляемым моделям и может быть использовано для литья лопаток и других деталей ГТД сложной конфигурации.

Известна композиция для изготовления выплавляемых моделей (см. патент РФ №2177387, кл. B22C 7/02, опубл. 27.12.2001 г.), включающая твердый углеводород и/или воск в количестве 0,1-70 мас.%, и/или сополимер с температурой плавления до 300°C в количестве 0,05 -20% мас.%, а также нефтеполимерную смолу в количестве до 100 мас.%.

Данная композиция обладает достаточно высокой, но нестабильной прочностью (от 6,0 до 9,5 МПа), нестабильной линейной усадкой (0,2 до 0,7%), что приводит к нарушению геометрических размеров отливаемых деталей и, как следствие, невозможности изготовления отливок крупногабаритных деталей. Высокое содержание золы (до 0,02%) способствует наличию металлургических дефектов типа «засор» на отливаемых деталях.

Известна композиция для изготовления выплавляемых моделей (см. патент РФ №2182057, кл. В22С7/02, опубл. 10.02.2002 г.). Композиция содержит твердый углеводород и/или воск в количестве 0,1-80 мас.%, и/или полимер с температурой плавления до 300°C в количестве 0,05-30 мас.%, а также термополимерную смолу в количестве до 100 мас.%.

Введение термополимерной смолы позволяет частично стабилизировать прочностные характеристики композиции (от 8,5 до 9,0 МПа). Повышается технологичность композиции, однако нестабильная линейная усадка (0,2 до 0,5%) и высокое содержание золы (до 0,02%), не позволяет использовать композиции для широкой номенклатуры моделей отливок с повышенной геометрической точностью.

Известна также композиция для изготовления выплавляемых моделей (см. патент РФ №2447969, кл. B22C 7/02, опубл. 20.04.2012 г., принят за прототип), включающая твердый углеводород от 0,1 до 80 мас.% и/или воск в количестве 0,1-80 мас.%, и/или полимер с температурой плавления до 300°C в количестве 0,05-30 мас.%, нефтеполимерную смолу в количестве от 0,1 до 80 мас.% и использующиеся в качестве наполнителя фталиевые кислоты в количестве от 0,1 до 99,9 мас.%.

Данная композиция также обладает достаточно высокими, но нестабильными технологическими характеристиками: прочностью (от 7,01 до 9,5МПа), теплоустойчивостью (от 41 до 50°C) и линейной усадкой (0,55 до 0,65%), что связано со свойствами фталиевых кислот, которые находятся во взвеси в расплаве модельного состава и, вследствие низких значений удельной поверхности, имеют неудовлетворительную седиментационную устойчивость, что приводит к расслоению модельной, композиции при ее использовании, а также к получению при прессовании моделей на поверхности дефектов типа «пузыри».

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение прочности, твердости, трещиностойкости и теплоустойчивости, снижение зольности, улучшение качества поверхности моделей и контроля выявляемости дефектов на изделии, изготовленном из предлагаемой композиции, а также получение состава с более стабильными характеристиками.

Указанный технический результат достигаются тем, что композиция для изготовления выплавляемых моделей содержит твердый углеводород и/или воск в количестве 0,1-80 мас.% и/или полимер с температурой плавления до 300°C в количестве 0,05-30 мас.%, углеводородную смолу в количестве до 80 мас.% и фталиевые кислоты в количестве до 70 мас.%, отличающаяся тем, что композиция дополнительно содержит краситель в количестве до 1,5 мас.%, а также полистирол в количестве до 70 мас.% или бисфенол в количестве до 70 мас.%.

Введение в композицию красителя, который применяется в виде гранул или порошка, позволяет обеспечить его полную растворимость в композиции, равномерное распределение цветового фона по всей поверхности модели, что обеспечивает улучшение контроля выявляемости дефектов на моделях.

Введение в композицию бисфенола, который применяется в виде тонкого порошка с удельной поверхностью более 700 см²/г и обладает удовлетворительной смачиваемостью расплавом модельной композиции, не снижает ее жидкотекучесть. Наполнитель вследствие высокой проникающей способности равномерно распределяется по объему модельной композиции и улучшает ее седиментационную устойчивость при расплавлении и прессовании моделей, обеспечивает повышение прочности и теплоустойчивости модельной композиции, а также снижает величину и повышает стабильность линейной усадки, что определяет стабильность геометрических размеров тонкостенных моделей повышенной сложности.

Введение в композицию полистирола с поперечными связями, который применяется в дробленом или размолотом виде и имеет минимальный удельный вес (1,06-1,12 г/см³) при высокой седиментационной устойчивости и удовлетворительной активности поверхности, не вызывает расслоения модельной композиции по эвтектикам при расплавлении и прессовании моделей, что позволяет повысить прочность и теплоустойчивость модельной композиции, снизить величину и повысить стабильность линейной усадки, и, как следствие, обеспечить стабильность геометрических размеров крупногабаритных тонкостенных моделей повышенной сложности.

В целом введение твердого наполнителя (бисфенол или полистирол) в модельный состав позволяет существенно уменьшить его линейную усадку, склонность к короблению моделей и повысить прочность и трещиноустойчивость.

Осуществление возможности достижения заявленных технических результатов при реализации заявленного изобретения подтверждается испытанием свойств полученных композиций. В таблице 1 показан состав композиций, приведенных в мас.%. В таблице 2 показан результаты испытаний свойств композиций.

В качестве примера используется композиция для изготовления выплавляемых моделей, содержащая парафин (см. ГОСТ 23683-89), в качестве твердого углеводорода, сэвилен (сополимер этилена с винилацетатом, см. ТУ 6-05-1636-97) в качестве полимера с температурой плавления до 300°C, воск полиэтиленовый ПВ300 (см. ТУ РБ 300041455.024-2002) в качестве воска, смолу углеводородную алифатическую марки UCRP 100L в качестве углеводородной смолы, терефталиевую кислоту (бензол-1,4-дикарбоновая кислота квалификации «чистый» см. ТУ 6-09-4743-79), краситель васильковый (см. ТУ 1-595-ВСК-456-99), в качестве красителя, полистирол марки УПМ-0508 высший сорт (см. ГОСТ 28250-89), в качестве полистирола и бисфенола марки А (дифенилолпропан технический, см. ГОСТ 12138-86).

Приготовление модельной композиции происходит следующим образом. В смеситель загружают расчетное количество парафина, красителя и доводят до полного расплавления, далее загружают в расплав поочередно расчетное количество полиэтиленового воска, севилена и смолы углеводородной алифатической, доводят до полного расплавления указанных компонентов и нагревают расплав от 120°C до 130°C при постоянном перемешивании. Далее в расплав вводят поочередно расчетное количество фталиевой (терефталиевой) кислоты, полистирола или бисфенола. Прессование моделей готовой композиции производят при температуре от 65°C-87°С в зависимости от конфигурации и сложности детали.