Модельные составы

Исходные материалы

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 28oС, вспениваемости в расплавленном состоянии. Парафин хорошо сплавляется со стеарином при температуре 70-80oС и буроугольным воском — при 100-110oС.

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 70-80oС, с буроугольным воском — при 100-110oС, с канифолью — при 140oС.

Кубовый остаток крекинга парафина — смесь высокомолекулярных предельных и непредельных углеводородов. Используется как пластификатор (повышает пластичность и упругость). При введении в модельный состав более 8% 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 150oС 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%.