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 №2177387, кл. В22С 7/02, опубл. 27.12.2001 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 нефтеполимерную 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, согласно заявленному решению, 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.%, нефтеполимерную смолу в количестве от 0,1 до 80 мас.% и использующиеся в качестве наполнителя фталевые кислоты в количестве от 0,1 до 99,9 мас.%.
Введение в композицию фталевых кислот, используемых 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 при 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 введение в композицию.
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°С, воск полиэтиленовый ПВ300 (см. ТУ 300041455.024-2002) в качестве воска, нефтеполимерную смолу марки «Б» (см. ТУЗ 81 0916-79) в качестве нефтеполимерной смолы, 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. ГОСТ 23683-89), сэвилена (сополимер этилена с винилацетатом см. ТУ 6-05-1636-97), воска полиэтиленового ПВ300 (см. ТУ 300041455.024-2002), нефтеполимерной смолы марки «Б» (см. ТУЗ 81 0916-79) и при постоянном перемешивании нагревают от 110°С 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
Смола нефте-полимерная
Терефталевая кислота
<b>1</b>
<b>2</b>
<b>3</b>
<b>4</b>
<b>5</b>
<b>6</b>
<b>7</b>
1
1.1
0,1
20
10
30
39,9
2
1.2
40
5
5
40
10
3
1.3
80
5
3
4
8
4
1.4
40
0,1
5,9
24
22
5
1.5
40
40
5
5
10
6
1.6
10
80
1
1
8
7
1.7
40
14,95
0,05
25
20
8
1.8
40
5
15
20
20
9
1.9
30
5
30
15
20
10
1.10
45
15
7,9
0,1
32
11
1.11
40
7
3
40
10
12
1.12
10
1
1
80
8
13
1.13
40
10
10
39,9
0,1
14
1.14
45
3
1
1
50
15
1.15
0,1
0,1
0,05
0,1
99,65
16
2.1
-
0,1
10
75
14,9
17
2.2
-
40
10
20
30
18
2.3
-
80
5
10
5
19
2.4
-
80
0,01
14,95
5
20
2.5
-
40
15
25
20
21
2.6
-
40
30
15
15
22
2.7
-
40
10
0,1
49,9
23
2.8
-
40
10
40
10
24
2.9
-
10
5
80
5
25
2.10
-
50
10
39,9
0,1
26
2.11
-
40
5
5
50
27
2.12
-
0,1
0,05
0,1
99,75
28
3.1
0,1
-
20
70
9,9
29
3.2
40
-
5
45
10
30
3.3
80
-
5
10
5
31
3.4
40
-
0,05
45
14,95
32
3.5
40
-
15
20
25
33
3.6
50
-
30
10
10
34
3.7
40
-
10
0,1
49,9
1
2
3
4
5
6
7
35
3.8
40
-
5
40
15
36
3.9
10
-
5
80
5
37
3.10
40
-
10
49,9
0,1
38
3.11
40
-
5
5
50
39
3.12
0,1
-
0,05
0,1
99,75
40
4.1
0,1
10
-
50
39,9
41
4.2
40
10
-
20
30
42
4.3
80
5
-
5
10
43
4.4
40
0,1
-
29,9
30
44
4.5
40
40
-
10
10
45
4.6
10
80
-
5
5
46
4.7
50
10
-
0,1
39,9
47
4.8
40
5
-
40
15
48
4.9
10
5
-
80
5
49
4.10
40
10
-
49,9
0,1
50
4.11
40
5
-
5
50
51
4.12
0,1
0,1
-
0,1
99,7
52
5.1
-
-
0,05
49
50,95
53
5.2
-
-
15
40
45
54
5.3
-
-
30
40
30
55
5.4
-
-
10
0,1
89,9
56
5.5
-
-
10
40
50
57
5.6
-
-
10
80
10
58
5.7
-
-
20
79,9
0,1
59
5.8
-
-
10
40
50
60
5.9
-
0,05
0,1
99,85
61
6.1
0,1
-
-
70
29,9
62
6.2
40
-
-
40
20
63
6.3
80
-
-
10
10
64
6.4
40
-
-
0,1
59,9
65
6.5
40
-
-
40
20
66
6.6
10
-
80
10
67
6.7
80
-
-
19,9
0,1
68
6.8
40
-
-
10
50
69
6.9
0,1
-
-
0,1
99,8
70
7.1
-
0,1
-
40
59,9
71
7.2
-
40
-
30
30
72
7.3
-
80
-
10
10
73
7.4
-
40
-
0,1
59,9
74
7.5
-
40
-
40
20
75
7.6
-
10
-
80
10
76
7.7
-
80
-
19,9
0,1
77
7.8
