автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Холоднотвердеющие смеси с пониженным содержанием жидкого стекла, отверждаемые сложными эфирами

Р V в 0&

I Г»8А%С&НИ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

На правах рукопису

КОЧЕШКОВ Анатолій Сергійович УДК 621.742.4

ХОЛОДНОТВЕРДІЮЧІ СУМІШІ ЗІ ЗНИЖЕНИМ ВМІСТОМ РІДКОГО СКЛА, ЩО ТВЕРДІЮТЬ ПІД ДІЄЮ СКЛАДНИХ ЕФІРІВ

Спеціальність 05.16.04. Ливарне виробництво

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук

Київ — 1994

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі «Ливарне виробництво чорних та кольорових металів» Київського політехнічного інституту.

Науковий керівник

Наукові консультанти:

Офіційні опоненти:

член-кореспондент MIA академік АІНУ, доктор технічних наук професор Степан Пантелійович ДОРОШЕНКО

доктор технічних наук професор Олександр Павлович МАКАРЕВИЧ, доктор хімічних наук професор Евген Петрович БАБІН

доктор технічних наук професор Данило Макарович КОЛОТИЛО, кандидат технічних наук доцент Микола Іванович ШЕЙКО

Провідна організація АТ «Завод Ленінська Кузня».

Захист дисертації відбудеться грудня 1994 року о

15.00 годині на засіданні спеціалізованої ради К 068.14.09 з присудження вчених ступенів Київського політехнічного .інституту за адресою: 252056, Київ, проспект Перемоги, 37, КПІ, ІФФ.

З дисертаційною роботою можна ознайомитись у бібліотеці інституту. Ваш відгук, завірений гербовою печаткою, просимо надсилати за вказаною адресою.

Автореферат розісланий ^^листопада 1994 року.

Вчений секретар спеціалізованої ра,

Є. ФЕДОРОВ

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

Актуальність проблема. Випуск продукції машшюбудусаппя пред’являє високі вимоги до її основної заготівельної бази - ливарного виробництва. Вирішення поставлених завдань и miaros підвищення виробництва праці та якості продукції на основі впровадження ' прогресивної техніки та технології і, в першу чергу, для виготовлення форм та стержнів тому, що литво в разові пісчані форми лишається основним технологічним процесом (до 80%) виробництва виливків. У цьому напряму найбільш перспективними є холоднотвердіючі формувальні та стержневі суміші (ХТС) особливо з рідким склом, як недорогою, пздсфіцптпож> та иотохсіїчною зв'язуюче» речовиною.

На сьогоднішній час виробництво вшшвкіз із застосування?! рідкоскляних сумішей значно збільшилось завдяки їх екологічним, технічним та економічним перевагам в порівнянні з сумішами з синтетичними смолами та іншими сполуками. Але суттєвим недоліком рідкоскляних сумішей всо ще лишається ускладнено впбпвоння їх з виливків. Рівтаппа цігї проблеми присвячені багаточгоальні досліднсенпя, що призвели до певних успіхів. Але в цілому вважати сьогодні проблему вирішеною по кожна. Тому розробка складів ХТС з високими фізико-неханічппми властивостями е актуальним завданням.

Мета рзбатп. РозрсЗптп гзгкаруйпігні формугальні та стержнові суміші зі знтояешш вмістом рідкого скла. Для досягнення цієї мети у роботі вирішені слідуючі завдання:

- досліджені фізико-хімічні закономірності підвищення міцності та швидкості твердіння сумішей з добавками нолікзрпих матеріалів та оптиміговані склади рідкоскляних ХТС;

. - виконаний синтез та дослідження рідких гатвердзкувачів па

основі недефіцнтної опровипп; .

- розроблені склади ХТС з синтезованими сатгордгяувачамп.

Аптоп сшгпг^с? ' .

- механізм підвищення зв'язуючих властивостей рідкого скла, твердіючого під діеп фарохраігоЕого шлаку (ФХШ), са рахунок добавки диспергованих фенолофоркальдегідпих скол;

• механізм регулювання швидкості твердіння рідкого скла щш вмілі otyueniu зяміщпдності кислотної похідної складноефірного затверджувачн (СБЗ); .

- принципи в вбору первинних речовин для синтезу складноофірних затверджувачів;

- результати комплексних досліджень формування міцності системи "рідке скло - СЕЗ";

- склади логкоруйнівних формувальних та стержневих сумішей для виливків з чорних та кольорових сплавів зі виганеним вмістом рідкого скла.

