КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫПЛАВЛЯЕМЫХ МОДЕЛЕЙ
COMPOSITION FOR CASTING INVESTMENT PATTERNS

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
-