автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Новые направления в технологии точного литья с применением пенополимеров

( - " НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НА^К УКРАИНЫ ; • ФИЗИКОтТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ* МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

/ . • .од ^ .

, ,. "" * На правах рукописи

УДК 621.74-072:541.64

М А НДР И Н Евгений Андреевич

" - V

НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ ТОЧНОГО ЛИТЬЯ 6 ПРИМЕНЕНИЕМ ^ ПЕНОНОЛИМЕРОВ^

Специальность 05.J6.04-Литейное производство

АВТОРЕФЕРАТ, - /

диссертации на «'оиеканае ученой его и.миг доктора технических паук

-' - • V

Кие» 19»« год

дпссортагия является рукописной работок. Работа выполнена в Донбасс:«'? государственной машиностроительной академии (г.Краматорс;:).

Научный консультант - доктор технических наук, профессор Марче? ко Иван Константинов;-.-!

Официальнаоппоненты: доктср чехнических наук ^И0 ^/^

доктор технических наук, профессор йЕаноъа Лу.-'.з, Александровна;

доктор технических наук, профессор Семик аркадии Наал^дич.

йедудеи предприятие - Акц :онергоа объединение "Иовокрамагор-сккй машиностроительный, завод".

Ж- г. в/С

'¿щита, состоится ^.д-ь^схууо г. в/ & час на заседании

специализированного соЕзта Д'Л.97.С1 в физико-технологичесяоь: О

институте кетыялов и сплавов (аТйдС) /о адресу: ¿окбои, Хигз-14И, пр.Вернадского, 34/1-

(>

С диссертацке'5. можно ознакоми-. ься а библиотек ¿хШЮ. Автореферат разослал 2> 1и>хд УУо г.

Ученый с-!кр^тарь специализированного учэщгс^соцета. докюр тзхкачес

к.

оьщАд ХАРАЬа'йРи^хУа.'А РАБОТЫ

/актуальность. Одним из .:алраапо;»ий возрождения и развития отечественного литейного производства на более, качественна уровне является изготовление литой малинсч.троительной продукции ь соответствии с современными требованиями и применяемой прежде всего а та^их приоритетных отраслях машало-л-роения, как производство экономичных автомобилей, холодильников, бытовой и сельскохозяйственна ной техниг'-!, продукции Ы1К и др. Решение ыой важной народнохозяйственной задачи в целом необходимо в сипу причин социально-экономического (рыночный спрос), технического и научного характера, основный; из которых являются упрочение производства гитых деталей, удешевление 'литой продукции, пОЕЫиение качества отливок, изготовление крулноразмерных литых деталей повышенной точности, потребность 'в которых в современных условиях неуклонно возрастав!, обеспечение экологической чистоты проиесса литья. Прогрессивным вкладом в решение указанной задачи моает быть применение в технологии литья вспенивающихся полимеров (например, полистирола), как это следует из опыта и раз^аботс.с отечественны/ учрандеяий: 11лН Украины, Одесского

политехничекого университета, КНх'.У "КШ", УкрН^ИЛУИ'ыаша,' развитых стран Запада, России, ьело^уси и др. доказано, что.а технологии литья по моделям из пекоаолистирола упрощается.процесс изготовления отливок повышается качество литых деталей, снижается с^естоимость продукций в сравнении с известным методом литья в песчако-глгнистые формы.

Вместе с тем, несмотря на укаэчлкые достоинства, даньая технология не нашла пока широкого распространения, особенно б отечественной практике производства отливок. Связано рто, очевидно, с тег, что процесс не всегда отличается стабильностью и надеаностыо. тсеоует четкого подхода к выбору материалов и соблюдения разработанных рени.'.'.ов, не Есегда обеспечивается гарзлткровашоз качество

'' о.

ота-еок, особенно кр!лноразм „рных, и необхсдиуьЛ б? юно о окру-жеюцзй средой,, то ь-сть огликается значительной .чесозершенкостыо.

Одна Ки причин так'Я несевсршенности соеилг, как-следует из анализа литерчтуршс: источников, в стереоткпяом подходе к начальному пар метру технологии - образованию обьегжо-заккнуто'Л питейной форда по модели ил полимерного материала и рочн этой модели в формировании качества отпит в такой форме, причем, модель принимается как яркий "з-лтыьший" субъект технологии, то есть 'снова, на которой базируется расчета и разработки ее элементов, что,как известно, е с>-*естеуюцих условиях не позволяет в лолнсй ирре га-ргнт..роаать качеству ьйтоя и эффективность процесса. о Исходя из того, что в сакс \ модели как в полимерном теле во время ее фсрми-ования дротегчат различные хим^.-гесниа и фчзико-ди-н&таческие процессы, ыогущчв оказать чяияииз на производство от-гивок в целом» необходимо создать условия для наиболее полной их оценка ч учет? как на 2 тале .¡зготовлекил «одолей, так и.при использовании этих моделей б литейной форме- для обес^.е .ения требуе- . кого качества литья л эффект-явности производства. . •

цель работы; » прогрессивной технологии литая с применением . вспеючзаощксг полимер создать условия (.направления, для наиболее эффективного их использования, расширяющие возможности цроцесса0 до уровня изготовление лита. деталей',' в тсм числз крупноразмерных, гарантированного качества и в любом масштабе"поизводстса .;ак валкой народнохозяйственной зьдачи.

^ля итого : дисгерта^с.чьой 'рас'оге решались следуют з за^ач":

- разработка новых условий формообразо гиаия л,атеГ:н: х моделей на основе анализа, и учета лез-зний и процессов, происходящих з полимере при технологической переработке;

- поь«щениз эффективность использования таких ьодс 'ей в практика литья за счет управления взаимодействием продуктов' распада

(деструкции)' пеноподимера с расплавом и материалом •

- разработка мер, о^еспечиваюиицс гарантированное к&чэстзо отлазок в новых условиях иппсгьзозлная петепол/иеров;

о

- поиск путей и разработка усилий, повышения про- .носта металл" отливок и их точности, в юм числе крупноразмерных, на о азе -ффективного прга "нения вспзниваадихся полимеров;

- реализация разработанные направлений применения пенополи-иеров в производстве ди^ой продукции, оценка их практической значимости и народнохозяйственного значения.

Общая метод».ка исследований. Исследования формирования структуры пенополи«ера, динамики ее распада в литейной формь, взаимодействия аредуктов pv лм^.а с расп_авом и материалов формы выполнены с использованием фундаментальных положений теории юлимеров, особенностей проявления диффузии в полимерные т^лах (законы &,ка), кинетической теории структурирования полимеров Йолькатейна-Птици-на, теории теплопроводности в нестационарных средах Сза..он едье)<2 законов -'грмодкнамики, гидравлики и механики газов, основных пологе щ$ теории и практики ли~ъя, а такие обширного математического аппарата и Уйи, • .с '

достоверность теоретических исследований подтверждена п^име-нинием критериев адекватности и современных методов исследования, комплекса приборов ч оборудования отечественного" и зарубежного производства рля металлографических, спектральных, электпонно- и рент1'еноструктурных анализов, внедрения и освоения результате: работы в производство.

Научная новизна.1. На основе анализа диффузионных проявлений в полимере как изотропной-среде и с учетом его тепловой предмет, о-р«и? раскрыть: (с помочь» -¿М) наиболее с&ц.чз зелоноаеркос.и структурирован!' ' пеноподимера в нестационарном темпор'атурном поле,

- Г'

.¡фориу.сирсеаны основные принципы оптимизации процесса формообра-

¿ованл*. ив легоголимеров изделий люСых конечны^ размеров.

¿.На основе анализа динамики .распада (деструкции) вспененных полимеров впервые открыто научно обосновано явление суперб^-стро-т разложен:..уи под дейст-люм^несших сил в период существования структуры пенополимера з высокоэласшче ком состоянии, а с учетом тир:лознергетйче"ких и прочностных и,. денений при структурировании полимере устс ¡овлена возможность использования отего явлен;- т в ; рактпке литья.

Л.ифермудирозана концепция соайршенствования технологии литья с применением вспенивающихся полимеров, включающая в себя формиоо-ваше литейных пекомо. ;елсй б нестационарном ("динамическом") тепловом ре:5имв из пенополимероа любого рода, свойств и назначения» а также использование таких моделей в тактике литья : з позднее 10... ч~.с после их игготовле.мя, го есть в период существования структуры пенополимера в высокоэластичоском состоянии, когда осуществляется сверхбыстрая во дестр; :сция.

