 |
Таблица 5. 4.2. Исходные модельные материалы, для приготовления. модельных композиций
|
|
|
|
Таблица 5.
Классификация модельных композиций по В. А. Озерову
| Группа | Наименование | Примеры композиций | Области применения |
| Воскообразные выплавляемые композиции | ПС 50-50, ПСЭ 70-25-5; ПЦБКо 70-12-13-5 (Р-3); ПЦПэв 62-25-12 (МВС-ЗА); ПБПсм 60-25-15 ПБТТэ 25-35-35-5 (ВИАМ-102) | Массовое производство мелких стальных отливок в автомобиле-, тракторо- и сельхозмашиностроении, так и в серийном производстве тонкостенных отливок сложной конфигурации, в том числе со сложными внутренними полостями из жаропрочных и других трудно-обрабатываемых сплавов. | |
| Композиции на основе натуральных и синтетических смол с добавками воскообразных и других компонентов | КПсЦ 50-30-20; КЦПэБн 80-18- 1, 6-0, 4 (МАИ-Зш) | Моделей ответственного назначения типа турбинных лопаток, лопастей, колес и др. | |
| Водораствори-мые композиции | КбБк98-2: КбНк 90-10 (МОН-10К): | модели ответственного назначения и растворимые в холодной воде стержни для получения в выплавляемых моделях сложных каналов и полостей, | |
| Модельные композиции, представляющие собой смеси или сплавы композиции различных групп | МВ (мочевиновосковой состав, например смесь расплавов карбамида и состава ПБТТэ 50-25-20-) | ||
| Выплавляемые композиции с твердыми наполнителями | РМ (смесь расплава Р-З с порошком карбамида); смесь расплава воскообразной композиции с порошком синтетической смолы |
* Буквы в примерах модельных композиций являются условным обозначением входящих в них компонентов. Следующие после буквенных обозначений цифры указывают соответственно среднее процентное содержание (мае. доля) в составе каждого из компонентов. Так, в составе ПСЭ 70—25—5 содержится, % (мас. доля): парафина 70, стеарина 25, этилцеллюлозы 5. В скобках указаны условные наименования (торговые марки), не несущие информацию о компонентах. Например, ИПЛ означает Институт проблем литья.
|
|
|
Примечание: Б — буроугольный воск, Бк — борная кислота, Бн — битум нефтяной, Жк — синтетические жирные кислоты; К — канифоль; Кб — карбамид. Ко — кубовый остаток горячего крекинга парафина, Мс — магний сернокислый, Нин — нитрит натрия, Нк — нитрат калия, Нн — нитрат натрия, П — парафин, Пвс — поливиниловый спирт, Пс — полистирол (компактный), ПсВ — полистирол вспенивающийся, Псм — пластичная смазка ПВК, ПуС — пушечная смазка, Пэ — полиэтилен, Пэв — полиэтиленовый воск (низкомолекулярный полиэтилен), В — вазелин технический, С — стеарин, Св — сибирский воск, Т—торфяной воск, Тэ—триэтаноламин, Ц—церезин, Э— этилцеллюлоза, Цс — церезин синтетический.
Наибольшее распространение в практике нашли модельные композиции первой группы, причем модели изготовляют в основном из композиций, находящихся в пастообразном состоянии.
Модельные композиции Р-З, ИПЛ-2А, ВИАМ-102, МВС-ЗА, выпускают централизованно, что позволяет повысить качество изготовляемых моделей. Однако ни одна из выпускаемых композиций не соответствует всем предъявляемым требованиям, что не позволяет повысить точность отливок до нужного уровня.
В Германии, Англии и других странах Европы наибольшее распространение получили модельные композиции на основе парафина, церезина и других воскоподобных материалов. В США и некоторых других странах небольшие модели для отливок ответственного назначения изготовляют из полистирола. В состав ряда модельных композиций, выпускаемых зарубежными фирмами, входят такие материалы, как карнаубский и пчелиный воски, акравоск, монтан-воск и канифоль.