-
40
-
10
50
78
7.9
-
0,1
-
0,1
99,8
79
8.1
-
-
-
0,1
99,9
80
8.2
-
-
-
40
60
81
8.3
-
-
-
80
20
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
<b>1</b>
<b>2</b>
<b>3</b>
<b>4</b>
<b>5</b>
<b>6</b>
<b>7</b>
<b>8</b>
<b>9</b>
1
1.1
9,5
100
50
0,019
1,0
0,55
-
2
1.2
8,0
79
41
0,017
1,0
0,65
-
3
1.3
7,01
70
40,5
0,01
4,5
0,65
-
4
1.4
7,1
81
42
0,013
3,0
0,57
-
5
1.5
7,05
92
45
0,011
2,0
0,64
-
6
1.6
8,9
95
48
0,016
1,0
0,65
-
7
1.7
8,0
88
41
0,0185
1,0
0,59
-
8
1.8
7,5
85
42
0,0152
1,0
0,57
-
9
1.9
8,0
90
44
0,014
1,0
0,61
-
10
1.10
7,2
78
41
0,01
2,0
0,62
-
11
1.11
7,6
80
41
0,015
1,0
0,64
-
12
1.12
8,6
92
49
0,018
1,0
0,65
-
13
1.13
7,2
80
41
0,012
2,0
0,65
-
14
1.14
9,1
89
46
0,017
1,0
0,55
-
15
1.15
9,5
98
50
0,019
1,0
0,55
-
16
2.1
8,7
93
47
0,019
1,0
0,57
-
17
2.2
8,8
95
46
0,016
1,0
0,59
-
18
2.3
9,0
95
45
0,015
1,0
0,63
-
19
2.4
9,3
96
46
0,016
1,0
0,65
-
20
2.5
8,9
90
48
0,0178
1,0
0,60
-
21
2.6
8,9
91
48
0,018
1,2
0,63
-
22
2.7
8,5
90
47
0,012
1,0
0,57
-
23
2.8
7,9
89
45
0,019
1,5
0,62
-
24
2.9
9,1
93
46
0,015
1,0
0,65
-
25
2.10
7,6
96
48
0,012
1,0
0,65
-
26
2.11
9,5
95
49
0,013
1,0
0,56
-
27
2.12
9,9
100
49
0,019
1,0
0,55
-
28
3.1
8,6
88
43
0,019
1,0
0,59
-
29
3.2
7,3
85
42
0,012
1,0
0,64
-
30
3.3
7,01
72
40,5
0,01
2,0
0,65
-
31
3.4
7,1
81
41
0,011
1,5
0,60
-
32
3.5
7,3
84
42
0,0115
1,0
0,58
-
33
3.6
7,5
88
45
0,01
1,0
0,65
-
34
3.7
8,0
89
46
0,013
1,0
0,56
-
35
3.8
8,1
88
44
0,018
1,0
0,64
-
36
3.9
9,3
96
43
0,019
1,0
0,65
-
37
3.10
7,9
96
43
0,016
1,0
0,65
-
38
3.11
8,0
97
46
0,015
1,0
0,57
-
39
3.12
9,5
100
48
0,019
1,0
0,55
-
40
4.1
9,0
96
44
0,019
1,0
0,61
-
41
4.2
9,1
88
42
0,013
1,5
0,63
-
42
4.3
7,9
77
41
0,01
2,0
0,65
-
43
4.4
8,0
83
42
0,012
1,0
0,60
-
44
4.5
7,6
86
44
0,017
1,0
0,63
-
45
4.6
8,0
90
46
0,016
1,0
0,65
-
46
4.7
7,5
89
44
0,012
1,0
0,59
-
47
4.8
7,05
88
41
0,01
2,0
0,63
-
48
4.9
8,0
94
45
0,015
1,0
0,65
-
49
4.10
7,1
88
43
0,016
2,0
0,65
-
50
4.11
8,9
90
48
0,015
1,0
0,58
-
51
4.12
9,5
100
49
0,019
1,0
0,55
-
52
5.1
9,5
98
48
0,019
1,0
0,56
-
53
5.2
9,3
97
48
0,018
1,0
0,58
-
54
5.3
9,5
96
45
0,014
1,0
0,59
-
55
5.4
9,6
99
48
0,018
1,0
0,55
-
56
5.5
9,8
96
48
0,018
1,0
0,56
-
57
5.6
8,0
92
45
0,015
1,2
0,63
-
58
5.7
7,9
92
43
0,018
1,9
0,65
-
59
5.8
8,2
90
44
0,015
1,0
0,57
-
60
5.9
9,6
98
48
0,018
1,0
0,55
-
61
6.1
7,5
92
43
0,014
1,5
0,63
-
62
6.2
7,2
84
41
0,01
1,9
0,64
-
63
6.3
7,1
77
40,5
0,01
2,0
0,65
-
64
6.4
8,0
88
46
0,01
1,0
0,57
-
65
6.5
7,2
84
43
0,016
1,0
0,59
-
66
6.6
7,7
92
41
0,012
1,5
0,63
-
67
6.7
7,1
79
40,5
0,01
2,0
0,65
-
68
6.8
8,2
88
45
0,016
1,0
0,57
-
69
6.9
9,0
96
48
0,018
1,0
0,55
-
70
7.1
8,6
96
46
0,019
1,0
0,55
-
71
7.2
7,9
93
44
0,017
1,0
0,57
-
72
7.3
7,7
86
42
0,015
1,6
0,64
-
73
7.4
8,3
91
46
0,018
1,0
0,55
-
74
7.5
7,6
83
43
0,012
1,5
0,60
-
75
7.6
7,2
92
42
0,017
1,9
0,64
-
76
7.7
7,4
90
41
0,018
2,0
0,65
-
77
7.8
8,5
93
46
0,019
1,0
0,57
-
78
7.9
9,5
99
48
0,019
1,0
0,55
-
79
8.1
9,5
97
48
0,019
1,0
0,55
-
80
8.2
9,5
96
47
0,019
1,0
0,55
-
81
8.3
8,3
93
43
0,012
1,5
0,60
-