4.Показано, чт" использование пекополимеров для л..тья по разработанной концепции повышает дидкотекучесть рас^лагч при залол-Оленин ;:итейно" формы за счет а.иде шя теллоих потерь к., деструкция полимира, устраняет причины образования на отл..вк^ч по; зрх-но&ь':с дефек^оь, улучшает экологический баланс с округа щей :ре, УЛ.

».Раскрыта и обоснован необхо,''«ость создания з сыпучей фор'^е с газифицируемой моделью и ь^нояслимерсв направленного газо- и иа.сообщена нанесением на модель непроницаемого противопригарного покрытия для обеспечения высокой чистоты поверхности;отбивок и устранения наугяароу^Ешая металла.

б.^первыз раскрыта воз^.«ность неограниченного (в разках производства литья) расширения весового и размерного 'диапазона отлу. -о

вок и повышения ж ?очно"'Ш га счо.т прнченекпн ас пз&ой концепции лнтейЙкх ьлшмодет: ей повышенной качуче.1сл азотное г" в рйз$"\ботан~

ник для отого услогий образования литейных форы.

'/.Использование пэнопслимеров в новых условиях повышает эффективность взаиждействия вводимых б расплав через газифицируемую ь;о;,зль металлических добавок, "родственны::" к основному-.металлу,

что привода- к улучшению структурного строения сплава за счет образования новы»' (избыточных) структурных фас.

Практическая ценность. На сеп^ве ьыполне"кых : чередований и разработок решена задача изготовления литьем мар'чнстехничесхой лр^дук- ■ ции в соответствии с требованиями как н астоящего, так к перспективного ра'в;.ги члтеиного происшодстьа, притек сг". ¿сон и приемы для достижения этогс, а ï-акке созданное специализированное ооорудов^чке отличаются практическом ценностью, получены два патента России, сведения он"х туопккоъаш в печати. Основными из них язлнйтся:

- созданы новые спгсоби (патенты России Ьс о^У^^.Лбиб?) изготовления качественных литейных пеномоделей ширжой номенклатуры не-зависш'о от исходных условий при здино.. лро_,о,.лител1 ности (в среднем ¿о.. .¿о иин в /становившемся "динамическом" тепловом режиме) процесса формооиразоаания их в металлических г.р.реформах; <

- установлено повы^онис на ^и...ф^р.'озалояняемости расплавом сыпучей литейн..Я формы Св сравнении с базовым ЛГч-пооцессом), что 0 позволяет изготовгэть отливки повышенной сложности, а тахяе расширит» их вс ;овой и гаоар1 тный диапазон при испольг^вании пеномоделей^ в .ехпиогии Лптья не п-ьдуе час с момента их изготовления;

- gaapaooTirtJHoe непроницаемое противопригарное покрытие на жпдкоч с.еые, наносимое. на пексмсдель фр-^гментарно в зависимости ■tr приоритетного назначения литой детали, улучшает ччетоту поверх-чс.-ти otsiuuk Д-' уровня .1 ад- :роцесса и юльостьа устраняет науглероживание do оорабь.л;ьае:АКм :оьерхностям отливок- иг i.'ae-

<. О

родястис cnaaiji — о

- Ьу ла ;оу..иаетсл {с данных терлодиньдшче-

ских условиях) прочность металла с I-ведением в распла. в н~вых условиях использование пенолсдиглров "родственных" к данному .плаву металлических добавок в равногенном их количестве, в 2... раз улучшаются слр:ебные свойства лмтьо: деталей,

- разработгчы новые ^йоеия образования качествен:. ас литейных ферм, в частности, оболочковых кг. к"дком стекле длг испогьзования по новой концепции пеномоделей пС'БЬ'зенлои до 4"... кг/м** каяу-гейся плотности, что позволяет поы'скть точность отлив-к н" ¿...г класса, уяучлииь чистоту их поверхности и расширить (практически на'/Грйничеио) их размерный диапазон;

- сформулирован новый технологическнй регламент и создан ряд специализированных еидов оборудования и приборов контроля процесса, обеспечивающих успешна реализации разработанных направлений как

в машиностроении при производстве качественной мглинотехн;:чйСкой продукции, так и в других отрас: .те народного хогтйства;

- раздел "Использование пенс'ол^-геров в производстве точного литья" используйте у з учебнем процессе для студентов гчтеЯных специально тей при изучении ;. гециплпны "Специальные способы литья", »а.'ер1-глы по теш, диссертации "сп^льзозаны "ри написан)' • инженерной монографии "Ли-ье по газифицируемым моделям", работы пл данной тема-таз выг.олг тятся аспирантами, научными работниками.

Реализация работы. Ь: гдренке * освоение результатов работы проведено на рядо предприг-иГ. Украины и стран СНГ, в частности: не. Саралудьском (Удмурт: л) маазазоде для изготовления шарошек бурового долота (массой до 6О...70 кг каидая; и другж знораз-мерных отлизок; Акционерном объединении "ККмЗ" - спиральных сисря бояа^ого дла'/етра; 1.ракатор :ом металлургическом - износостойких

деталей привалкэвои арматуры; дру.кховском (донецкая сел.) иэтпз

о . , • ■

ном - износостойких деталей дрооъметн1к аппаратов; Лзякскси

коиелкн о-л.) приборостроительном - высокоточных деталей опт

й.

оких приборов; не док"чаевсгэм доломитном и Славянской содовом ком-оинатах. (донецкая обл.) ~ деталей ремонтного назначения различной кассы и габаритов .Гдр., в результате чего значительно упрочена тех. оло"кя изготорления яитцх деталей, ..оььмено их качество слукеб-'ные свойс"5а, поучен значительный экономический эффект --порядка 13.. .15 .млн крб С в цьнах на 1.07.94 г.).

Апробация работы. Основные .¡одоления у результаты работы докладывались на ряд,» союзных, республиканских, региональных к ме/оузоз-ских научно-технических конфеоекциях ! евминарах Москвы, Киева, Ташкента ,Ъ.Ш1 Одессы, Харькова, Донецка, К._маторска и др.

Иубликадка. Основное содержание и результата ду^сертациогной работы отражены в публикациях, получены два патента России.

С'р^ктура и объем рь.юты. Расюта состоит из ¡-ведения, пяти разделов. общих выводов, перечня литературных источников и гриложения. текстовой материал изложен на УЛ'б стр., таб^.ц по тексту - 2о, рисунков - ¿3, литературных источников - 171 «аи^ен^-вгние.

с

ОС-^НОЕ ^ОдсРДАНАЗ РАЬО'Гк

На совр пленном этапе разви.ия кааинрстросчия и народного х<Я зякства в целой одним из важшх вопросов, связанных с его возрождением ¡.а более качественном /ро1.ле, является гзготох :ение машин 0 чв гервую очередь, приоритетных отраслей) и деталей к ним, <1оот-ьетстьу£!дкх как совпеченныл, так и перспективным требованиям по качеству пргдукции, эффективности прои-чоодства, с :ологической . ■ чистоте процесса. 1

Опыт рагьитых стр^ч, работы инженеров и иссиадов-телей дг^рги-

кы, России Ыгдорусц и дь. показа!.!, что одниа из прогресс-вных ■> <» о

г»

решений указанной народнохозяйственной задачи при изготовлении деталей машин, а чгзтности, литьем, является применение' з технологии литья широкого спектра материалов, в мо.\. числе ооганкческих, наг мер, Бспе"Кна»!Д!'гся полимеров Спенополтозроз). Сущность технологии ли-ъя с применение^ пенополимаров (в О ас о .i ой технологии -пенопочистирола) состоит в том, что по модели, выполненной из пено-полистирсла, изготовляют объечно-замтснутую форму, в которой модель либо газифицируется п~д воздействием тепло.« заливаемого в Аорму расплава U'lT'tí - процесс), ..кСо предварительно уделяется из формы (налpiimtíft, г6с..очкоеой растворением •• ЛРа-лро^есс? (рис. j). Данная технология, удачно „очстая достоинства процесса с особенностями фи-,злко-хж.!ии полимерны:: соединений, в ц^лом позволяет изготовлять отливки, к соответствии с современны»'" требсэаниг. т,

¡3 то кз EpeííH, как показал a¡»an¡n состояния использования пено-полкмерор в практика литья, несмотря на известные достоинства процесса, проблема применения ir; в настоящее время стала актуальной з силу прнч;л, основные из которых следующие:

- нестабильности процесса образования днтей.^сс форм по пе моделям из-за'несовершегства технологии изготовл.кия моделей, особенно ..рупногабаритиых с раз е й т ой разностенностьа;

~сто}шопть процесс"зв "даления пеномоделей иа литейных ферм при изготовлении отлие-ж; г>

- i \ ■

- отрицательное лтя :ке продуктов распада (деструкци:;) • структуры пеномоделей на фор!-.:рс ланье качз гва отл..еок (образуется множеств') дефектов лреиммцест-екьо углеродного прок^хоздешя4, ¡и состоя..ио экологической обстановки при реализации технологии;

- недостаточная техническая оскаленное.ь процесс?..

