автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка и освоение методов повышения технологичности стержней из жидкостекольных смесей для стального и чугунного литья

Э04612742 На правах рукописи

Маслов Константин Александрович

РАЗРАБОТКА И ОСВОЕНИЕ МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ СТЕРЖНЕЙ ИЗ ЖИДКОСТЕКОЛЬНЫХ СМЕСЕЙ ДЛЯ СТАЛЬНОГО И ЧУГУННОГО ЛИТЬЯ

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 8 НОЯ 2010

Нижний Новгород - 2010

004612742

Работа выполнена на кафедре «Литейно-металлургические процессы и сплавы» Нижегородского государственного технического университета им. P.E. Алексеева

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Леушин Игорь Олегович

Официальные оппоненты: доетор технических наук, профессор

Илларионов Илья Егорович

кандидат технических наук, доцент Гейко Игорь Васильевич

Ведущая организация ОАО «Нижегородский машиностроительный завод»,

г. Нижний Новгород

Защита диссертации состоится 26 ноября 2010 года в 13°° часов на заседании диссертационного совета Д 212.165.07 при ГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева» по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ГСП - 41, ул. Минина, д. 24, корп. 1., ауд. 1258.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУ им. P.E. Алексеева

Автореферат разослан 25 октября 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, /р/г ,

доктор технических наук, профессор В. А. Ульянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Современное машиностроение требует постоянного совершенствования технологии получения отливок, обеспечения высокого уровня качества литых заготовок деталей машин, снижения ресурсопотребления и повышения экологической безопасности выполняемых технологических операций.

В данной связи пристальное внимание специалистов привлекают вопросы выбора и разработки материалов, способов изготовления и конструкции литейных стержней, в значительной мере определяющие направления решения ставящихся задач.

Эти вопросы в течение длительного времени находятся в сфере научных интересов ведущих отечественных ученых-литейщиков Г.А. Анисовича, Г.Ф. Баландина, П.П. Берга, А.Н. Болдина, П.А. Борсука, И.В. Валисовского, В.А. Васильева, Ю.П. Васина, Б.Б. Гуляева, С.П. Дорошенко, А.И. Евстигнеева, С.С. Жуковского, И.Е. Илларионова, H.A. Кидалова, Б.А. Кулакова, Г.М. Орлова, И.Б. Куманина, И.О. Леушина, А.М. Лясса, Я.И. Медведева, A.A. Рыжикова, И.В. Рыжкова, A.A. Степанова, Г.И. Тимофеева, Е.А. Чернышова и др.

Данная работа направлена на развитие и уточнение некоторых результатов исследований упомянутых вопросов применительно к стержням из жидкостекольных смесей (СЖСС) для стального и чугунного литья. В последнее время такие стержни, как не достаточно технологичные, вытесняются из производства в связи с широким применением холоднотвердеющих смесей (ХТС) на основе синтетических смол. Однако это не всегда оправдано, особенно в условиях мелкосерийного и серийного производства, из-за высокой стоимости и недостаточной экологической безопасности a-set, ß-set и других ХТС - процессов. Несмотря на имеющиеся недостатки (затруднённая выбиваемость, низкая регенерируемосгь), потенциал применения СЖСС достаточно высок и до конца не исчерпан. Основными их достоинствами являются относительно низкая стоимость и экологичность изготовления и использования. Именно поэтому СЖСС по-прежнему представляют интерес для исследований.

В данной работе, в отличие от предшественников, исследования СЖСС проводились в аспекте поиска путей повышения их технологичности, по мнению автора, объединяющей технологичность материала литейного стержня, технологичность изготовления (формообразования) стержня как изделия и технологичность применения стержня как конструктивного элемента литейной формы, несущего особую функциональную нагрузку. При этом во главу угла ставились необходимость совершенствования научно-теоретической базы практических разработок и такие приоритеты, как обеспечение экологической безопасности, использование производственных отходов и ресурсосбережение.

Работа выполнялась в соответствии с планом НИР Министерства образования и науки РФ (2007-2010 гг.) в рамках договоров с рядом предприятий Волго-Вятского региона при грантовой поддержке Правительства Нижегородской области.