Наукова жнязжа. ЗалропановадиЙ механізм тгі дашгуїішя зв’язуючих властивостей рідкого охла при добавці синтетичних смол, який втілюється в підвищенні ступеню лінійної орієнтації кремнекисневих аніоні* рідкого скла під дією олігошрів лінійної будови з числа в иооко молекулярних речовин - синтетичних фенолофорцадьдагіднвх омол.

Розширені уявлення про різновидність ефірних затверджувачів рідвоохлоях сумішей.

Вформульовані теоретичні припущення та експериментально підтверджений взаємозв'язок природи ' складноофірних затверджувачів та їх хімічної активності. Вона тим більша, чим більш активна карбонова кислота, що входить до складу ефіру.

Досліджений механізм лужного гідролізу складнях ефірів, ■становлена залежність кінетики твердіння рідкоскляної суміші і Ід ступеню заміщення кислотного радикалу СЕЗ та взаємозв'язок властивостей ХТС та констант гідролізу ефірів.

Практта* в£кжіеть робот Показана можливість виробництва серії затверджувачів складноефірного класу з недорогої та недефіцитної сировини. На їх основі розроблені оклади ХТС з високими технологічними властивостями при в місті рідкого скла

З,б...4,0 мас.ч.

Розроблені ««лади легкоруйнівних ХТС з добавками диспергованих смол, що дозволяють знизити вміст рідкого скла до 3,б...3,76 мас.ч. Прн цьому вказано, що час вибивання стержнів а таких сумішей зі сталевих виливків знижується в 2:..б разів, у порівнянні в традиційними рідкоевляними сумішами та в 5...10 разів а олюміпіівих виливків у порівнянні з сумішами на синтетичних смолах. .

з

Організовано виробництво діацетату поліотплангліколю (ДАПЕГ), триацетину та бутілтрихлорацетату (БТХА), які успішно пройшли виробничі випробовування в лшзарннх цехах ВО "АТЕК" (м.Кшв), ВО "ВолгоцеммапГ (м.Тольятті) та запроваджені у ВО "Завод Арсенал" (м.Кшв). Економічна ефективність на ВО "Завод Арсенал" становила 146 тис.крб. в 1091 році та 41 млн.крб. в 1593 році.

Апробація роботи. Матеріали дисертаційної роботи доповідались та обговорювались па слідуючих конференціях ливарників:

- 5-та науково-технічна конференція молодих коталургів-дбеліднияів, Донецьк, 1985 р. .

-"Прогресивні суміші та технологічні процеси", Мінськ,1987 р.

-"Прогресивні технологічні процеси виробництва виливків, матеріалів та їх обробка", Чебоксари, 1938 р.

-"Ресурсозберігаючі технологічні процеси в ливарному виробництві", Орджонікідгз, 1983 р.

-"Сучасні технологічні процеси отримання високоякісних виробів методом литва", Чебоксари, 1989 р.

-"Рідкостіпні формувальні та стерхсгззі суміші", Київ, 1989 р.

-"Прогресивні метода зшоткодашпш відходів, ресурсозберіганяя", Ленінград, 1991 р.

-"Формувальні та стержневі суміші з оргяшчппмп зв'язуючими матеріалами и ливарному виробництві", Київ, 1993 р.

Публікації. За матеріалами роботи опубліковано 13 друкованих праць та одержано 3 авторських свідотцтва па винахід.

Об’єм та структура дисертації. Дисертаційна робота викладена на 109 сторінках машинописного тексту. Складається зі сступу, шоста глав, висновків по роботі та додатку. Робота включає 22 таблиці, 31 малюнок, бібліографія містить 116 джерел.

ЗМІСТ РОБОТИ.

ЛваліютсЕй сЗгор. В ливарному виробництві промислово роззпнсппх держав безперервно зростає зацікавленність до ХТС для виготовлення форм та, с-соблігсо, стерпшії. По економічніш, тохпгчштч та екологічним питанням погасага віддасться сумішам з

рідким склом в порівнянні з інштш вв'язуючими. Але ускладнене ехйпешшя рідкоскляпих сумішей затримує їх широке впровадження.

Аналіз літературних джерел показав, що використання різних речовин для поліпшення вибивання не е ефективним тому, що для виливків в залежності від їх конфігурації, товщини стінки, виду металу треба застосовувати конкретні добавки. Найбільш ефективним напрямом зменшення залишкової міцності сумішей е зниження вмісту рідкого скла (при незмінності фізико-механічних властивостей). Таким потребам відповідають ХТС з складними ефірами. Але виробництво складних ефірів в достатніх об'ємах на потребу ливарників поки що не налагоджено.