¡Кяогив исследователи Ю.А.Степанов, А.Р.Чуковский, Л,.'.'.>1ванова е ИЛ .Конашк-, тй.Ыудяк. О.И.й!и.;схий, Ь.О.Антипенко-, А..С Ни гник, ь.л.Гнатуш, Й.А.Пав"ом и др. все se считазт, что в основу техно-

Сущность и перспектива развития способа литья с использованном вспаивающихся поянмероь

По газифицируемым модели (лГы-процеоо)

гыпучил мач ерк&я

По растворяема.: моделям СдРы)

раогг.оритель—~ 'I фсрьхоболочка<__/\ Г.— /-/ ¿я.--

■пеномодзяь

Н— , расплав

щш

Ж ^

■{. I о

¡1

перспективная тахнолсия

ч.

логии г.¡:тья по пегэмсг'.елям з?лоиены такие закономерности процесса, которые на базе комплексных исследований мо.ут 'М»ть использованы для совершенствования данной технологии до \,рг. ня гарантированного изготовления качественных отливок. Вместе с тем, теоретические и экспериментальные кссдед< зания этого процесса слодились в основном к фрагментарному решения отдельных Бопросог: технологии, направленных преимущественно на разработку режимов формирования отди...ж в условиях напряженного газодинамического со..тоян..я сыпучей формы ЛГй-яроцесс как наиболее г аспроетр&не1.кый з мировой .„рантике вариант применения пенолодкмеров в технологии л..тьяч, создаваемого продуктами термичес: ой деструкции ьенополш.ера под воздействием ^теплоты расплава, и влияния продуктов распада на формировании ка-че^гвааотливок. Так, в работах В'.С Ыуляка, А. С.Литника :л др. до- . ст&точно полно приведена взаимосвязь Лакторов, регламентирующих прохождение слсяных газодинамических процессов в сыпучей форме с гааифгцируемой. модель», когд" при взаимодействии-еь с расплаЕ л образуется 1азовы! вазор сГ" (ряс.I), величина которого определяется по формуле:

где;а,т - коэффициенты 1-азоЕыделе 'ля; Т - полное время

заливки, коэффициент расхода., определяемый из условия' з-лиг -с

■ г 1 ■ 0 -г /

ки расплава, в-по-уа форму \гп - сечение пит ¿..гелей, м.

Гс юиоз давание в зазора сГ создает статическое' равновесие сыпучей стенки, чт", как вйднг из Ч), зависит от лнодества факторов, роль и влияние ряда которых ни всегда предается достаточной оценке и учету, и:&а чего на отливках образуется множественные дефекты, а ■ с ам процесс отличается зн'.ччтзльной нестабильностью, ьоэт'му для р аовкпения згфэктивноетк технологии з целом шобходгка совершенствовать ее с целью обеспеченна производства литье. д^алчй в есс"/-

1*.

ветстзки с современными тробовашими, что может быть достигнуто па основе кс./ллекслсго хюдхсда к исследовании процесса по вп№у технологическому циклу, начиная с изготовления литейных моде:;.ей из понолодимеров, создания о5ъемчо-заг*"нутой формы г.о таким мода-> лям до управления формированием качества отливок в напряжению; газодинамических условиях, причем па начальный критерии качества следует, очевидно, принять четкость конфигурации (т о чн о с м») о т л и в о к

Из анализа множества факторов (рис.2), определяющее фо^мипо-ван>;е этих критериез, Б1дно, что фактор выдержки пенс-полимера (модели) п^сяе тегг чеой обработки детерминистически влияет на такое формирование, остальные, названные субъективно-статическими - являются фиксирован»"-и аргументами качества. Так, ~*)бому заданному параметру субъективно-статического фактора ("СО"-фактора) соответствует достижимое в данных условиях качество отливки: выбрр«-ная парка иолкм.ра ч.?реа эффективность его деструкции влияет на конфигурацию отл-.вки, фракция пенопг.имс^а через насыпную массу т«*кже влияет на формирование этих качественных по к затзлей; ч-ц. точнее выполнена полость прессформы, тем точнее модель, а через нее и отливка и т., то есть достижимая в современных."слоьиях полнота показателей "(^"ч^акторов определяет качество конечного продукта технологии - отливки. При этом пенополимер как продукт ор~ нической химии испольруется на основе того положения, что к моменту его применения в нем должны быть згчехлены лабые (релаксационные) изменения как гаранта, с точки зрения химии, проховдеьия процессов, .связанных с использованием этого продукта в производстве.

Значит, пенополимер (лена :олистирол) в производстве литья используется с так о:.: стабилизированном (для полимеров дг основе стирол.. - стеклообразно.:) сосг эянии, которое и определяет эффективность процессов и «вленхй, происходящий при формировании' качества литья.

«гактори,,-. определяющие. конфигурацию и точность отливок

¿ракцнк пенопо-ли^тлрола, ш

йарка

полистирола

йракция

полистирола, мм

Подвспенив. .те полистирола, с

ч

Зндершса пено-полистирола. ч

Спекание моделей, глин

1 Спляв 1

: ндержка -.моделей, ч

Плотность моделей, кг/гС

Усадка. моделей, £

Точность моделей

Температура галивки, К

Насютая [ масса, кг/м^|

Точности прессформы

Способ заполнения прессформы п^нололг -стчрояом

-лХл-

Рис. Р.

К стеклообразному состогнию, как известно, п^нололистирол переходит из высокоэластического в период релаксационной'выдердхи после тепловой обраоог.и, то есть в период формирования его полимерной

с --

с-ругтуры (структурирования), которое не зависит от каких-.;иоо исходных условий. енопо лис гиро;., как и л:обой другой п^нополрмер, в стеклообразном оосюянии является устойчивым деструктивному гас-чад" (отсюда и трудности а тдале^.ии пеномодряей 1. , ;:итейных форм деструкцией); мс_счо предположить, что люоое состояние пенопо-.глера, отличное от стеклообразного, будет неустойчивым к распад, под действие!.' ; .е: -¡г^ сил и тем .в оольшей степени, блике полимер находится к началу существования его а шсокоала'-тическом состояние, то есть к началу релаксационного перехода в стеклообразное состояние. Цриродг о:ого явления состоит в тепловой предыстор л полимера, согласно которой с повш мяеи температуры среды повышается "покость линейной цепи макромолекул С домена), величин^- которой определяется:

и:

где (Ш<{ - средняя косинус угла отклонения блока (¿егмеЛга) молекул в реальной цепи при колебательном двуаа. лии. ■

Л 4 о

шаыаеане гиокости цепи приводит к измене' и» конформации доменов в пространств, их взаимодиффузии, что увеличивает ооьим (уменьшает плс.ноеть) полимера ьпло'.ь Дч. критических н&чен. Я, после че^о наступает распад 1дес„рук: ия) его структуры. Пенополимер в £Ъстоянии подкритичсског-'» зиа,,1.-ниг. Плотности используется в практике литья.

О^ало, взакмодиффу^ия доменов, а ^ледонител: до, изменение плотности (0С/;.ема) пенонолимера лр"исходит керавногерно в условиях статического '.лод давление., пара) его прогрева а авток-аьном ^Сазо- > во») режиме Согласно ккнхгической хеооии лсяьхштеАна - су-

о '

^.еегьуе! ьза..^ евнз.» характера -.иплойого воздействии на поля„ер с ьо его сзр.,«¿/¡/..рсьмх;'!

сз)

О I w í 4

где V доля кинетических единиц вещества! находящихся в возбун-

г-

денном состоянии, образующаяся за время тзпл'зого воз;' ;йстеия; "i)¿ - ,:.,оля генетических единиц равновесного состояния полимера.