Цель работы: повышение технологичности литейных стержней на жидкостекольном связующем при изготовлении стального и чугунного литья.

Для достижения цели в работе решались следующие задачи:

• сформулировать понятие «технологичность литейного стержня»;

• уточнить схемы упрочнения и разупрочнения СЖСС, полученных при СОг-отверждении и тепловой сушке;

• обозначить основные направления повышения технологичности СЖСС;

• показать принципиальную возможность и выявить условия применения технологических добавок органического происхождения (ТДОП), технологических добавок неорганического происхождения (ТДНП), физических методов воздействия и их комбинаций в качестве средств, повышающих технологичность СЖСС для стального и чугунного литья;

• разработать и испытать в условиях производства технологии изготовления СЖСС с использованием ТДОП, ТДНП, физических методов воздействия и их комбинаций, обеспечивающих качество стальных и чугунных отливок на уровне, не ниже имеющегося;

• провести оценку экологической безопасности и экономической целесообразности применения данных технологических решений.

Объект исследования: стержневая смесь, способ изготовления и конструкция СЖСС, стальные и чугунные отливки.

Предметом исследования является технологичность СЖСС как комплекс их характеристик, свойств и параметров.

Научная новизна работы:

• впервые сформулировано понятие «технологичность литейного стержня», включающее в себя комплекс характеристик и свойств стержня одновременно как изделия, как элемента литейной формы и как материального объекта;

• уточнены схемы упрочнения и разупрочнения СЖСС, полученных при С02-отверждении и тепловой сушке, а именно, выявлен двухстадийный характер формирования СЖСС; обнаружены различия в свойствах СЖСС, изготовленных по СОг-процессу и с применением тепловой сушки, связанные с термодеструкцией карбонатов при прогреве СЖСС металлическим расплавом;

• обозначены основные направления повышения технологичности СЖСС, связанные с применением ТДОП, ТДНП, физических методов воздействия и их комбинаций;

• доказана принципиальная возможность применения ТДОП (скоп), ТДНП (перманганат калия, бихромат калия, алюмокалиевые квасцы, карбонаты кальция и бария), физических методов воздействия (вакуумирование и СВЧ-

обработка) и их комбинаций в качестве средств повышения технологичности СЖСС при производстве отливок из чугуна и стали;

• выявлены основные условия повышения технологичности СЖСС, касающиеся присутствия в составе стержневой смеси «сшивающих» добавок или применения физических методов воздействия, повышающих поверхностную прочность стержня; а также использования разупрочняющих добавок, увеличивающих податливость и уменьшающих работу выбивки стержня в процессе охлаждения отливки.

Практическая значимость работы:

• разработаны и успешно прошли промышленное опробование в условиях действующего производства новые технологии изготовления СЖСС, характеризующихся повышенной технологичностью и обеспечивающих получение качественных стальных и чугунных отливок;

• ожидаемый экономический эффект от внедрения разработок на базовых предприятиях составляет более 300 тыс. рублей на годовую программу выпуска литья; возможные источники эффекта: замена материала стержней; снижение затрат на утилизацию, повышение регенерируемости и уменьшение работы выбивки СЖСС при сохранении качества литья;

• экологический эффект заключается в замене низкоэкологичных смесей (a-set, P-set и других) на экологически безопасные жидкостекольные стержневые смеси.

Достоверность результатов обеспечивалась использованием высокоточного сертифицированного оборудования и средств измерения, подтверждалась положительными результатами опытно-промышленных испытаний разработанных СЖСС. В экспериментальных исследованиях свойств смесей использовалось лабораторное оборудование фирмы CentroZAP (Польша).

При испытаниях использовались стандартные методики контроля прочности смеси при разрыве и сжатии, влажности, газотворности, газопроницаемости, живучести и выбиваемое™ смеси, а также методики определения поверхностной прочности П.А. Борсука и Чжоу Яо-хо, регенерируемости A.M. Лясса, управляемости процесса С.П. Дорошенко и экологической безопасности С.С. Жуковского.

