композиция для изготовления выплавляемых моделей
| Классы МПК: | B22C7/02 разовые модели |
| Автор(ы): | Поклад Валерий Александрович (RU), Оспенникова Ольга Геннадьевна (RU), Пикулина Лариса Вячеславовна (RU), Рассохина Лидия Ивановна (RU) |
| Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственный центр газотурбостроения "Салют" (ФГУП "НПЦ газотурбостроения "Салют") (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2010-12-14 публикация патента:
20.04.2012 |
Изобретение относится к литейному производству. Композиция содержит твердый углеводород от 0,1 до 80 мас.% и/или воск в количестве от 0,1 до 80 мас.% и/или полимер с температурой плавления до 300°С в количестве от 0,05 до 30 мас.% и фталевые кислоты в количестве от 0,1 до 99,9 мас.%, используемые в качестве наполнителя. Введение фталевых кислот позволяет повысить прочность, теплоустойчивость, трещиноустойчивость, твердость, снизить зольность и линейную усадку производимых моделей деталей. 2 табл.
Формула изобретения
Композиция для изготовления выплавляемых моделей, содержащая твердый углеводород от 0,1 до 80 мас.%, и/или воск в количестве от 0,1 до 80 мас.%, и/или полимер с температурой плавления до 300°С в количестве от 0,05 до 30 мас.%, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит фталевые кислоты в количестве от 0,1 до 99,95 мас.%, использующиеся в качестве наполнителя.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к литейному производству, а именно к литью по выплавляемым моделям, и может быть использовано для литья лопаток ГТД и других деталей сложной конфигурации. Известна композиция для изготовления выплавляемых моделей (см. патент РФ № 2182057, кл. В22С 7/02, опубл. 10.05.2002 г.), включающая твердый углеводород и/или воск в количестве 0,1- 80 мас.%, и/или полимер с температурой плавления до 300°С в количестве 0,05-30 мас.%, а также термополимерную смолу в количестве до 80 мас.%. Данная композиция обладает достаточно высокой, но нестабильной прочностью (7,0 МПа) и теплоустойчивостью (40°С) из-за нестабильности свойств нефтеполимерной смолы, что приводит к нарушению геометрических размеров отливаемых деталей и к невозможности изготовления отливок крупногабаритных деталей.
Техническими результатами заявленного изобретения являются повышение прочности, теплоустойчивости, трещиноустойчивости композиции, снижение зольности, а также получение состава композиции с более стабильной твердостью (благодаря понижению среднего значения пенетрации) и линейной усадкой, повышение технологичности при одновременном расширении номенклатуры производимых моделей деталей. Указанные технические результаты достигаются тем, что композиция для изготовления выплавляемых моделей содержит твердый углеводород от 0,1 до 80 мас.% и/или воск в количестве от 0,1 до 80 мас.% и/или полимер с температурой плавления до 300°С в количестве от 0,05 до 30 мас.%, согласно заявленному решению, композиция дополнительно содержит фталевые кислоты в количестве от 0,1 до 99,5 мас.%, использующиеся в качестве наполнителя.
Введение в композицию фталевых кислот, использующихся в качестве наполнителя, является существенным признаком, т.к. терефталевая кислота не расплавляется при изготовлении как основные компоненты, находится во взвеси, что позволяет повысить прочность и теплоустойчивость модельной композиции и снизить линейную усадку, что положительно сказывается на стабильности геометрических размеров моделей любой сложности.
Осуществление возможности достижения заявленных технических результатов реализации заявленного изобретения подтверждается испытанием свойств полученных композиций. В таблице 1 показан состав композиций, приведенных в мас.%. В таблице 2 показан результат испытаний свойств композиций.
В приведенном ниже примере в качестве наполнителя используется терефталевая кислота (бензол-1,4-дикарбоновая кислота квалификации «чистый», см. ТУ6-09-4743-79), входящая в группу фталевых кислот, обладающих необходимыми общими свойствами, проявляющимися при использовании в качестве наполнителя заявляемой композиции, для получения заявленных технических результатов. Фталевые кислоты не расплавляются при изготовлении композиции как остальные компоненты, а находятся во взвеси. Размерность взвеси определяется диаметром ячейки сита, которое составляет 0,5 мм, через которое пропускают фталевые кислоты перед введением в композицию. В качестве примера используется композиция для изготовления выплавляемых моделей, содержащая парафин (см. ГОСТ23683-89) в качестве твердого углеводорода, сэвилен (сополимер этилена с винилацетатом см. ТУ 6-05-1636-97) в качестве полимера с температурой плавления до 300°С, воск полиэтиленовый ПВ3ОО (см. ТУ300041455.024-2002) в качестве воска, терефталевую кислоту (бензол-1,4- дикарбоновая кислота квалификации «чистый» см. ТУ6-09-4743-79) в качестве наполнителя.