Решая уравнена (3), устанавливаем, что с.'тцествует температурный инт .рвал 'J\j - Tj в раяоне температуры стеклован"я полимера Т перехода структуры его из равкозгеной (стеклообразной) в неравновесную (высокоэластичеисув):

X) при Т;> Tv: (Т >Т ) )) (Т) ч1(Х - ) и так как W^Cv т

»w с

(1 - текущая темчература теплового воздействия' , то V ('г) ■=&(! ), то сс.ь структура вещества находится в неравновесном состоянии;

¿) при Т< Tj: 1<ТС, тогра V (Т) « (Т0 '- 0,58и£) - состояние структуры равновесное.

•значит, при Т>*Т • (автоклавный Г '«им) неравкоресное сои.оя-. ние структуры полимера достигается при темн...атм-ре, пр^вщачзцеЯ Тс, то ест* при резком нагрев слои (от наружного к внутренним) погимера неодновременно приходит з неравновесное состояние и по-стому при прекращении прогрева полимера в нем фиксируется структура , характеризующаяся значительной'аномальностью (анизотропности).

С' увеличением коночных размеров полимера (до разменов литейных моделей) такая .^номрчьность структуры становится все более выраженной (подтверждено опытами), что является серь^зн \ пролятс*-' Еием к /зготозлонию мод"лей.с толщиной стенки более Ь мм и особенн-с ^..звитой разкостеь.остьл; -ром'? того, такая структура полимера, особенно гй:лс релаксационной выдермш^трудно поддается распаду, в продукт1» распада, среди которых Оольсоо но^ичестно йидкой фалы, отрш^тсльчо влияют на качество ыг.нчок ц уко.тогия окрузоищвй су„>ды.

16.

С другой -лороны, при ИД ->Т V (Т) -о 0 'Т->Т ,) образованно возоукденьых частиц б^дет происходить замедленно и , значит, образование неравновесного состояния стпуктуры бучет т^удьэ дости-ячшм. йз этого сле:дуот, что процесс превращения структуры полимера от слоя к слою будет ^анодершм, строение псчимер^. в итоге -однородным.

Это может бить достигну, з, если прогрев ;.оомира производить в услов. ях, когд." тепловая средь б"дет с равной икт«н-.яв-носгьо аодьодитъся к различным слс ал обрабатываемого аояимора (нллри»' р, в потоке теплоносителя). Ь это.- случае структурные превра^ели: в С - слей объема пог.ку.ера булут происходит» действием того мо количества тепла, что и для первого (наружного) с л е.. 'леиа подводи теплоносителя к полимеру н режиме потока ■ (нестационарный, "динамический" режим) приведена на оке. 3.

11отск теплоносителя (пара) вытесняет из среды тепловой обработки "балесааый" воздух, (он тормозит '.аплообмы) в автоклавном "статическом" оемиме), удаляет влагу и кондесат и непосредствеь-но воздействует на массу полимера. 1 -г

изаи :освязь панаме, .'ров, влия^цих к., кине^мку структу^рова--

О

ния полиме р. й в нестационарно;., рекмле ооогре а, установили теоретическим расчетом и достаточной точ"ость«, решив уравнение неста-ционе ной теплопрогэдности йурье: 0

¿я&Зчыь&рд. и,

О О ¿Т.Д. ~

где 'Цх б) - температура в данный „екущнл мо...ент в данной текущая точке; - коэффициенты температуропров:дности отеики, через .;*>то;у» тепг.о ¡•■ар.даотся пол «ер,/ и самого пс :имера. <

?&с«"П провели с 1.омои,ьк/ о!..а по алгоритму (рис. 4.".

' • ° о

^асч!. г'м ¿хтаномсно, чю счилаадьны'л р^йимок, при которое,

Нйс^лрл ни иЛрслОЛ< :'оУ» ДЛИТЕЛЬНОСТЬ Х1рОЦесг;иу С^'-СИЗЧ«:) лте.ч

Шепйобые уел<№ оаеканчя псиспо/чсви'рли&ях кобелей

„Статический- f ___

СЮзЗчХ и 1 v , „

s /1 n, j^f T pV

< X i t4< ii

Ib

ISw

,,AwaH'wecKUÙ oexubi'(Hchb}ú: cocoèj

r~

- - - vj

'-Ai. Зьход

л j -1 j ¡__

\t--f 4 'бозЗдх-го.яроЗо-

/ '^iCHHrrJ пар 4 (U 1Кон2енса?п •

Пер ;

Р.'С. X

г

Р- О ÖK 'Па

-t.

Ib.

С /.'сгчало )

/ ßi' OA-It: ; Qj ; С,д ; AX< _~ i

T

ГСлг - /ti /CCfg -¿aj

ЛХг = лл, VcrT.a.

R,z = л;<<2/.Л/г

X

"Vn ' ■

= ¿g&TTj

f/. =/<-■» í I

' T(X* 1,K¡~ ( Tnpeá Тлосл "

I Tfi»/, л ) = (Я, -r-W, Tñ)/c¿< * R2) j-

/Ibiaofi <a,2-.АХп-.ьТ; r(i.K)Q**í.t),Тщ&СГ? ( конец' )

Рис. 4

условия для разномерного ппогрева полимера по леем "го объеме, является непрерывно движущийся поток теп-окосмулг со средней температурой порядка 37э___37' К. Б та.;ом режиме лсследован гроцесс изготовления литеГлЫх медзлей из пенополистирола, а резуг%татс чего установлено, что при едином времени спекания гранул его в металлических прессформах, равном в средне:.'.12...2у млн, возможно изготовление моделей изотропного строения любой (практически неограниченной) комсн"иатур1. независимо от сложности их, габарктог, массы и металлоемкости применяемых псоссфсрм и любой :ix совокупности (а.с.527<;42), л также рода, сзойств и назначения „спениваючихся по-дум21 зв при почти стабильности процесса (подтервдено многочисленными опытами и освоением .ехнологии в производстве).

С-применеу:ек розработг,тного .пособа изготовления изотропных по строешп моделей скорость распада -ояикера в литейной форме увеличена в 3 ..4 раза в сравнении с базовым процессом и эсе же остается нигкой д.п повышения эффективности использования лекопол.-ме-рзв э практике литья. G учетом- высказанного ранее предположения, что любое состояько структур" полимера, отличное от стеклообоа^яот го, менее устойчивое к распадуj установили взаимосвязь переменного строения яеногрлимера, формиругдегося з период релаксационной еы-дэраки посл^ тепловой обр'ботк:: ( L р), с интенсивностью его распада (рис.5). Кривая с.:оростл распзда^как видно на рис.!?, носит , ' г

сложный характер. Участок AbU указывает на макаи<.:альнуо скорость распада пенопо.тимера, особенна в первые 4 часа *линия А»}. ¿то связано, во-первых, с теь:, что^а начальный'пс ле тепловой обработк : мох^нт (особенно при L l) структура полимера находится в зулерэластич-ном состоянии, когда тепловая подвижность килсгсудяркы звеньев мак-с^.мальнгт, связи между ними ослаблены и дестругент (е <пкт>. - ра-

стяорятеяы интенсивно их рчарллае". Ьо-этсрых, в :'е":ек з указанного времени (участок АЬ'1 в ячейка: г; снул имеется определенное рагрл^.о-иие, ¿ыззянкое :чЛ!денсягней_пароз изопентаиа при охлаждении пека-

Аина^ка ра2Пзда ^нополи.ера в завяск««** от вРз,Р,у его йчдерщ.л после тепловой оОработо.

5030 Ï—

is го гь jo Время Выдержкиt час

Рис. &

Jíx.

- лолк&'ера; oac иааке способствует тонинковэнжи растворителл :¡ объем пенакози^ора, яиляотск допэлптельнкм фактором усилен.::."; д::: -фузгоиных процессов !, в ;оги, /с.соренг л его распада.

Последуащее относи'. :льчо длительное сохранение высокой ивг.:.-сиеност" распада пенсполимера (до £ н, равного 14-16 час) на участке лЬС соответствует сохранили» устойчивости интенсивного Диххения ¡¿олекулярн:^ звеньев, благодаря действия скрытой теплоты стеклования пслймо^я при образовании юкаяьних ^олимеркых узле;: - центров фэрчироякаьн стеклообразной структура в nep;Ç; рзлакса-циеннего f/ерчходч полимера /.l tuai :coo-î3cts. ..еского состояния а стеклообразное (для полистирола з интеЪолв 0-1'-» час).