Личный вклад автора состоит:

• в постановке задач исследования;

• в уточнении схем упрочнения и разупрочнения СЖСС при СО2-отверждении и тепловой сушке;

• в проведении экспериментов по определению параметров технологичности СЖСС с использованием ТДОП, ТДНП, физических методов воздействия и их комбинаций;

• в обработке и анализе полученных результатов;

• в организации опытно-промышленных испытаний в условиях действующего производства.

На защиту выносятся:

• сформулированное автором понятие «технологичность литейного стержня», охватывающее все стадии жизненного цикла стержня как технического объекта;

• уточненные схемы упрочнения и разупрочнения СЖСС, полученных при СОг-отверждении и тепловой сушке;

• основные направления повышения технологичности СЖСС;

• основные условия повышения технологичности СЖСС, касающиеся присутствия в составе стержневой смеси «сшивающих» и разупрочняющих добавок (ТДОП и ТДНП) и применения некоторых физических методов воздействия (вакуумирование и СВЧ-обработка);

• новые составы жидкосгекольных смесей и технологии изготовления СЖСС для стального и чугунного литья, прошедшие промышленное опробование в условиях действующего производства.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на: VII Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки», г. Н. Новгород, НГТУ им. P.E. Алексеева в 2007 и 2008 гг.; Всероссийской научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра», г. Санкт-Петербург, 2008 г.; Межрегиональной научно-практической конференции «Заготовительные производства и материаловедение» г. Н. Новгород, НГТУ им. P.E. Алексеева, 2009 г.; на семинарах и совещаниях кафедры «Литейно-металлургические процессы и сплавы» НГТУ им. P.E. Алексеева в 2007-2010 гг.; промышленном опробовании в литейных цехах предприятий ООО «Метмаш» и ООО «Булат» в 2009-2010 гг.

Публикации

По теме диссертации в период 2007 - 2010 гг. опубликовано восемь научных работ, три из которых - в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ; получено положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов по работе, списка литературы и приложений. Текст изложен на 168 страницах компьютерного набора и включает 35 таблиц, 54 рисунка, список литературы из 136 наименований. Приложения содержат два акта промышленного опробования разработок на предприятиях.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы новизна и практическая значимость повышения технологичности СЖСС.

В первой главе приведён информационно-аналитический обзор состояния вопроса и даны ключевые характеристики исследования (цель, задачи, объект, предмет).

По итогам обзора выяснено, что:

- в настоящее время, несмотря на значительное число публикаций по данному вопросу, не сложилось общепризнанного понятия «технологичность литейного стержня», охватывающего все стадии его жизненного цикла как технического объекта;

- основные проблемы практического применения СЖСС связаны с их низкой технологичностью, а именно неудовлетворительной выбиваемостью, низкой регенерируемостью материала, недостаточной управляемостью процесса отверждения, а также малой податливостью при формировании отливки из-за образования сплошной спёкшейся силикат-глыбы во всём объёме стержня. При этом СЖСС отличаются высокой экологичностью и низкой стоимостью;

- теоретические представления о схемах упрочнения и разупрочнения СЖСС недостаточно проработаны и требуют уточнения вопросов стадийности и механизма процессов, в частности, для С 02-отверждения и тепловой сушки;

- надёжная научно-теоретическая база для решения проблемы повышения технологичности СЖСС пока не сложилась, поэтому имеющиеся разработки по этому вопросу носят бессистемный, разобщённый характер;

- накоплен некоторый опыт решения проблемы низкой технологичности СЖСС, в частности, имеется информация о применении некоторых ТДОП (например, опилки), модифицированного жидкого стекла, использовании связующих типа АЦЭГ, УКН-процесса, однако применение этих вариантов в условиях производства не всегда целесообразно из-за высокой затратности и ухудшения условий труда работающих.

Вторая глава посвящена разработке теоретической базы для решения проблемы повышения технологичности СЖСС.

Прежде всего, в русле известной концепции жизненного цикла технических объектов, дано описание всех стадий такого цикла для литейного стержня. Особое внимание обращается на условия работы стержня как конструктивного элемента литейной формы, несущего особую функциональную нагрузку, и вытекающие требования к нему.