Виходячи з аналізу, показана необхідність розробки ХТС зі зниженим вмістом рідкого скла та підтверджені принципи вибору найбільш ефективних синтетичних смол та рідких затверджувачів. Поставлені мета та завдання досліджень.

Методика досліджень. Комплекс фізико -коклнічннх досліджень властивостей ХТС вивчали ва стандартними та розробленими в КИІ методами.

Визначення констант швидкості лужного гідролізу СБЗ досліджували по спеціально розробленній методиці, що включає рідинну хроматографію.

Дослідження композицій рідкого скла а різними реагентами та добавками проводили за допомогою інфрачервоної спектроскопії.

Для оцінки результатів використовували сучасні методи математичного планування та обробки даних.

Леггорт&ЕІжні рідюоскляві суміші з ддеиергодадимд сшштиавшЕ яи»мд- Традиційним і достатньо ефективним засобом поліпшення вибивання рідкоскляних сумішей с добавки, що зміщують другий максимум міцності в бік більш підвищених температур (при використанні неорганічних речовин), або за рахунок зниження когезії та адгезії рідкого скла до наповнювача (при використанні органічних речовин).

Встановлено, що найбільш перспективним шляхом поліпшення вибивання є зниження вмісту рідкого скла в суміші при зберіганні або, навіть, підвищенні міцності суміші на всіх стадіях твердіння. Це можливо виконати за рахунок підвищення ступеню орієнтації кремвньквеневих аніонів рідкого скла при його твердінні з добавками в суміш ввоокомзлекулярних речовин лінійної будови.

Такими речовинами е новолачні фенолоформальдегідні смоли. В складі суміші ці добавки виконують Подвійну функцію, с основою для орієнтації кремваькиеневих' тетраедрів рідкого сала, а також е речовиною з великим виходом коксу в процесі термодеструкції.

Прикладом таких речовин є ■ новолачні дисперговані , фенолоформальдегідні смоли СФ-010 та СФ-0112 (ТОСТ 18694-84).

Новолатаі смоли різко прискорюють зростання і підвищують міцність суміші на всіх стадіях, твердіння. А це, в свою чергу, дозволяє значно зменшити вміст рідкого скла. Швидкість твердіння і міцність композиції "рідко скло - ФХШ" зі смолами, при додаванні навіть до 0,4 мас.ч., різко підвищується. Більшому вмісту смоли дорівнює менша тривалість індукційного періоду і більш висока міцність, так через 40-60 хвилин твердіння пластична міцність підвищується у КОМПОЗИЦІЇ З 0,3 М2С.Ч. СФ-010. Це поясюоється тим, що з підвищенням швидкості полімврізації зменшується довжина ланцюгів кремнекисневих аніонів та знижується ступінь їх орієнтації. , .

Дещо інші результати отримані для композицій з СФ-0112. Зниження міцності по спостерігається навіть при добавці О.бггас.ч. смоли. Це пояснюється різницею ноголачних СМОЛ по вмісту вільного фенолу: 8,0% та 3,0% відповідно в смолах СФ-010 та СФ-0112.

Фенол дужо легко вступає в реакції заміщення за рахунок атомів юдіда, в орто- та пара-положоннях, з гідроксильною групою рідкого скла. В поволачннх смолах атоми водню заміщені па карбопнльні групп альдегіду, тому смЬли з кенппш вмістом вільного фенолу мошп реакцШноздібні. Підвпщонппй вміст таких смол з сумішах не знижує їх міцності.

Тривалість індукційного періоду та міцність композицій "рідко скло - ФХШ" зі смолами можливо додатково регулювати надходженням іонів Са2+ в рідинну фазу (кількістю ФХШ та рідкого скла). Як і в композиціях без добавок, підвищення вмісту ФХШ збільшує, а рідкого скла зюеншуе швидкість твердіння. Це пояснюється тим, що структуроутворення сбквжується процесом розчинення ДЕОПаЛЬЦІЄЕОГО силікату в рідкому склі. *

Таким чином, змінюючи співвідношення між ФХШ, рідким склом та ноголачнями сколами, с можливість в широких кажах регулювати тривалість індукційного, періоду, швидкість твердіння та шцпість композиції.