'1дльней~зе снижение скорость распа^ч.ч. полимера (на участ!:«.. CU) связано с лавинообразным образование:-: полимерных узлов а ог стг.уп-туре - прочных. С: -хзей roxçy звеньями и переходом ее б стеклообразно j '.¿стояние, который завершается практически через £0—.'¿4 • с (у:а-сток , риаоД дЫ). Такой характер изменен,'я р.' wça полимера сопровождается изменением вида его стмрольиой основу: от матово- расплывчатой (ьысокоолас.лчеикое сгстоякие) до «рко-бдеетящих очертаний и газового состояния ячеек: от разряжзния (.темный фон) до газовой наполненности (светлый фон ячеек).

Б резудьтате пройденных .'ее" '».до вант Ч установлено, что в рэ-даксагцпнгм;. периид, рьяный U-Iô час с момента тепловой обработ:: : полимера интенсивность его распада в среднем и 6У-70 раз преИсходит таксьу» для полимера, «¡эдарканно1 о болео .-4 ча> ("о ре xsou-д?д-'.!И аиторатуры). ^стакомяи корроянцяош/ы связь иоуду .штеисиг иг г*из pt-cпэда пенегчллмера а рядом техно»* эгичоских ¿рамотров Процесса;

\/р » - о oi4o'¿ 3 + ü.uib/j.' - р , U)

■ о .г

где V - oKop'jcvi 'uci;;si;a r..jifC!;o.:;i!...г/мин; i „ - rac¡ , ьы-

та,К; Р - плотность моделей, кг/м^.

Уравнение (&) адекватно при Б,¿-ном уровне значимости и. монет 6ы!Ъ при-'ят;. "для оценки интенсивности процесса распада пено-полимера и для определения наиболее эффективных рсотмо- удален;:! моделей ид лгтейных форм. . с

Из уравнения (Ь) следует, что с уменьшением увелич-ваат-ся Ур» что мокет служит» предпосылкой дтя исгол-.зозания пеноко-делей для лргчзводствр отливок непосредственно после тепыгой обработки по;...мера( свежих" моделей) ьозмохность применения ?све~ ких" мо,"зл"й в прутике литья как фактора :. эвшения эффективности технологии подтерждена-такке достаточной мехенической прочностью цатериэ~& моделей: &21& в течение час после

их изготовления (и,о4о Ша - после ХА. '.ас сыдер .ки) и практической неизменностью линейных paзмepoJ образцов моделей три выдержке их в тот не период.

На осноь полученных результатов разработала концепция совершенствования технологии литья с применением вспенивающихся п>-..имеров, основными положениями которей являвтея (новый направления).:

- ос;-честьление фо^'.оос^взозглия я: лейных моделей >¡3 ленопо-лииеров лг'юго рода, свойств л назначения (предпочтительно отечественной сырьевой Сазы) в ностационаоной тепловой среде ("динамически/1" режим); 0

- ксьопьзоваш..! метелей чз пенополимеров в практике °штья

в период существования с :руктуры полик_ра в высокоэластическом со-

стоу и;', когда осуществляется сверхбыстрый ее £ 1спад (деструкция,) >

тс ость не позднее ¿^...х^ час г момента изготовления моделей.

4.' полосе«ий разработш1*">й концепции определены условия о

повы^г ькн качества отл»-. -ок л пре у;е всего четкости их ¡"И.фигура-

о

ции, фор;ипук;еЯсд в литейной фор:.;« при ¿и&лнени;-. ее расыааом.

¿ак, кссло,^аио и /оог&". <че:;ким расчетов уьтановгзно ул\ч^екле..

о ^ о

«япол^коао:7* он' -илнем сыпучей фсз'.ъ с гизи^и^урмой кодам ь

новых условия.., ревиа (с томо-зьа о&И) дифференциальное ур«^неи;:о процесса охлаждения потока перегретого расплава а каналах форма:

откуда

\!Г [Тзил-Тл ]

1о - 2В&* т^Гсф Ктзал ' {/}

*дз Еа ~ путь расял:.за, м; Ца - средгяя скорост' погона, м/с;

П г-)

.'Хо - приведенный размер данного г'элала, м; С/ - теплоемкость рао ¿э

спчава, рхДкг.Н); плотпсть-расплав?, кг/м ; кое№! ци;нт тепловой ак.чум}ляции материала формч, в?.сх^/(:л^-К); ¿3: ~ теплоемкость нагреваемого слоя, /Скг.К) ^ у?,- плотность наггл--саемого вещества, кг/м^; '•^алДд^Дф ~ температура '„оливки, начала крии .'аллмш'чи и формы, л.

Установлена, ю-первых, достаточная сходимость опытных я расчетных данных по определенна стел .ни залолняемости расплавом фор мы в сравниваемых ¿слоеиях^ во-вторых» даже при повышенной кажущейся плотности моделей (40...45 кг/м ) и ¿„=1,оча- залояняемссть )фермы (Еранньт наследуемых усл^ви незнач тельно (34» мм) отличается-от заполняв юсти расплавом полой формы - ЗС2 м-Чсрз низ значения из трс с опытов), ^яина заполненной части проб!- по -ази фицируемой модели той же ; ютности но выдержанной более 24 час, равна в среднем 246 мм. с?гч свидетельствует о том, что заполняе-мссть формы расплавом в равных исходных условиях при использовании пеномоделей пс новой концепции з среднем на 30..'.31. вы^е, чем в базовом ДГм-проце се. Связано ото, очевидно, с-тем, что на газификация пенополимера "с- J.жиx" моделей расходуется меньшее ::о-

г.ичестго тепла, чем выдержанных оолее ¿4 час. На основ-; анализа о

,'„и нам и к <1 потерь т.зплоты чдсплагом на дог.трухцио гч.чсполицсра (пе-нопол?1с1И( ол?.) с течением иремелч с мсчента изготовления водолей л с исполэзоьэнагм ^равивйи.ч;

О - ' £ we 'Р.че г ¡л '

где c,.a- удояьнач тог. ^ссмхрсть "бтад; i при, данной тт-'-перглуре, P, Ayx.à) ;уС ..с- пиотг.ость металла, кг/м15; iiß- газопроницаемость форноео Jioro маторлата, ед,

у s' ^поняли что sí'i-vi^irf- тепловых потерь на досгрухиде пвииодолй, jj. '.ер^а-чшл coica Ü4 tóc, равная порядна ¿34JO ^Укг, а со;.дне.» ив ¡¡si,..C)¿ бслыаа, чгл "er ¿оденя; ^¿/w ярй ввдерхсз ое ьз (íczee ца^ с хрпгнта кзх-отогхепкя, хлр-ixïQ •

узь.0кечня потерь уипса слогзш ■ и полностью итетиегстяузт jya-irssse распада структуры прнгта.л^сра в пдакод ех-о рзлгксац"0шюго nsp¿-хо; а из EUooKoy=RCT..*atoro состояния гтекзэобразипе,1рпс.5), че» опрьдвыеиа аоаа: •оы.язь ыад>те"«4Ич:,сього c¡J|SKía деструкции п*«о-пол'-^ера с состоянием его структуры: -;еи полиас-р к нгчелу

иыдор-чки после тепловой обработки (высо::оилс.ст;:чес!;оэ состояние), теь' цекьаа уасхоч tejaa га его де~трукцха (при 4¿ ,-»• »6 час расход теплота на дострукциа i ¿г пе^сполнс'. кроле. составляет порока i^sjvx)

Исход.", из iíseücvho^o положения, что теплота pacn;;.sa pacr¿>-rjc7ся при деструкции секополнуврг на ггзгфшедг зздкой £сзг продуктов деструхщм;, пуе«лолоа>«т', что s ноьшс условиях нсподьзоьа-

иия пенополигхсроа ое обсглуетск значительно какьг.о нив :.ообце iw * о

образуется при С ^ v. час» w¿ к способствует повшачьо '.¿ормоза-аэодгдесск/ л d.h.-u-iv, noaiüeict- четкости к оло~кости кондктура-и:",; oisiiroí, ¿.ас:.крвша íü: rßsüj./.tho. о д;:гпазсна. <jtc было под-° т зр^ьио посла■•узциуи млогопиезепшад emwwa к внедрением тех-í:oлогин в производств,,, lipa сто:; доХекгоь го^ор,скости углеродного нремсло^^'-' ка с-гквкьл, кз яег^о-уг'ередиеуых сплело» pnasv«->ге.л;я ire ог.н<фу.а>до оорчбаг^асмсс-.ь а.- б»*зка 1С етлиьзсси, язго-

«, ïw.-jva зз í> jubio-.^ïV'HV nia aop-wt'x, ад о r yer

О

о незначительном нас:лцекии геталла отливок уг;нродом в! новыу условия:'.. ото устаноЕ ии химическим анализом распределения углерода в объеме отгньки (сталь '-¿ил); содержите уг^ер^да в поверхностном слс . зсего на и',03., превышает исходное (структура ферритно-

перяитнаг> против 0,1и...0,1'ф - во базовому .Ш^-процессу» что хе подтверждает высказанное предположение о минимальном количестве лидкой фг-зы з продуктах деструкции пекополкмера "сзезих" моделей, исходя из того, что н"уг.герошванпо поверхности отливок про"сходит при втсрижой гззификацми ¡»/дкой фазы продуктов распада пс'лкмепа. Наконец, этс является важным фактором улучшения э..ологячеекой чи-стот!' процесса лить., по газифицируемым моделям на основании того .^положения, что выделение в гтко :феру вредных веществ происходит тамге при вторичной газификации пе'ополкмера.