4. 2. Исходные модельные материалы, для приготовления
|
|
|
модельных композиций
Согласно приведенной классификации наибольшее распространение получили модельные композиции, состоящие из воскообразных материалов: парафина, технического стеарина, церезина, синтетического церезина, буроугольного воска и торфяного воска. Применяют также канифоль, полистирол, литейные суспензионные полистиролы для вспенивания марок ПСВ-Л и ПСВ-ЛД, полиэтилены высокого и низкого давления, карбамид, нитрат натрия (натриевая селитра), нитрат калия (калиевая селитра), жирные кислоты и др.
В качестве добавок, улучшающих реологические свойства композиций, повышающих их прочность и теплостойкость, снижающих хрупкость, используют полиэтиленовые воски, касторовое масло, триэтаноламин, дибутилфталат, поливиниловый спирт, этилцеллюлозу, инденкумароновую смолу и др.
Находят применение материалы из новой группы компонентов-пластификаторов. Это сложные углеводородные соединения нефтяного происхождения: технический вазелин, пушечная смазка, пластическая смазка ПВК и сибирский воск ОМ-7.
Наиболее распространенной и перспективной для создания высокоэф-фективных модельных композиций является двухкомпозитная система парафин — буроугольный воск. Реологические характеристики наиболее распространенных композиций в интервале пастообразного состояния при рабочей температуре запрессовки.
Таблица 6.
Реологические свойства модельных композиций
| Модельная композиция | Траб | Тпл | Траб/Тпл | Оптимальные реологические характеристики | ||||
| η χ m | φ ∙ 103 | Рk2∙ 104 | Рk1∙ 104 | П∙ 10-3 | ||||
| оС | оС | оС | Па∙ с | (Па∙ с)-1 | МПа | МПа | с-1 | |
| ПБТЦ 30-30-30-10 | - | - | 3, 2 | - | 3, 75 | |||
| ПТ 50-50 | 68, 5 | 0, 76 | 3, 2 | 62, 8 | 3, 00 | |||
| ПБТ 50-25-25 | - | - | 3, 0 | - | 3, 45 | |||
| ПТ 70-30 | 52, 5 | 0, 78 | 2, 96 | 58, 7 | 2, 94 | |||
| ПБЦ 50-35-15 | 52, 5 | 66, 5 | 0, 79 | 2, 8 | - | 3, 20 | ||
| ПБТ 60-30-10 | 0, 80 | 2, 75 | 64, 1 | 3, 35 | ||||
| ПЦБКо70-12-13-5(Р3) | 0, 81 | 2, 7 | 3, 36 | |||||
| ПТЦ 70-20-10 | 0, 81 | 2, 5 | - | 3, 40 | ||||
| ПБТК60-20-12-8 | - | - | 2, 4 | - | 3, 30 | |||
| ПБС 50-30-20 | 64, 5 | 0, 76 | 2, 2 | 74, 5 | 50, 1 | 3, 82 | ||
| ПБВ 50-30-20 | 49, 5 | 63, 5 | 0, 78 | 1, 7 | 40, 2 | 4, 2 | ||
| ПБПуС 50-30-20 | 60, 5 | 0, 80 | 1, 5 | 4, 5 | ||||
| ПС 50-50 | 42, 5 | 0, 83 | 1, 4 | 46, 5 | 25, 2 | 3, 3 | ||
ПБПсмбО-25-15 (ИЛП-2), ПЦПэп 62-25-13 (МВС-ЗА), ПБТТз 25-35-35-5 (ВИАМ-102) — содержат воскообразные вещества.
|
|
|
Реологические константы и характеристики наиболее широко применяемых модельных композиций при рабочих температурах запрессовки показывают, что ни один из таких компонентов, как канифоль, торфяной воск, стеарин, церезины (в том числе так называемый кубовый остаток термического крекинга парафина), не могут обеспечить концентрационное равновесие, не являясь пластификаторами. Наиболее близкими к оптимальным реологическими свойствами обладают композиции ПБВ и ПБПуС.