На підставі цих досліджень розроблені ХТС зі зниженим до

3,5...3,7бмас.ч. вмістом рідкого скла при збереженні па достатньо

високому рівні властивостей (міцність на стиск через 1 год • 0Д5...0,ЗМПа, 24 год - 0,55...0,9МПа, обсипання, менш 0,2%).

Робота вибивання таких сумішей, наприклад, на сталевому литві, не перевищує 100 Дж. •

Поліпшення вибивання Х£С з ФХШ та добавками смол обумовлено низьким вмістом рідкого скла та більшим виходом коксу при термодеструкції. В результаті мілкодисперсні вкраплення та утворені гази розпушують плівку рідкого скла. При охолодженні суміші коксові вкраплення е концентраторами напруги в плівках, які знижують адгезію до зерен наповнювача. ,

ХТС а диспергованими фенол оформшгьдегідниьш яоволачними смолами захищені авторським свідотцтвом №1260100 (Б.В.ЛВ36,1986р.).

Рідкоскляні ХТС а склядиоефіршшд аатверджукачамн.

Найкращі технологічні показники ХТС з рідким склом досягаються за рахунок використання рідких СЕЗ. Але більшість робіт направлена на використання ацетатів етиленгліколю та гліцерину, котрі мають певні недоліки:

- необхідність комбінувати швидко- та повільнодіючі реагент» для різних режимів роботи;

- дефіцитність, сировини (стосовно уков вітчизняної промисловості);

- складність варіювання технологічними властивостями сумішей.

Наша робота була направлена на усунення відмічених недоліків

СЕЗ. *

Одним із шляхів вирішення цього завдання , був синтез та дослідження ефірів на основі одноатомних спиртів. Гідроліз СЕЗ в лужному середовищі проходить з утворенням спирту та кислоти. Взаємодія вивільненої при гідролізі кислоти з іонами натрію рідкого скла приводить до утворення кремнегелю та зміцнення суміші. Чим більш активний кислотний радікал, що входить в молекулу ефіру, тим сильніше виявляється затверджуюча властивість такого ефіру. Виходячи з цього, до синтезу СЕЗ підходили з наступних теоретичних припущень (синтез ефірів виконаний під керівництвом доктора хім. наук, проф. Е.П.Бабіна).

В складних ефірах карбонових кислот та будь-якого одноатомного спирту має місце таке розподілення електронної щільності:

б-

С

б+/ И • с

\

О-В'

де:К - спиртовий радикал; В'- кислотний радикал; б • електронна щільність,

у відповідності з якого карбонияьний вуглець мне частковонозитивний гаряд. Для здійснення лужного гідролізу, карбонильпші вуглець повинен мати найбільш недостатню електронну щільність, щоб бути більш позитивним. Вказане можливо досягти шляхом введення в олкильнпй радикал карбонової кислоти електронно- акцопторппх замісників. В цьому випадку величина електронної щільності вуглецю заміщеної карбонової кислоти буде більш негативна:

б-0 б+/ А-В-С

\

О - В*

до: А - атом акцептора.

Для таких ефірів електронна недостатність на карбонильному вуглецю будо зяачпо вшца, ні« без олектронно-акцепторппх замісників. Очевидно, що збільшення кількості акцепторів приведе до підвищення електронної недостатності карбонильного вуглецю, і, відповідно, до прискорення гідролізу. Так, для део- та три-заміщених • структур електронна щільність будо що більш недостатньою: >

А- С

О

/

С

\

0 -Р.'

А

/

С - С

І \

н

А

Отже, реакційна адібність, або затверджуюча дія ефіру повинна бути вища. , '•

Правомірність залежності реакційної здібності CES від ступеню заміщенності добре ілюструється кінетикою твердіння ' сумішей, ПІД дією бутилових ефірів мово-, ді- та трихлороцтових кислот. Це лягло в основу системного вивчення великої групи СЕЗ. З комплексу фізико-хімічних властивостей ефірів та фізиво-механічнях параметрів ХТС з ними, перевага віддається ефірам пронилового, аллілового та бутилового спиртів (табл.1). ■

Таблиця 1.