По стоуктурз металла, количеству и характеру распределения неметаллических ьклвч'.ний отливки в нозьк условиях незначительно от-кичаа'.ся от литья а пгсчано-' линистые формы; гаэонаоы^енность металла примерно а раза киле, чзм по базовой техно; .21 ли, хотя и несколько вьае, чем «ри литье в пес.чано-глинистт, формы.

Пи чистоте поверхности, однако,' отлиыки з к^еых условиях значительно усауп*ыт "базовым' : гл/бина пропитки металло: формы со-ставля^т погадса 1.57...X Ь1 мм против по базсаой

технологии. Очевидно, отсутствие- (ил^^незначител^ноз количество) гадкой фазы в прсдкта. дс трукции пенопзяимора а новых, условиях компенсируется увеличением .'азового давления - заборе между мзтат-леи к моделью, которое напгавл^но'в :тороиу сыпуйгс мате/кале, форм*: и является важным фактором усиления пропитки, кек это лидно из ура^н«,ния: '

Р ~ п г,■>Л2 Рт-! Тзал-Ъ С! сГ •

"/ -ри<¿ '7'ЖГр ' * 7е 7

а уравнении (9) р' - давление галоз- в позоре, которое в новы::

условиях приобретаем решающее значение для образования ка отливкам; значительного механического пригара, что несовместимо с цеяья. настоящей работы.

Применение известных протикогригячнкх покрытий для газифицируемых моделей (лучлее из них - «а основа порошкообразного игек-оо-коэунда) несколько снижало прогл.тку, что было» однако, недоста-точньм в соответствии с требованиями к точному литко,

¿> работе лсследовали возможность исклдч ни? пропитки та счет возможно полней изоляц^ расплава от формовочного наполнителя нанесением на .:одель непроницаемо?- покрытия, например, на жидком стекле, что имеете ^гем на>:од;..'Ся в прямом противоречии с требованием отвода из полости форь^' ботьшсго количества газообразных проектов термической деструкции лекололимера. ¿то противоречие было в работе разрешено созданием в форме одновекторного направления газового потока . .анеезкием это. о локрытия на модель фрагментарно, тс есть на отдельи_е участки ее повеял ост 5 в зависимости от пркори-тетнго назначения дачной отливки. В -ашк услови~х нормальная фильтрация продуктов деструкции осуществляется в сторону формы, противоположную окрашенной поверхности, что но препятствус-а заполнению формы расплавом, чистота же поверхности отливки с примечанием такого покрытая (имеется рецепт л методика нанесения) доведена до уровня лш-процесса; глубина пропитки по окрше.шод поверхностям составляет и.о3...и,05 мм (шероховатость .','¿,€>...'¿¿,2 . Хкманализом установлено также полное устранение пауглерокиврния металла отливок по окрашенным поверхностям, что позволило решить одну чз проблем литья по газифицируемым моделям / обрабатываемость отливок из железоуглеродистых сплавов.

достигнутые кезду тем на данном отапе результаты применения пенололимсфов в технологии точного литья не полностью удовлетвори-;асгоящик и особенно перспективным потребностям развития алтей,-

нсгг производства. Используя особенности испольаовг чия шенополи-меров пс новой концепции, разработали услогия управления ^жированием качества металла этл»зок за счет введения з расплав четэгз • газифицируем^j моде.*.. металлических добавок (вариант суспензионого литье)-» ."авнозоское количество ьводашх добавок для данных термодинамических условий определили по формуле;

qf _ bjft-v -п +Сч(т„-Ъ)]-т* -С„ ~Тл) ии) 'Х "х (т, -Тх)

где C¡> м - масса металла, кг; ¿t,~ скры- ая теплота плавления ме .алла, ('жАг; /I - количество твердой г^азы в расплаве, кг; Си - теплоемкость металла, дх/Ur.K); ^M»'-l-o.'i'¡1Cn»"in,*x ~ гекпеРатУ?а соответственно заливки, качала кристаллизации, испарения пенополи-стирола, окружающей среды i вводимых добавок, К; Пг,~ масса полимера, кг; Оп~ теплоемкость полимера, .фсЛкг.Н); /<х-..теплота нлАзления добавок, дж/кг.

Термографичвскке исследования затвердевания стали Р1ь;|.(объект а исследований) при введении в ее расплав ргвнозесного количества (ü,7...Q,6%) ванадия - "родственного" элемента к оа.овгому м^тшшу, ^существенное о заглаживающего зффекта добавок не пока--али., однаico рентгеноструктурным анализа л определено образование

■ новой (избыточной) структурной фазы - карбида ванадия, которой

о

своим присутствии видоизменил основной карбид быстрорежущей а-лч Я?л'//3Гс уменьшением объема карбидной фазы в среднем в 5 раз. G помочью многокагальной устс юв:«: - рентгенофлуорзспентногз квантометра APS-72ÜÜI» установили, что ванадий э объеме металла распределен достаточно равномерно, что в конечном итоге улучлило структурное строение литсЛсталп и соответственно повысил> гроч--ноптше показатели металла в среднем на и улучило в

'¿...'¿.о раза служебные свойства л>.ткх изделий ~ спиральных сверл

¿о,

•5ояьаого диг^етра. Аналогичные роедяотехы получена также при введении "родственных" добааок в равновесном количестве в другие же-, лезоуглеродистые и цветные сплавы,,

С применением пеномоделей по ноео" концепции в традиционном» Л£.-1~пргцессе вместо выплавляемых достигнуто повышение точности с-яииск б среднем на 1...2 класса л расширение (практически неогра-иичено) их габаритного и весового диапазона. Для этой цели использовали пенсмодел. повышенно.'' до 50...55 кг/м^ гх-куцейся плотности, на которые наносили 5-у. слойную огнеупорную оболочку на жидком стекле с т-ким расчетом, чтобы /далить из лее модель, например, растворением не позднее Ы...12 час после ее изготовления (по новой концепции). Так как оболочки на жидком стекле по прочности уступает зтилсиликатным (этилсиликат в 1сачестве связующего не может быть применим ввиду длительности процесса изготовления оболочек, несовмест; ^ой с подояенг т.. новой концепции использования пеноколимероЕ в .'ехкологик точного тчтьг), прочность их повысили практически до уровня этилсиликатных применением гчдкого стекла, приготовленного пс разработанному новому технологическому регламенту (качественные показатели стекла улучшены на 26....305?). а'"ак-•&& осуществлением химизма твердения слоев оболочковой формы в "сухом" отЕердителе в таких условиях, когда из оболочки практически полностью выводится р^уокись натрия - причина нг'зкой прочности оболочек в традиционном процессе, ^rfui мерами прочность "орм на жидком стекле увеличена до 3,2...3,5 Ша (3,7...3,Ь - на ьх'иииси-ликате). итли^-си, в том числе крупноразмерные, полученные в таких формах, имели шероховатость п^ря^к- 24,§ мкм (24,2 - в этилсиликат-нь.х), повышение их точности на Î...2 класса установлено ьа реальных ;

к

от ивках - шарошках 16 (масса 24 кг каждая) бурового долота, изготовленных в условиях Сарапудьсхого (Удмуртия) мяшзаьода. 1акое ло-гти дие точности литых шарошек повысило слукебные^свойстза бурового икст[ м^нт". а раза. '

В связи о удалением моделей из оболочксгых форм растворением с использованием органических растворителей выбраны наиболее безопасный и безвредные из ни.; дека-:ип (те?_-алин)с Л/Д до 100 мг/л, а также на оснсое дополненной концепции об упругости паров над физ: -ческой смесью несмешиваащихся жидкостей разработана к реализована система мер дл.. регенерации отработанного растворителя к обеспечения эг">логическоы баланса с охрукаои;ей средой.