Приготовление модельной композиции происходит следующим образом. В смеситель загружают расчетное количество парафина (см. ГОСТ23683-89), сэвилена (сополимер этилена с винилацетатом см. ТУ6-05-1636-97), воска полиэтиленового ПВ300 (см. ТУ300041455.024-2002) и при постоянном перемешивании нагревают до 110 до 130°С. Доводят до полного расплавления компонентов и вводят наполнитель. Готовую массу композиции прессуют при температуре 65-85°С в зависимости от конфигурации и сложности детали.
| Таблица 1 | |||||
| Составы композиций мас.% | |||||
| № п/п | № Композиции | Парафин | Воск полиэтиленовый | Сэвилен | Терефталевая кислота |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | 1.1 | 0,1 | 30 | 10 | 59,9 |
| 2 | 1.2 | 40 | 10 | 5 | 45 |
| 3 | 1.3 | 80 | 5 | 3 | 12 |
| 4 | 1.4 | 80 | 0,1 | 7,9 | 12 |
| 5 | 1.5 | 40 | 40 | 2 | 18 |
| 6 | 1.6 | 10 | 80 | 5 | 5 |
| 7 | 1.7 | 40 | 9,95 | 0,05 | 50 |
| 8 | 1.8 | 50 | 5 | 15 | 30 |
| 9 | 1.9 | 60 | 1 | 30 | 9 |
| 10 | 1.10 | 80 | 10 | 9,9 | 0,1 |
| 11 | 1.11 | 40 | 5 | 5 | 50 |
| 12 | 1.12 | 0,1 | 0,1 | 0,05 | 99,75 |
| 13 | 2.1 | 0,1 | 50 | - | 49,9 |
| 14 | 2.2 | 40 | 40 | - | 20 |
| 15 | 2.3 | 80 | 10 | - | 10 |
| 16 | 2.4 | 50 | 0,1 | - | 49,9 |
| 17 | 2.5 | 40 | 40 | - | 20 |
| 18 | 2.6 | 15 | 80 | - | 5 |
| 19 | 2.7 | 50 | 49,9 | - | 0,1 |
| 20 | 2.8 | 45 | 5 | - | 50 |
| 21 | 2.9 | 0,1 | 0,1 | - | 99,8 |
| 22 | 3.1 | - | 0,1 | 10 | 89,9 |
| 23 | 3.2 | - | 40 | 5 | 55 |
| 24 | 3.3 | - | 80 | 5 | 15 |
| 25 | 3.4 | - | 40 | 0,05 | 59,95 |
| 26 | 3.5 | - | 40 | 15 | 45 |
| 27 | 3.6 | - | 40 | 30 | 30 |
| 28 | 3.7 | - | 70 | 29,9 | 0,1 |
| 29 | 3.8 | - | 45 | 5 | 50 |
| 30 | 3.9 | - | 0,1 | 0,05 | 99,85 |
| 31 | 4.1 | 0,1 | - | 9,9 | 90 |
| 32 | 4.2 | 40 | - | 10 | 50 |
| 33 | 4.3 | 80 | - | 5 | 15 |
| 34 | 4.4 | 80 | - | 0,05 | 19,55 |
| 35 | 4.5 | 80 | - | 15 | 5 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 36 | 4.6 | 60 | - | 30 | 10 |
| 37 | 4.7 | 80 | - | 19,9 | 0,1 |
| 38 | 4.8 | 45 | - | 5 | 50 |
| 39 | 4.9 | 0,1 | - | 0,05 | 99,85 |
| 40 | 5.1 | 0,1 | - | - | 99,9 |
| 41 | 5.2 | 40 | - | - | 60 |
| 42 | 5.3 | 80 | - | - | 20 |
| 43 | 6.1 | - | 0,1 | - | 99,9 |
| 44 | 6.2 | - | 40 | - | 60 |
| 45 | 6.3 | - | 80 | - | 20 |
| 46 | 7.1 | - | - | 0,05 | 99,95 |
| 47 | 7.2 | - | - | 20 | 80 |
| 48 | 7.3 | - | - | 30 | 70 |
| Таблица 2 | ||||||||
| Свойства составов композиций | ||||||||
| № п/п | № Композиции | Предел прочности при статическом изгибе, МПа | Температура каплепадения, °С | Теплоустойчивость, °С | Зольность, % | Пенетрация при нагрузке 200 г (0,1 мм) | Линейная усадка, % | Наличие трещин на образцах |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 1 | 1.1 | 8,9 | 90 | 48 | 0,019 | 1,0 | 0,55 | - |