Оптимальні оклади та властивості ХТС

Склад сумшіі(мас.ч.): Властивості сумішей

пісок К0315Б...100; рідке скло......4,0 Ш=2,Б; X =1480кг/мЗ) Міцність на стиск, МПа,через, год. Обси- пання, Живучість, .хв*

СЕЗ вміст 0,6 s 1,0 1,5 24 %

алліл ацетат аллілхлор- 0,4 0,4 1,0 1,2 2,2 0,2 12

ацетат аллілтри- ' 0,4 0,4 1,0 1.4 2,4 0,2 15

хлорацетат бутилхлор- 0,4 0,5 1,0 1,3 1,6 0,2 15

ацетат бутилдіхлор- 0,4 0,2 °*4 0,8 1,8 0,3 25

ацетат бутилтри- 0,4 0,2 0,4 0,8 1,8 0,2 25

хлорацетат бутилгліколь- 0,4 0,3 0,6 1,0 2,0 0,2 20

хлорацетат 0,5 0,3 0,6 0,8 1,9 0,2 25

ХТС з ефірами хлорзакіщенннх кислот захищенні авторським свідотцтвом №1361820 (не друкується). ,

З метою встановлення критерію оцінки здатності ефірів, як затверджуючих агентів, запропонована характеристика • константа / швидкості лужного гідролізу (Ксе). Константи синтезованих нами та застосовуваних затверджувані в наведені в табл.2.

' Таблиця 2. Константи швидкості лужного гідролізу СЕЗ

№ з/л СЕЗ Ксе, моль с Міцність ХТС на стиск, через Ігод, МПа

1 Діетилкарбонат (Росія) 1,744 0,3...0,4

2 Діацетат етиленгліколю (Росія) 2,211 0,5...0,7

3 Вінілацетат (Україна) 2,236 0,5...0,7

4 Глікольацетат (Болгарія) 3,422 0,5...0,55

б Флостер б (Польща) 2,481 _ 0,5...0,6,

в Пропиленкарбонат (Росія) 3,199 0,6...0,8

7 Есте рол Р (Чехія) 2,731 0,5...0,7

8 Естерол Н (Чехія) 7,213 0,8...1,0

9 СИНТЕЗОВАНІ В КІЛ Діацетат поліетнлепгліколю 3,111 ' 0,5...0,8

10 Пропілхлорацетат 2,998 0,2...0,3

11 Пропілдіхлорацетат 2,305 '0,2...0,3

12 Пропіл трнхлорацетат 0.076 0,3...0,4

13 Алл іл ацетат 0,237 0,8...1,0

14 Аллілхлорацетат 2,279 0,6...1,0

15 Аллілдіхлорацетат 1,395 0,7...1,1

їв Аллілтрихлорацетат 1,125 0,8...1,2

17 Вутилхлорацетат . 0,811 0,3...0,4

18 Вутилдіхлорацетат ' 0,352 0,3...0,4

19 Вутилтрихлорацетат 0,408 0,3...0,4 '

20 Вутилглікольхлорацотат 0,202 0,4...0,6

21 Вутнлглівольдіхлорацетат 0,089 0,5...0,7

22 Вутилглікольтрпхлорацетат 0,039 0,6...0,8

23 Монохлорацетат поліетнлон-гликолю 18,28 0,8...1,0

Аналіз одержаних даних показує практично повну кореляцію (К=0,6) шле швидкістю затвердження, котра відбита у конкретній фізичній величині - МПа/год, та константами швидкості лужного гідролізу ефірів. Тому для практичних цілей в технічні умови на СЕЗ необхідно ввести показник - Ксе. Виходячи з цього,можна розділити СЕЗ па слідуючи класи (табл.З).

, Таблиця S.

Класифікація СЕЗ во Все та призве довій міцності

Клас СЕЗ Ксе Швидкість вростання міцності на стиск, МПа/год.

1 до... 1,0 0,2...0,3

2 до... 4,0 0,6...0,8

3 до... 10,0 , 1,0 і вище

До 1 класу відносяться ефіри бутилового та аллілового спиртів, котрі забезпечують об'ємне твердіння в стержнях невеликої маси (до 20 кг).

2 клас СЕЗ: ефіри нропілового спирту, етиленгліколю та ів., які забезпечують твердіння форм та стержнів будь-якої маси.

' 3 клас: ефіри, що забезпечують швидко зростання міцності до

величин І.ОМПа і вище через 1 годину, але які мають низьку, до З XI , живучість."

По наведеним показникам перевага віддається СЕЗ 2 класу. У вітчизняній практиці вони не находять втілення з-за дефіцитності та дорожнечі гліколей. Тому в роботі вирішується завдання пошуку недефіцітної та дешево! сировини з класу багатоатомних сниртів. Вихідною речовиною для СЕЗ нами вибрано поліетиленгліколь -побічний продукт, що утворюється прн виробництві етиленгліколю.