На основе получен.шх результатов т.еретически: и экспериментальных исследований, опыта освоения разработанных направлений применения вспенивающихся полимечоз р работе '"формулированы основ- :е положения нового технологического регламента изготовлен-я точных отливок широгой номенклатуры по п-номоделям в новых условиях, разработана методика реализации технологи, и контроля процесса со: -дены основные -.иды нового технологического оборудования и устройств, применяемых на отдельных этапах производства отливок.

Освоение и гнедрение результатов работы на множестве предпр: -' тий Украины и стран СНГ показало практическую ценность разработок в

технологическом, эксплуатационном и экологическом а дне со значительным зконс.лческим эффектом от внесения технологии в произведете; порядка 12...а5 млн крб.в ценгх на 1.07.94 г.

Лолученпые в раборезультаты нашли приме.¡ение, кроме машиностроения для изгоювленчя машиноте^лической продукции, в производстве биметаллических и композитных (с дифференцированными свойствами литых деталей, деталей ремонтного наэначени;- широкой номенклатуры, а такле для изготовления отливок художественного и »велярного назначения, упаковочной тары, отзечалцей любым требованиям, отдельных видов меоел*; и товаров народноп потребления; пр<£юяе* I и '"недрены з -ронзБОдетво новые режимы приготовления Царки) аысококчч«-ственносо чеидхого стекла для прогымлгжпэге и быте ого лр'.;м„'нен''я, что сввдетальстьует о »ахном народнохозяйственном с гачени*. выполненных рьзриооюк. э * -

I.Одним из решений актуальной г"»обаеш расширена производства литой малш:ите/.!-ичаской продукции в '"оответстг :гл с возросшими т^ебпаниями со налыю-охономического (рыночный спрос/, техническое о •л научного характера может быть, например, применение в технологии литья вспенивакцихся полимеров в новых, более аффективных уело'.лях ■к чсользовения.

2.На основе анализа диффузионных, прокв'ений г пеноподимерг при тепловой его обработке разработан. новые условия формирования из нет) модегей Ьирокой номенклатура г нестационарной те- .

пловой среде ('динамический" режим) при. едкие 1 продолжительнее л процесса (±6...20 мин грн температуре теплоносителя порядка о?о К) независ от. гаоаритоа моделей, металлоемкости и сложностч приме-ценяемкх прессформ и и., совокупности в данном цикле, рода, свойств и назначения пенополимера (реализовано по патентам России ¿<¿7242 и 996иб6).

3.Раскрьто явление сверхбыстрого распада структуры пенополимера в период существования ее в вы.окозластическом состоян и и на зтой основе обосновано применение пеномодел^Й в технологии литья

о

не г.озднее .O...i2 час с момента их изготовлеш.л г.ак важнейшего

фактора ооеспечеьия ускоренной деструкцлч полимера в литейной фор^е

под деис.^ием внелнлх иил и, след0ьа.ель"0, пови.иения качества от-о

о

лиаО). я объективности нро^водетиа.

4.Ноьые уйювия направления) использования пенополкмеров в практик« .'.ии i I« сравнении с оазерш J!r,ui~npQu,ecco*i) ре&якэочам" ь попиаснии заявляемоети литейной ¿ормы расплавом ..а 25. устранении opi. ;кн о^рази'-ания дефектов по^ерхкости от л. ¿о к углерод-.кого прорехе цениь, значительном уменьшении \и пределе до нуля) на-uiiieHKH ко: или угл>..рс„ом, раси^снин га'.ипитн^го диапазона отливок и ао:-ио.'ин« ic. гсчко;?й üi с«м; применен.".-i цса-клсй г.о.^еиксч

\ с* -

/ii' ».roit'.n.

о„Ооеспе' Э"о улучшение качества поверхности отливок д.. уровня ЛЬм-процесса с применением разработанного противопригарного покрытия на яидком стекле, наносимого на газифицируемую модель и ирзд-о^вращаочегс проникновение рас^лавя в сыпучий наполнитель формы.

б.Установлено повышение в среднем а 1...2 класса точности о.ливок, в том числе крупноразмерны. , при использовании з новых

. о

условия:, пенс юделей '»плотностью до 50...55 кг. ¡г) з ЛВМ-пгоцоссе, „ совершенсть'оьанном пгчменение;* в качестве связующего оболочковой формы жидкого стекла, приготовленного по новому технологическому регламенту (качественные показатели "нового" стекла улучшены на ,п но а ого хк 'лзма твердания форм в сухом отвердителе. V.Определена возможность упр-вленпя структурированием металла за счет более эффективного усвоения металлических добавок, вводимых в растлав в равновесных количес-вах через газифицируемую модель в новых услозиях использования иенополимеров, склонных к образовании в сплаве новых (избыточных) сруктуркых фаз, ч^о позволило а ' среднем повысить прчно&гь металла на Зъ...Зо"/о, улучи'.-.-ь служебные свойства л,.гых деталей е ¡¿...о раз.

•г {;. Усовершенствованный на и аз; созданнъс новых напр злений использования вспенивающихся полимерна технологичес1...й тегла- энт изготовления точках литых деталей совместно с со?данным к\мпл хсо..

и

специализированныг устройств и оборудования реализован и освоен в производственных условиях .лда отраслей народного хозяйства со значительным экономическим эффектом: порядка 1!е..п5 млн крб ценах на 1.1/7.94 г.

Зк.

Основное содержание диссертационной работы опусликоЕ'лно в одедуацил работах:

х.кандрик ч., 11'упедеш<и Н.Й., шеховцова Ji.ü. Опоссо фсрмова-нич моделей в тепловом потоке // Литье по газифицируем^* моделям. Кйев: РдсНхД. C.iü6-i29.

о

'¿. Мандрик К,А., хупчиенко Ь.И. Инструментальное литье по газифицируемым моделям // Литейное ~роиз.юдство. 1974. К). C.Li.

3.Ыандрик ч., 'Гупчи^нко Ь.И., Духовченко ¿.И, Акаяитич ское исследование нестационарных процессов // Теплофизика технологических ыроцессог. ''Чакент: ¿'¿¡А. о.¿7-29г

4,Цандрик "'..А., 'Гупчиенко ¿.И. Опыт литья буровых шарошек по растворяемы" моделям J] питейное производство. I97b. Jr3. С.40.

Ь.манчрик Е.А., Зубов Ti.A., Туачиенко Ü.M. Спор об-изготовления моделей из пенслолистирола ПиЬ-А // Лит^.е по газифицируемым моделям.'Киев; мСд. 1975. С.133-135.

öli.iat^apuK ¿¡.. i'jлчиекко В.И. йидрекче технологии и механизации йитьд по растворяемым моделям.// Известия вузоь: машиностроение. 197L. акз. 0.5о. (

7.хупчиенко Ь.И., ¿1анд^их ГА. Изготовление'крупных точннх отливок по растворяемым модели у 1 Литейное производство. ¿9öi. ь-Q. ' C.j.4.

о.Тут'чиенко ь.Л., гчаьдрнк ¿.А. лпана^енко г..П. Оояершенствова-

о

й'з метода ч очного лип л по растворяемым аеноплостироловым м.сцелям // ирогрессиьныр, метода получения отливок. Горький: ГШ. i9d3. 0.36. й.Г.-боаЯ.Л., кикяухии Д.а., Сандрик-'i.A. Ыдшмв кодифициру-

г

¿.цил микрохолодильникь j на с трукиур у и свойства литого режуи,зго мисюуыента //."юогрессгчну процессы литьл. Донецк: ДЛИ. ¿9о1. С.¿а.»

iv.h'ceiOfVK ¡i.A., ¿voo: .i.A., АРчсрик E.h. экономическая гффек---.пькосгь применг-ни)' порошкообразных ^егкр>-х;ихО)лементоз при лтьс г ?

г.и.амзAhjXdu //i.po: ре процессы латья. донецк: хУо . С.

,Ii.3yöo3 Л.Л., Сандрик U.A. Инструментальное г :тье по пенопо-стироловьи моделлп //Прогрессивная технология лчтья. Краматорск: НИЙТшаш. IZöO. C.xd. , '

12.йванс: ä.i., йандрик К.А., Зубов Л.А. Опыт суспензионного литья ар..атуры // Лктейное производство. ¿974. А'<й. С.28-29.