В связи с этим в работе предлагается использовать понятие «технологичность литейного стержня» как объединяющее три составляющие: технологичность материала стержня как материального объекта; технологичность изготовления стержня как изделия и технологичность применения стержня как элемента литейной формы (рис. 1).

Каждой из этих составляющих можно поставить в соответствие некоторый набор показателей (свойств, характеристик и параметров) литейного стержня как технического объекта, которые предлагается группировать и ранжировать в зависимости от решаемой задачи.

Такой приём позволит для конкретной задачи учитывать не весь их широкий спектр, а только наиболее важные и существенные, рассматривая остальные либо как производные от выбранных, либо как малозначимые.

Руководствуясь этим методическим приёмом, к основным показателям технологичности СЖСС отнесли: поверхностную прочность (осыпаемость), предел прочности при растяжении и сжатии, газопроницаемость, газо-творность, влажность, живучесть, выбиваемость, регенерируемость, управляемость процесса и эко-РИС. 1. Структура ПОНЯТИЯ логическую безопасность.

"технологичность литейного стержня" Далее изучали про"

^ цессы упрочнения и

разупрочнения СЖСС, получаемых ССЬ-отверждением и тепловой сушкой (именно для этих вариантов изготовления СЖСС в наибольшей степени характерны высокая экологичность и низкая стоимость).

При упрочнении СЖСС по СО2 - процессу происходит реакция замещения солей слабой ортокремневой кислоты солями более сильной угольной кислоты (карбонатами и гидрокарбонатами натрия и калия):

Иа О&О-Н О + СО =N3 СО +8Ю -НО

К О-йЮ-НО + СО = К СО + 8Ю-НО

2 2 2 2 23 22

(1) (2)

В зависимости от продолжительности продувания углекислым газом прочность СЖСС изменяется. В начальный момент продувки происходит быстрое возрастание прочности СЖСС. Затем достигается некоторый максимум, и в дальнейшем происходит постепенное снижение прочности (явление «передува») из-за растрескивания геля кремниевой кислоты. Длительность продувки ССЬ для стержней массой 5-10 кг составляет 0,5-2,0 мин, при этом остаточная влажность достигает 1,3-1,5%.

Упрочнение стержней тепловым воздействием (сушкой) происходит за счёт потери влаги водного раствора силиката натрия (калия), «цементирующего» зерна песчаного наполнителя смеси:

N3 О БЮ-Н 0=Иа О-БЮ+Н С^

(?)

К ОБЮ-Н о=к О^О+Д.о|

г ее г е е

В результате испарения влаги образуется плотная, а вследствие этого и прочная структура стекловидной пленки силикатов натрия (калия), т.е. при этом по сравнению с СОг-процессом более полно реализуются связующие свойства жидкого стекла.

Температура сушки составляет 130-150°С, а длительность - от 20 до 90 минут в зависимости от размеров стержня. Остаточная влажность при тепловом отверждении на стадии изготовления СЖСС составляет 0,6-0,8%.

«Пересушивание» приводит к растрескиванию безводных силикатов натрия (калия), что ведёт к снижению поверхностной прочности стержня (осыпаемости).

Разупрочнение - это процесс, связанный с потерей прочности стержней при контакте с жидким расплавом и дальнейшей его кристаллизации.

Разупрочнение СЖСС, изготовленных с применением тепловой сушки, практически не происходит, поскольку в процессе прогрева стержней теплом металлического расплава продолжается формирование прочного каркаса вплоть до максимума, достигаемого при остаточной влажности около 0,3% (получение спёкшейся силикат-глыбы или трудновыбиваемого «камня»).

При контакте с металлическим расплавом СЖСС, изготовленных по СО^-процессу (реакции (1) и (2)), наблюдается вторая стадия формирования прочности стержня .

КагС0+810гНг0=Ыаг08Ю+С0г|+Нг0| (5) КСО+8Ю2НО= КО-8Ю+СО^+ НО| (б)

Максимальная прочность СЖСС достигается при остаточной влажности около 1%. При этом прочность образующейся силикат-глыбы ненамного меньше, чем у СЖСС, изготовленных с применением тепловой сушки, т.к. летучие продукты реакции (5) и (6) разрыхляют кремнекислородный каркас стержня, способствуя разрыву внутренних связей. Таким образом, становятся понятными причины неудовлетворительной выбиваемости СЖСС - одного из основных показателей их технологичности.

