вид
24 Апреля 2024г, Среда€ — 99.5609, $ — 93.2918
Парафин - смесь углеводородов предельного ряда с общей формулой CnH(2n+2), продукт возгонки нефти, бурого угля и горючих сланцев. Предоставляет собой белую массу с кристаллической структурой. Парафин придает моделям пластичность и устойчивость к образованию трещин. Он наиболее дешевый и недефицитный компонент модельного состава. К недостаткам парафина относятся: невысокая прочность, превышающих 28 oС, вспениваемости в расплавленном состоянии. Парафин хорошо сплавляется со стеарином при температуре 70-80 oС и буроугольным воском - при 100-110 oС.
Стеарин - смесь жирных кислот, продукт переработки растительных и животных жиров. Представляет собой аморфную беловато-желтую массу. Стеарин повышает теплостойкость и прочность моделей. Это дефицитный и дорогой материал (в 8 раз дороже парафина). Недостатками стеарина являются взаимодействие с этилсиликатном и омыление в воде.
Буроугольный воск - смесь воска, смолы и асфальтоподобных веществ, продукт переработки битумного бурого угля. Представляет собой однородную массу темно-бурого цвета. Служит основным заменителем стеарина. Буроугольный воск обладает высокой прочностью и твердостью, значительной хрупкостью, способствует образованию твердой блестящей поверхности модели. Недостатком буроугольного воска является его коксуемость в процессе выжигания в керамической форме при недостатке кислорода.
Церезин - смесь твердых высокомолекулярных углеводородов метанового ряда, получаемая в результате переработки и очистки озокерита или петролатума. Это - амфорная светло-желтого цвета. Недефицитный материал. Церезин обладает более высокой пластичностью и теплостойкостью, чем парафин и стеарин. Недостатки церезина - значительная линейная усадка, невысокие прочность и твердость. Церезин хорошо сплавляется с парафином и стеарином при температуре 70-80 oС, с буроугольным воском - при 100-110 oС, с канифолью - при 140 oС.
Кубовый остаток крекинга парафина - смесь высокомолекулярных предельных и непредельных углеводородов. Используется как пластификатор (повышает пластичность и упругость). При введении в модельный состав более8% кубового остатка уменьшает теплостойкость и прочность.
Этилцеллюлоза - разновидность простых эфиров целлюлозы. Это мелкокристаллический белый или светло-желтый порошок. Этилцеллюлоза применяется как пластификатор и упрочнитесь парафиностеариновых составов, а также составов с канифолью и церезином. Содержание этилцеллюлозы в модельном составе не должно превышать 5 %, иначе модельный состав будет прилипать к оснастке. Этилцеллюлоза хорошо смешивается с жидким стеарином, но не сплавляется с парафином.
Торфяной воск - смесь высокомолекулярных углеводородов, продукт обработки торфа различными растворителями. По сравнению со стеарином и парафином торфяной воск обладает более высокой прочностью и теплостойкостью. К недостаткам торфяного воска относятся хрупкость, повышенная вязкость в расплавленном состоянии.
Полиэтилен - синтетическое высокомолекулярное соединение, получаемое полимеризацией этилена (СН2 - СН2)n под давлением (120-250 Мпа). Полиэтилен увеличивает термостойкость и прочность парафина в 1,5-2 раза. Недостатки полиэтилена - значительная усадка (до 3 %), повышенная вязкость в расплавленном состоянии, снижающая жидкотекучесть модельного состава. Полиэтилен хорошо сплавляется со стеарином и канифолью.
Канифоль состоит в основном из смоляных кислот. Это - хрупкая стекловидная масса. Применяется для придания модельным составам повышенной прочности и термостойкости. При большом содержании канифоли в модельном составе, он приобретает хрупкость, прилипает к оснастке, утрачивает технологические свойства при многократном использовании.
Полистирол - термопластичный материал, получаемый полимеризацией стирола. Используется не только в качестве самостоятельного материала для изготовления моделей, но и как компонент модельного состава, повышающий его теплостойкость и механическую прочность. Модель из полистирола плохо удаляется из керамических оболочек.
Пенополистирол - термопластичный материал в виде гранул, получаемый суспензионной полимеризацией стирола (С6Н5 - СН= СН2) - в присутствии летучего пенообразователя. Является исходным материалом для изготовления моделей.
Карбамид - СО(NH2)2 техническая мочевина - кристаллический материал, получаемый путем нагрева аммиака и углекислого газа при температуре 150 oС и давлении 450 МПа. При нагреве карбамид не проходит стадию размягчения. Является основным компонентом, растворяемых в воде модельных составов. Обеспечивает малую линейную усадку и высокую прочность модели.
Борная кислота - блестящие чешуйки или бесцветные мелкие кристаллы - является компонентом растворимого в воде модельного состава.