Нами запропановано комплексне вирішення виробництва та використання СЕЗ. По спеціально розробленому регламенту виробили діацетат ноліетиленгліколю (ДАПЕГ). що містить діацетати діетиленгліколю 46...47%, триетиленгліколю 30...31%, тетрветиленгліколю 17...18%, пентаетшіенгліколю 48...4%. При цьому досягається декілька переваг:

- можливість регулювання властивостей ХТС в широких межах, змінюючи не склад затверджувана, а варіюя показчиками рідкого скла;

- значне скорочення циклу виробництва СЕЗ;

- використання багатотонажного відходу виробництва як дешевої сировини для синтезу СЕЗ;

-значно знижена вартість затверджувана.

Оптимальні склади та властивості ХТС з ДАПЕГ наведені в таблиці 4. , - ■

Таблиця 4.

Оптимальні склади та властивості ХТС з ДАПЕГ

Склад суміші(мвс.ч.): пісок К03155..100; рідке скло 3,5 Властивості ХТС

Міцність на стиск, МПа, через, год. Обсипа- ння, % Живу- чість, хв.

М У кг/м3 ДАПЕГ 0,5 1.0 1,5 24

2,5 1480 0,40 0,25 0,50 0,8 2,0 0,2 10

2,3 1480 0,35 0,15 0,30 0,5 1,9 0,2 10

2,3 1400 0,35 0,20 0,50 0,7 2,0 од 12

2,3 1320 0,35 0,30 0,00 0,3 2,6 од 14

На спосіб одержання ДАПЕГ та склади ХТС з нин отримано позитивне рішення за заявкою №4837285/02/084247.

Особливістю розроблених сумішей з ДАПЕГ е їх універсальність -достатньо в кожному конкретному випадку вибрати параметри рідкого скла (модуль, щільність). Ці засоби для умоз будь-якого ливарного цеху сприятливіші, ніж заміна однієї марки ефіру на іншу, як це робіться, наприклад, в Польщі, Чехії, Югославії та ін.

Наїли кодіфіковапий засіб одпойтадійпого синтезу трпацетпну з послідуючпм використанням в ньому оцтової кислоти, що утворюється після етерифікації. Цей метод дозволяє значно зменшити витрати оцтового ангідріду. З метою оптпмізації режиму виробництва трпацетпну були досліджені ефіри з різним вмістом вільної оцтової кислоти (від 1 до 9%).

Дослідження властивостей ХТС з тріацетипои показали, що найбільший вміст вільної оцтової кислоти по повинен перевшцувати'3%. Цей показник введен з технічні умови та вироблена дослідно-лромпслоза партія триоцетшіу технічного.

Проведені дослідження властивостей рідкоскляних ХТС з рідким затверджувачем, щоі має низьку температуру кипіння -метил форміатом. Дослідження передумовлені тим, що по аналогії

з СОз-процесом, доцільно здійснити продувку суміші таким ефіром. Досліди показали, що обробка рідкоскляної суміші паром метил форміату е перспективним методом затвердження. При цьому найліпші показники властивостей ХТС отримані при змісті рідкого скла (М=2,2;#=1360кг/м3) - 4,0мас.ч, метплформіиту - 0,000мас.ч.

Властивості всіх досліджених сумішей описані математичними модаляші.

Промислова апробація та впровадження результаті«

досліджень. З метою організації виробництва БТХА і ДАПЕГ розроблені лабораторні і промислові регламенти та налагоджено дослідне виробництво на заводі "Синтез-екологія” (м.Кнїв).

КПІ та Дослідним заводом монокристалів (м.Харків) розроблені технічні умови та вироблена дослідно-промислова партія триацетину технічного. . ’

ХТС з ДАПЕГ, тривцетином та БТХА апробовані на сталевому, чавунному та алюмінієвому литві. Стержні для сталевих виливків масою від 600кг до 2т майже повністю видаляються при руйнуванні форми в цілому, а раштку видаляють в гідрокамері. Поверхневі дефекти виливків відсутні. ,

Суміші з ДАПЕГ та тривцетином дозволяли повністю замінити рідкоскляні ХТС з пропіленкарбонатом па ВО “Завод Арсенал".

Санітарно-гігієнічні дослідження показали, що вихід шкідливих газоутворень на всіх стадіях використання ХТС з ДАПЕГ не перевищує ГДК, а сам затверджувач відноситься до речовин 3 класу безпеки.

Оежохиі результати та псвоже

1. В результаті досліджень показало, що найбільш ефективним засобом підвищення фізико-механічних властивостей ХТС, при значному зниженні вмісту рідкого скла (до 3,б...4,0мш:.ч), е використання рідких складноєфірних затверджувачів та добавок диспергованих феноло-формальдегідних смол.