| 2 | 1.2 | 8,0 | 85 | 46 | 0,013 | 1,0 | 0,58 | - |
| 3 | 1.3 | 7,1 | 70 | 40,5 | 0,001 | 3,0 | 0,65 | - |
| 4 | 1.4 | 7,2 | 75 | 42 | 0,011 | 2,5 | 0,61 | - |
| 5 | 1.5 | 9,2 | 96 | 46 | 0,013 | 2,0 | 0,60 | - |
| 6 | 1.6 | 9,6 | 90 | 44 | 0,017 | 1,0 | 0,63 | - |
| 7 | 1.7 | 9,7 | 92 | 49 | 0,016 | 1,0 | 0,55 | - |
| 8 | 1.8 | 7,9 | 85 | 42 | 0,01 | 1,0 | 0,59 | - |
| 9 | 1.9 | 7,1 | 78 | 41 | 0,01 | 2,0 | 0,65 | - |
| 10 | 1.10 | 7,2 | 76 | 41 | 0,01 | 2,0 | 0,65 | - |
| 11 | 1.11 | 8,9 | 88 | 45 | 0,018 | 1,0 | 0,55 | - |
| 12 | 1.12 | 9,8 | 95 | 50 | 0,013 | 1,0 | 0,55 | - |
| 13 | 2.1 | 9,5 | 96 | 48 | 0,019 | 1,0 | 0,57 | - |
| 14 | 2.2 | 8 | 88 | 42 | 0,016 | 1,5 | 0,60 | - |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 15 | 2.3 | 7,9 | 78 | 41 | 0,01 | 2,0 | 0,65 | - |
| 16 | 2.4 | 8,0 | 89 | 46 | 0,01 | 1,0 | 0,60 | - |
| 17 | 2.5 | 7,9 | 88 | 44 | 0,016 | 1,0 | 0,64 | - |
| 18 | 2.6 | 7,1 | 80 | 41 | 0,011 | 2,0 | 0,65 | - |
| 19 | 2.7 | 7,3 | 90 | 40,5 | 0,01 | 2,0 | 0,65 | - |
| 20 | 2.8 | 8,0 | 89 | 44 | 0,016 | 1,0 | 0,57 | - |
| 21 | 2.9 | 9,5 | 98 | 49 | 0,017 | 1,0 | 0,55 | - |
| 22 | 3.1 | 9,6 | 93 | 48 | 0,014 | 1,0 | 0,55 | - |
| 23 | 3.2 | 9,0 | 90 | 45 | 0,012 | 1,0 | 0,56 | - |
| 24 | 3.3 | 8,0 | 89 | 42 | 0,012 | 1,5 | 0,60 | - |
| 25 | 3.4 | 8,2 | 89 | 44 | 0,015 | 1,0 | 0,56 | - |
| 26 | 3.5 | 8,0 | 88 | 44 | 0,016 | 1,0 | 0,56 | - |
| 27 | 3.6 | 8,1 | 90 | 46 | 0,015 | 1,0 | 0,57 | - |
| 28 | 3.7 | 7,3 | 88 | 43 | 0,019 | 2,0 | 0,65 | - |
| 29 | 3.8 | 8,7 | 93 | 47 | 0,018 | 1,0 | 0,57 | - |
| 30 | 3.9 | 9,7 | 97 | 48 | 0,019 | 1,0 | 0,55 | - |
| 31 | 4.1 | 9,9 | 99 | 50 | 0,019 | 1,0 | 0,55 | - |
| 32 | 4.2 | 9,1 | 93 | 46 | 0,017 | 1,0 | 0,55 | - |
| 33 | 4.3 | 7,3 | 80 | 41 | 0,01 | 1,5 | 0,65 | - |
| 34 | 4.4 | 7,6 | 81 | 42 | 0,01 | 1,2 | 0,62 | - |
| 35 | 4.5 | 7,01 | 77 | 40,5 | 0,01 | 2,0 | 0,65 | - |
| 36 | 4.6 | 7,2 | 85 | 42 | 0,01 | 1,6 | 0,64 | - |
| 37 | 4.7 | 7,1 | 77 | 40,5 | 0,01 | 2,0 | 0,65 | - |
| 38 | 4.8 | 8,0 | 86 | 46 | 0,014 | 1,0 | 0,57 | - |
| 39 | 4.9 | 9,8 | 96 | 49 | 0,018 | 1,0 | 0,55 | - |
| 40 | 5.1 | 9,5 | 98 | 48 | 0,019 | 1,0 | 0,55 | - |
| 41 | 5.2 | 8,6 | 91 | 46 | 0,015 | 1,0 | 0,57 | - |
| 42 | 5.3 | 7,1 | 80 | 41 | 0,01 | 2,0 | 0,65 | - |
| 43 | 6.1 | 9,5 | 98 | 49 | 0,019 | 1,0 | 0,55 | - |
| 44 | 6.2 | 9,0 | 93 | 47 | 0,017 | 1,0 | 0,55 | - |
| 45 | 6.3 | 8,6 | 88 | 45 | 0,015 | 1,15 | 0,63 | - |
| 46 | 7.1 | 9,6 | 97 | 47 | 0,019 | 1,0 | 0,55 | - |
| 47 | 7.2 | 9,5 | 97 | 48 | 0,019 | 1,0 | 0,55 | - |
| 48 | 7.3 | 9,0 | 96 | 47 | 0,018 | 1,0 | 0,56 | - |