К другим «проблемным» показателям технологичности СЖСС можно отнести нестабильные поверхностную прочность, газопроницаемость и завышенную «объёмную» прочность.

В качестве основных направлений повышения технологичности СЖСС для стального и чугунного литья в работе предлагаются (рис. 2): использование ТДОП; использование ТДНП, использование физических методов воздействия на СЖСС при их изготовлении или применении; комбинирование приведённых вариантов.

Использование ТДОП.

Идея применения ТДОП основана на том, что они в своей структуре имеют большое количество свободных и активных радикалов (Н*, ОН", СООН"

1(1

Направления повышения технологичности ОКОС

1 «

в

I

«

1 «о

3

в _ 1 % 2 §

X в.

1 «в

■

I г ¡1

Рис. 2. Основные направления повышения технологичности СЖСС

расплавом.

и др.), способных «сшивать» основу жидкостекольного связующего -ортокремневую кислоту, например, через водородные связи, в полицепочки (см. схему реакции ниже).

Это позволяет повысить и стабилизировать «объёмную» и, что особенно важно, поверхностную прочность материала СЖСС на стадии его изготовления, одновременно сводя к минимуму насыщение атмосферной влагой и обеспечивая живучесть стержня до применения. С другой стороны, органическая природа технологической добавки обуславливает её выгорание или термодеструкцию при контакте СЖСС со стальным или чугунным металлическим

но т но он Ч / Ч /

О о

н он

н он

н он н он

Выделяющиеся газы разрыхляют силикатную прослойку (плёнку силикагеля), жёсткий трёхмерный каркас теряет воду и растрескивается В итоге нарушается однородность каркаса, ослабляются когезионные связи, обеспечиваются газопроницаемость, хорошая выбиваемость и

регенерируем ость стержня, необходимые, соответственно, на стадиях заливки формы и при выполнении финишных операций.

В качестве примера ТДОП в работе предлагается скоп - отход целлюлозно-бумажной промышленности, содержащий 90...95% Н20, 5... 10% органических веществ (мелкие частицы целлюлозы) и до 0,5% минеральных примесей. Скоп является недорогим материалом и в больших количествах имеется на целлюлозно-бумажных комбинатах.

Использование ТДНП.

Технологические добавки неорганического происхождения можно условно разбить на две группы: 1) проявляющие себя только на стадии применения СЖСС; 2) проявляющие себя как на стадии применения, так и на стадии изготовления СЖСС.

Вещества, относящиеся к первой группе, влияют только на процесс разупрочнения стержня при его прогреве из-за контакта с металлическим расплавом. В работе в качестве примера таких добавок рассматривались карбонаты кальция и бария, диссоциирующие при нагреве с образованием двуокиси углерода, а также сильные окислители - перманганат и бихромат калия, разлагающиеся при нагреве по реакциям (7) и (8) соответственно.

^800°

2КМп<Э4 ^ Ьч,Мп04+ Мп02+ О^ (?) 4К2Сг2Оу 2Сгг03+^СЮ^ 30^ (8)

Выделяющийся кислород не только взрыхляет силикатную прослойку, но и взаимодействует с кремнекислородным каркасом с установлением перекисных связен и получением разупрочняющего эффекта (в пределах одного звена):

I 800°С I

-БьО-Н + Ю^О* —-81-0*+ Н-О-О <9>

I I

» ' 800°С 1 1

-81-0- + Ю^!- -81-0-0-81- <10>

I III

Другие продукты реакций (7) и (8) также способствуют разрушению СЖСС из-за существенной разности значений их теплофизических свойств со свойствами силикатов.

Кроме того, в случае применения в качестве ТДНП перманганата каши в области высоких температур вероятно образование ионов Мл2+, способных заместить Ыа+ и К+ в остаточном жидком стекле, что ведет к получению «марганцевого стекла» - стекловидной хрупкой структуры, имеющей достаточно высокую температуру плавления. Это способствует

предотвращению образования жидких силикатов, после охлаждения формирующих трудновыбиваемую глыбу.