2. Встановлено, що при добавці в рідкоскляні ХТС високо молекулярних речовин лінійної будови (олігомерних новолачних диспергованих феяолоформяльдегідних смол) відбувається "зшивання* кремнекисневих аніонів рідкого скла в поздовжньому напряму, зростання довжини ланцюгів, що дозволяє керувати міцністю суміші на всіх стадіях твердіння за рахунок їх орієнтації на реакційноздібних групах.

3. Вперше зроблений синтез складноєфірних затверджувачів а використанням одноатомних спиртів і досліджені властивості ХТС з ними. Визначено, що як рідкі затверджувачі рідкоскляних ХТС може використовуватись група складних ефірів на основі а-заміщеиих карбонових кислот. Теоретично обгрунтована необхідність включання електронно-акценторних замісників в будову ефіру з мстою підвищення електронної недостатності на

г.арСопильпому вуглеці кислоти і па цій основі підвищення їх реакційної здібності.

4. Попасало вплнз кількості ато пі з хлору в молекулі складного ефіру па Його реакційну здібність. Найбільшо значення константи досягається для однозашщепих ефірів (змінюється з 0,119 до 3,097 моль*1«-1, тобто но ііспш пігк на порядок), соредне (в 2...5 разів) для двозаміщенпх і в 2...З рази для трязаміщепих сфірії. ■ в порівнянні з ефірами баз заігіснппіз. Закономірності впливу ступеню заміщення еодню хлором в • зутлецегому радикалі кислоти на реакційну здібність СЕЗ на основі одноатомних спиртів правомірні до їх нормальної та ізебудови.

5. Обгрунтована доцільність зи5ору бугилогого спирту та ПОЛІОТИЛОПГЛІЕОЛЮ, як спрозини для епнтозу складпосфірних Езтвардлсугачів. Розроблені лабораторні та промислові реглакзвти виробництва БТХА, ДАПЕГ та трпацотгшу технічного.

3. Показало, що швидкість зміцнення та живучість ХТС з ДАПЕГ перевищують властпгссті сумішей з відомими ефірами глікольацотатом і єстероламп.

7. Вперше встановлена молсливість аатсердпкшня рідксскляних сумішей складпсефірнимл затвердікувачами в газоподібному стані -матплформіатом. Такі суміші по поступаються по своїм властивостям ХТС а іншими СЕЗ.

3. Залропаповаио засіб регулювання властивостей ХТС з ДАПЕГ па рахунок зміни параметрів рідкого скла. Встановлені математичні гаделі властивостей сумішей: міцність па стиск, живучість,

сбсипаппя та рсбота вибивання.

9. РсзрсЗлопі склади ХТС зі знняашпн (до 3,5...3,7мес.ч) змістом рідкого скла за рахунок добавки до них (0,3...0,4мас.ч) диспергованих фенолеформальдогідппх смол, вибивання яких з виливків в 5...10 разів краще, ніж традиційних рідкоскляпих сумішей. Запропоновані рекомендації по впровадженню.

ІО.Орпшісовало виробництво ДАПЕГ, БТХА та трищетину технічного, які пройшли виробничі випробування в ливарних цехах БО "АТЕК" (м.Кпїв), ВО "ВОЛГОЦЕММАПГ (м.Тольяттї). На ВО "Загод Арсопал" (м.Кшв) ХТС з ДАПЕГ з 1991 році впроваджені з економічним ефектом 146тнс.кр5 на рік, ХТС з триацетпном тзхнічнпм - в 1993 році - 41млн. крб.

OceobhI наложения джсер тацШпоТ роботи пюиден! в

- сл1дуючях друкованях нрацях:

1. Бабин Е.П., Макаревич А.П., Кочешков A.C. Кинетика твердения ХТС с органическими эфирами //Прогрессивные формовочные смеси и технологические процессы их приготовления и использования в литейном производство.-Минск. БелНИИНТИ.-1987.-С.19-20.

2. Вабин Е.П., Дорошенко С.П., Кочешков A.C., Макаревич А.П. Разработка органического отвердителя // Ресурсосберегающие технологические процессы в литейном производстве.-Орджоникидзе.-1988.-С.в1.

3. Вабин Е.П., Дорошенко С.П., Кочешков A.C., Макаревич А.П.,

Элин соя Т.М. Прогнозирование жидких отвердителеи

жидкостекольных ХТС // Прогрессивные технологические процессы производства отливок,материалов и их обработка.*

Чебоксары.Чув.ГУ.-1988.-С.63-64.