Водорастворимые модельные составы — КбБк 98-2, КбНк 80-20, КбНк 90-10
Реологическая классификация исходных модельных материалов, являющихся компонентами модельных композиций, при рабочих температурах запрессовки приведена в табл. 7.
Компоненты разбиты на четыре основные группы: I и II — упрочнители, III— наполнители, IV — пластификаторы.
Классификация помогает оценить практически любые материалы с точки зрения применимости в качестве модельного компонента и разрабатывать модельные композиции с необходимыми свойствами.
Таблица 7.
Реологическая классификация исходных модельных материалов
| группа | Материал | Траб, оС | η хm, Па∙ с | φ ∙ 103 (Па∙ с)-1 | Рk3∙ 104 | Рk1∙ 104 | П∙ 10-2, с-1 | Рm, Мпа (t=21÷ 22oC) | Тпл, оС | Траб/Тпл | Температурный градиент вязкости |
| I | Буроугольный воск | 82, 5 | 3. 6 | 80, 0 | 62, 0 | 2, 4 | 800, 0 | - | - | 57, 0 | |
| II | Торфяной воск | 62, 5 | 3, 0 | 74, 2 | 58, 5 | 2, 4 | 297, 0 | 0, 81 | 15, 80 | ||
| Церезин | 58, 5 | 2, 8 | 110, 0 | 90, 8 | 4, 1 | 90, 2 | 0, 80 | 21, 20 | |||
| Церезин синтетический | 2, 6 | 68, 1 | 55, 1 | 2, 8 | 261, 0 | 88, 5 | 0, 79 | 27, 80 | |||
| III | Стеарин | 48, 5 | 2, 5 | 58, 5 | 50, 3 | 2, 3 | 26, 6 | 0, 83 | 30, 00 | ||
| Парафин | 2, 2 | 50, 0 | 40, 0 | 2, 1 | 50, 0 | 0, 80 | 37, 80 | ||||
| Сибирский воск | 1, 5 | 45, 2 | 36, 0 | 3, 6 | 15, 8 | 61, 5 | 0, 78 | 28, 10 | |||
| IV | Вазелин технический | 36, 5 | 1, 3 | 35, 0 | 22, 0 | 2, 9 | 1, 0 | 0, 77 | 4, 15 | ||
| Пушечная смазка | 0, 7 | 25, 0 | 13, 5 | 3, 6 | 0, 5 | 0, 79 | 2, 10 | ||||
| Смазка ПВК | 35, 5 | 0, 74 | 24, 2 | 14, 3 | 3, 3 | 0, 48 | 45, 5 | 0, 78 | 2, 05 | ||
| Композиция ПС 50-50 | 42, 5 | 1, 4 | 46, 5 | 25, 2 | 3, 3 | 65, 1 | 51, 0 | 0, 83 |
|
|
|
Температуру плавления модельных композиций определяют по температурам плавления исходных компонентов:
ТплА+Б = ТплА А/100 + ТплБ Б/100 +
где ТплА и ТплБ — температуры плавления компонентов соответственно
А и Б
А/100 и Б/100 — содержание компонентов, %.
Температуру плавления исходных материалов определяют по формуле
Тпл=1, 25Траб.
где Траб — температура запрессовки.
В табл. 8 приведено объемное расширение продуктов разложения наиболее распространенных модельных материалов.
Таблица 8.
Свойство исходных модельных материалов
| Свойство модельного материала н продукты его разложения | парафин | стеарин | Буро-угольный воск | Техниеский вазелин | Пушечная смазка |
| Объемное расширение (мм8) при температуре, °С | |||||
| - | |||||
| - | |||||
| Температура разложения, °С | 450-550 | ||||
| Продукты разложения, % (мас. доля): газообразные остаток кокса остаток кокса |
- |
- | |||
Свойства модельных композиций приведены в табл. 9
|
|
|