¿3.Зубов Л.А., кандрик S.A., 'Гупчкенко В. И. Литье инструмента по пеномоделям с. кин^охоло,"тониками // Литейное производстве. х974. С. 12.

л4.1/лндрнк ¿.Д., Зубоо A.A., Т'упчиенко Б.И. Суспензионное литье быстроронуцей стали // литейное производство. 0.У74 if. С.21 ^З.Ландрик ¿.А., '¿уичиенко B.w. Влияние пенопоаистирола с фер-лродобавкзми на литейные свойства сплавов // Литье по газифицируемым моделям. Киев: РДсК>11. х97Я. С.23.

^б.Гех В.il., 1дандрик iä.A., 1дироь:шко C.B. Организация центра-гизованнигч проиводства сборгак резцов MiOl по пеномоделям для тя- .

Г Ï

лгелых тлкарньзг станков // надежность режущего инструмента. Донецк: ' да. 19d4. Li.14-15. i.

17. Ковалев В.й. Тупчиенко В.Й., i/еидрик Е.л. ¿'одифицирумее

счяэуш>ее на жидком гте.;ле для" изготовления дитейных форм // 1'ех-

с

нология и оргенизация ./гольного машиностроения. Донец-: /]ДИ.:.Уъ6. С.5 xJ. Велкик ш.^.,'¿лс.:ин И.Е., Мандрик E.À. Исследование,проч- о.

ности металла по пеномоделяы при двухосное. "агр>.генном гостояния

с

деталей // Проблемы прочности. Л.: ЛДКхП. x^äo. ямо. 0.16. .

1У. йакдрик ¿S.A., 1упчаенко В. И. fioEhsiehiie качества инструг эта из Ьцс трорекуще- с гаги // гехколо'ги:. и орх'акиза^ия производства, а.:, ••¿алиноетроение, лУоо, ¡«¿.и. С.З.

¿ю.Велики ¡¿аядоик ¿.А., Тудчиенко В.л. Прс тность металл"

по пеномоделям с поверхностным упрочнением .// iipoÖJieü» прочности. Л.:

с

ji/iHill. Ji-4.ii.. о.ЯП.

2х.ъежхин ii.a., МЭЛДрИЕ ¿.Л., 0Л0ХИН /¡.Е, Прочность утгадла от-

лизок из стали по леномодёилм л Лы1--процессу // Литейное производство. а907. й*±. 0.14-iO. • ;

1лакдр!"к Е.А., XynmiQHKQ J3.il.., Сафронсв Л.А. Изготовление моделей из пенополистирода // хехкпяогиг и организация производства?, al.: ь!ашигостроение. ¿968. fr4. G.

¡¿З.мандрик К.А., 'гупчиенко Б.И. Изготовление моделей из пено-пояистирояа б пористых г.рессформах // Литейное производство. i9öü. <V5. С.хЗ.

24.Меидрик К.А. Способ изготовления пексмодезей в прессформах-с пориспаш стенками // материала Всесоюзное конференции. Донецк: дДИ. i9o9. о.7~о.

25.«1андрих 'i.n., хугчиекчо u.U., Рыоалко ¿.ь. Опосчбы до видения качества огнеупорных ободочек на цадсом стекле // глатериалы научно-технической конференции. Горький; ГШ. i9d9. 'J.d.

26.Сандрик ь.А. Противопожарное непроницаемое иОКрЫТИ& для азифицируемых моделей // Прогрессивна способы литья. Одесса: 011У.

j.994. L.i9.

":7.Мандри:< ü.A. Условия сверхбыстрого удаления аеиомоделей- и? литейной формы //хам же. С.24. ,0.

2<J.Патент России. frö^7242. М Кл^ В 22 7/и2. Способ изготовления моделей из пенопслмсп-рола. .¡'¿андрик Е.А.. 'Гупчиенко В. И., Зубоз Л.А. , Опубл. üö.C'9.76. Открыт зя, Изобретения. £-33.

29. Патент России. >996о57. Ы К:3 3 22 С 7/ü2. Устройство для изготовления моделей иг г.енополистирола методом теплового удара, ¿¿андрик ¿.А. Orvc-л. iö.u2.ö3.' Открытия, йзобретенчя. Аю.

Анотац^я ■ 1

¿азядри/ и.а. Новх налрямки в технологах точного лцттА з в;ки-ванчям полхмеихв, цо спашшться.

даояртацАЯ на здобугтя вченого ступени доктора технхчних наук &а фзхом u6.x6.u4 - яиварне зиробництво, Донбаська дор.*. мыаинобуд. академхЯ; Краматорсьх, Рукопис.

Захкщаеться 27 нчухових роб!т та два иатенти Рос11., я"1 м1стять

у собА комплекс теоретична. дсслхджень цроцееу лкття ь вживаниям по-

яхмерхв, що оп !нэються, починаючи з формуьакня з .¡их ливарних моделей до впливу умор процзсу на я.с^оть зилмвказ та зфективн!сть ви-

рооництза, а такоя результаты експериментальних досзида-знь, 'лкх тд-тзррднують теорет!.чнх розробги. Створен1 нова Умови (няпрямки) бх-ьи ¿фиктивного використакна полхмерХв, ¡до опХнзлться з техпологХх лнт-тя, яка полягаить з формувакн! з полХмерХв усякого роду, властиво-стей та призначення ливарних моделей ш;рокоА номега. ттури в у стационарному середсзшц теплоти та ьикорист&ннх таких моделей в прак- • тица лит7я не п!з«иш^ 1и. ..12 годин пхсля 1х Бисотовдемя, колм структура полАмеру, яка перебрав в цей перход у високэеласт^чному-станх, надиридко ро^падает] ся тд дхеа зовнашнХх сил. че дозволило ьначно розширити габаритний Дхапазон биливкав пхдзищоно! а серед-ньому на а...2 класи точн^ста, падвщчти мхцнасть мчтаду та служ-бов! властивостА виливкав, спростити технолог!» ах виробництва"та зкачно'зкизити собхвартхсть лрецукцП^-.

¿ШОХАТ^СШ

iiandr><c ic.A. Xievv Manufacturing coaditione for competitive oastinj with the в,е of foanpr.g polymers.

The dissertation Iv presented, for the competition to gain the leprae i degree o"" Doctcr in Technical sciences on speciality 05.16.U4 -'Poundry Product'' on, Institute of Gasting Problems; Academy of Sciences, Ukraine, Ki«v, 1995-

Proe nted 27 scientific publications and 2 author's certificates Ь» defended that contain complex theoretic ll research in easbing process with the ''se of fo"tning polymers, particularly at the s^age of the forna.tj.or of шо'е1з which define both the quality of casting and production <■ ffectivenegi, a„ well as the results of experimental researc'. i.or._'i~iaed by theoretical developments- T-n the presented ' vjork v;e eatablirhed basic law-governed optiiaiz>\tion procjsseu of ыа-

wide-spread no„encltu are ruodels, developed physical and nathe-' nati'-al models for polyber heatir g under -'^-.-stationary thernal refine bei g realized into tile concept of perfection of found :y technology that sets „. determining independence of the proceas on the sort, ptofirtija and designation .f the above ¡jolymers- We've create! ne'v woy.s for manufacturing of foan:ing models, j;ew condi tior'3 for their removing i'rou th-j foundry forus that served as the 'oasis to d^-ternine four.dr.' fceeViaologic^l parameters that permit то simplify the iroce io i'self (as coapared to the baaxc technology). It aj so enables to cnhui'ce the castings e.ccuxec.-j within 1-2 gradeto enlarge castings •.vith no ..imitation, to increase ¡ret.^l durability by 30-per isnl >a well "5 service or funetic.ial properties of castings by 2-u tiaee, to improve e;.olo;-ic..l purity 01 the technology, to considerably reduc- cose prioe*

ллл»Ч01<1 сю; a

i.OiUi.t-p, шиымъсй. мдикзи»одик" ps.: к, наддои-до десгру.-с.ик, ".-о :<ш»»>:е л«1-ы> , оо'е.шо-спмюьаа. фор».и.

,_____' /¿t^^f'^^ __......;_______

j.ri,".:;.я па..лчь i «>э.!Чa? 6ix<&/32. T'yi.-un типографская

• гл.г.»;;..-.. 1,,. T\i..as; 100 г»кз. Г'лкаг^'.'boo

i'o-nn;/..»1.: ai'.Ij., Jii'W, ул.Лкад!:1°о;;.ч, '¡Л