4. Макаревич А. П., Кочешков A.C., Бородешсо И.П. Быстротвердеющие жидхостекольные смеси //Совершенствование технологических процессов и . оборудования ж литейном производстве.-Комсомольск-на-Амуре • Хабаровск.-1980.-С.37-38.

5. Дорошенко С-П., Кочешков А.С., Макаревич А.П. Легко выбиваемые жидкостекольные ХТС // Современные технологические процессы получения высококачественных изделий методой литья и порошковой металлургин.-Чобоксары. Чув. ГУ.-1989.-С.41-42.

. в. Берлова Л.Н., Кочешков Д.С., Макаревич А.П., КуэьмичевН.И. Холоднотвердеющие сиосц оо сложными эфирами //Повышение технического уровня . и совершенствован!» технологических процессов производства отливок, т. 2.-Днепропетровск.-1990.-С.бЗ-54.

7. Бабин Е.П., Бикмулин Ф.Х., Кочешков А.С. и др. Ресурсосберегающий жидкий отвердитель для ХТС с яртдди» стеклон //Прогрессивные методы утилизации отходов, росурсооберожонио.-л.-1991.с.33-34

8. Дорошенко С.П., Кочешков А.С., Макаревич А.П. и др. Смеси со сложноэфпрными отвердителями //Рациональное использование материальных ресурсов в . литейном производстве.-Чолябшхск.-1091.-С.57.

' 9. Кочешков А.С., Дорошенко С.П., Макарович А.П. и др. Жидкостекольные смеси с жидкими отвердителями // Формовочные и стержневые смеси с органическими связующими в литейном произведет ве.-Киев.-1993.С.26-27.

10. А.С.1260100 (СССР). Самотвердеющпя смесь для изготовления литейных форм и стержней /Дорошенко С.П., Макаревич А.П., Кочешков А.С., Бородепко И.П./ Б.И.№36.-1986.

11. А.С.1361820 (СССР). Самотвердежмцая смесь для изготовления литейных форм и стержней / Бабин Е.П., Кочешков Л.С., Дорошенко С.П. в др. Не публикуется.

12. Кочешков А. С. Разработка и исследование жидкостекольных ХТС с органическими эфирами /Рук. двп УкрНИИНТИ, 30.06.86, №1479.

Кочешков А.С. Холоднотвердеющие с моей с пониженным со держанном жидкого стекла, отверждаемые сложными эфирами.

Диссертация па сохзвкапие учёной степени кандидата технических паук по специальности 05.10.04 - литейное производство, Киевский политехнический институт, Киев, 1994.

Защищаются результаты теоретических и экспериментальных исследований. Установлено, что уменьшение содержания связующего жидкого стекла в составах является эффективным способом снижения остаточной прочности холоднотвердеющих смесей (ХТС). Достигается это путём ввода добавок диспергированных фенолоформвльдегидных смол (0,3...0,4 мас.ч.), и более' полного использования связующей способности жидкого стекла за счёт отверждения сложноефирными отвердителями.

Осуществлено промышленное внедрение на ПО "Завод Арсенал” ХТС, отверждаемых сложными эфирами (ДАПЕГ и триацетин технический). Экономическая эффективность составила соответственно в 1991 году 146 тыс. рублей и в 1993 - 41,8 млн. карбованцев.

Kotcheahkov A.S. Cold-Hard of mix with lovrered contents of liquid clasa, which harding difficult ethers.

The dissertation on defended ecientific of degree of candidate of tcchnical sciences on specialities 06.16.04 - foundry» the production, the < Kiav politecKnical instituts, Kiev, 1S34.

The résulta of thcoretical and expérimental rer-carches are prctcctcd. la catabliahod, that the réduction of contents of binding

liquid glass In structures is effective way of decrease of residual strength Cold-Hard of mixes. Is*.reached by this enter of additives siml Fenol-Formaidegid resins (0,3 ...0,4 part of mass), and more total use of binding ability of liquid glass by enter ethers. * -

The industrial introduction on firm "Завод Арсенал" Cold-Hard of mix, which harding difficult ethers (DAPEG end technical Triacetin) is carried out. The economic efficiency has made accordingly in 1901 -146 thousand of roubles and in 1093 - 41,8 millions of karbovancev.

Ключові слова:

холоднотзердіюча суміш, рідке скло, складноефірні затверджувачі.

«