Таблица 1. Основные свойства исходных материалов
| Материал | Плотность, г/см3 | Температура плавления, oС | Линейная усадка, % | Прочность при сжатии, МПа |
| Парафин технический | 0,90-0,95 | 50-51 | 0,3-1,0 | 0,4-0,5 |
| Стеарин дистиллированный | 0,90-0,97 | 50-56 | 0,7-1,5 | 0,4-0,6 |
| Буроугольный воск | 1,00-1,03 | 82-90 | 0,8-1,3 | - |
| Церезин | 0,91-0,94 | 67-100 | - | - |
| Кубовый остаток крекинга | - | 35 | - | - |
| Этилцеллюлоза | 1,00-1,20 | 160-180 | - | 14 |
| Торфяной воск | - | 65-67 | - | - |
| Полиэтилен | 0,92-0,95 | 104-115 | 2,0-3,0 | 12-16 |
| Канифоль сосновая | 1,00-1,20 | 66-73 | - | - |
| Полистирол блочный | 1,05-1,07 | 280-300 | 0,2-0,4 | 0,4-0,7 |
| Пенополистирол | 0,06-0,10 | - | 0,3-0,4 | 0,4-0,7 |
| Карбамид (мочевина) | - | 129-134 | - | - |
Примечание: Зольность (массовая доля оснастка материала после удаления модели и прокаливания формы) исходных материалов в пределах 0,05-0,01% (не более). Зольность полиэтилена доходит до 0,10%.
Модельные составы должны отвечать следующим требованиям: хорошо заполнять полости пресс- норм и четко их воспроизводить; не вступать во взаимодействие с материалами пресс-форм и огнеупорных покрытий; не прилипать к поверхности пресс-форм, инструменту и рукам рабочего; хорошо смачиваться огнеупорной суспензией; обладать после затвердевания прочностью и твердостью, достаточными для того, чтобы исключить повреждения моделей; иметь малую и стабильную усадку и соответственно малое расширение при повышенных температурах, чтобы исключить растрескивание керамической оболочки; сохранять свои свойства при всех технологических операциях, причем при многократном использовании; не выделять газов и паров при нагревании и сгорании.
Желательно, чтобы температура плавления модельного состава была в пределах 60-100 oС, тогда его будет проще удалить из керамической оболочки. Температура начала размягчения должна превышать максимальную положительную температуру воздуха в рабочих помещениях на 10-15 oС и составлять примерно 35-40 oС.
В машиностроении наибольшее распространение получили модельные составы четырех групп.
К первой группе относятся модельные составы, представляющие собой спав высокоподобных материалов, содержащий в ряде случаев улучшающие добавки. Основными компонентами составов этой группы являются парафин, стеарин, церезин, буроугольный и торфяной воск, сложные эфиры высших кислот. В качестве добавок, повышающих пластичность, прочность, теплостойкость, используют этилцеллюлозу, кубовый остаток крекинга парафина, полиэтилен и др.
Таблица 2. Основные свойства модельных составов на основе воскоподобных материалов
| Марка стали | Температура каплепадения, oС | Температура начала размягчения, oС | Линейная усадка, % | Прочность при изгибе, МПа | Зольность, % |
| ПС 50-50 | 53 | 30 | 0,8-1,0 | 1,8-2,0 | 0,003-0,10 |
| ПЦБК 70-12-13-5 | 80 | 33 | 0,7-0,9 | 3,6-3,7 | 0,05-0,03 |
| ПБС 60-25-15 | 74 | 35 | 0,6-1,0 | 2,4-4,0 | 0,08-0,12 |
| ПБТТ 25-35-35-5 | 75 | 35 | 0,9-1,4 | 4,7-5,0 | 0,15-0,30 |
| ПЦБ 62-25-13 | 75 | 32 | - | 3,4 | 0,10 |
| ПЦП 67-25,5-7,5 | 77 | 43 | 0,7-1,0 | 6,3 | 0,02 |
В маркировке модельных составов буквы обозначают наименования компонентов: П - парафин; С - стеарин; Ц - церезин; Б - буроугольный воск; Ко - кубовый остаток крекинга; Т - торфяной воск; Тр - триэтаноламин; Пс - полистирол; Пэв - полиэтиленовый воск; Кб - карбамид; Бк - борная кислота; Нк - нитрат калия; К - канифоль; Св - сибирский воск. Цифры в маркировке указывают массовую долю (%) компонентов в составе.
Во вторую группу входят модельные составы на основе натуральных и синтетических смол, термопластов (например, полиэтилена, полистирола) с добавками воскообразных материалов (церезина, парафина и др.) От составов первой группы они отличаются более высокой прочностью и теплоустойчивостью. Однако высокая температура плавления ограничивает выбор технологического оборудования. Например, модели не выплавляются в горячей воде. Характерным составом второй группы является КПЦ 50-30-20 с температурой каплепадения 140 oС.
Третья группа включает водорастворимые модельные составы на основе карбамида, азотных и азотокислотных солей щелочных металлов. Поливинилового спирта и других материалов, плавящихся при температуре не выше 350 oC. Эти составы обладают малой усадкой (около 0,20%), высокой прочностью, хорошо растворяются в воде. Их недостатки - хрупкость и гигроскопичность. Наиболее распространены составы КБ 98-2 и КН 90-10.
К четвертой группе относятся выжигаемые модельные составы. Наибольшее распространение получил вспенивающийся полистирол ПСВ - ЛД. Плотность изготовленных из него моделей составляет 0,24-0,30 г/см3, прочность при изгибе - 10-14 МПа, усадка - 0,2-0,3%
Вернуться назад к разделу - Литье по выплавляемым моделям: Основы техпроцесса
Предыдущая статья
Следующая статья
← вернуться в раздел Литье и литейные технологии
← вернуться в оглавление справочника