Вещества, относящиеся ко второй группе, оказывают влияние на протекание процессов упрочнения и разупрочнения СЖСС. На стадии изготовления стержня они связывают свободную и кристаллизационную воду, имеющуюся в стержневой смеси, вследствие чего влажность смеси понижается быстрее и достигается эффект ускоренного отверждения СЖСС. На стадии применения стержня при прогреве из-за контакта с металлическим расплавом эти вещества разлагаются, а газообразные продукты реакции разложения разрыхляют силикатную глыбу, разрушая её кремнекислородный каркас.

В качестве примера ТДНП, относящихся ко второй группе, в работе изучались алюмокалиевые квасцы. Последние представляют собой эффективный и перспективный связующий материал, поскольку особенно хорошо связывают свободную и кристаллизационную воду, а при 92°С плавятся в ней. При 120°С алюмокалиевые квасцы теряют испаряющуюся воду, переходя в «жжёные», а температура плавления материала возрастает до уровня более 2000°С с одновременным резким увеличением прочности:

120 °С

ЖАЦвОД • 12НО К^+А^ОД* 24НО^ <ш

При контакте стержня с расплавом при заливке формы безводные «жженые квасцы» разлагаются:

2ЩЩ 2А1аОз+680а|+ ЗОг4 а=>

1074 °С

2К (БС) )з-> 2КаО + 680е|+ 50еф аз>

Таким образом, создаются предпосылки для улучшения выбиваемости и регенерируемости СЖСС.

Использование физических методов воздействия на СЖСС при их изготовлении и/или применении.

На стадии изготовления стержня всегда требуется обеспечить низкую гигроскопичность и высокую поверхностную прочность - важнейшие показатели технологичности СЖСС. Фактически речь идёт о получении более плотной упаковки зёрен твёрдого огнеупорного наполнителя при снижении содержания жидкостекольного связующего в стержневой смеси.

Для решения этой задачи можно применить вакуумирование стержня (V -воздействие). Применение V - воздействия делает СО2 - процесс изготовления СЖСС более управляемым, поскольку варьирование параметров вакуумирования позволяет не только смещать равновесие ключевых химических реакций в нужную сторону, но и обеспечивать необходимые свойства стержня (прочность, газопроницаемость, влажность).

Использование вакуум ирования на стадии применения СЖСС способствует улучшению качества поверхностей отливки, формируемых стержнем, а также снижению вероятности образования газовых дефектов в отливке, обусловленных газотворностью стержня. Снижение содержания жидкого стекла в смеси способствует уменьшению работы выбивки и улучшению регенерации.

Поверхностная обработка (СВЧ-обработка) позволяет максимально приблизить конструкцию СЖСС от сплошного к оболочковому варианту, обеспечивая податливость, необходимую при изготовлении тонкостенных отливок из некоторых легированных чугунов и сталей, склонных к образованию трещин.

Такой результат может быть достигнут при кратковременном однократной или многократной СВЧ-обработке СЖСС на стадии его изготовления. При этом сырая стержневая смесь, содержащая минимальное количество жидкостекольного связующего, быстро теряет влагу в своих поверхностных слоях, а теплопередача с поверхности СЖСС в его сердцевину происходить не успевает. В итоге образуется прочная оболочка, а сердцевина СЖСС остаётся рыхлой. Обеспечиваются жёсткость конструкции стержня, необходимая при заливке формы металлическим расплавом, податливость, нужная при формировании отливки, а также хорошие выбиваемость и регенерируемость СЖСС.

Очевидно, что комбинирование перечисленных вариантов повышения технологичности СЖСС также может дать позитивный результат.

В третьей главе представлены результаты экспериментальной проверки предложений, направленных на повышение технологичности СЖСС, приведённых во второй главе, а также приведено описание опытных и лабораторных установок, стендов и методик контроля показателей технологичности стержней.

Характеристика изучаемых вариантов приведена в табл. 1 (всего исследовано 14 вариантов). Контролировались все ранее упомянутые показатели технологичности СЖСС.

В качестве опытных выбирались отливки из номенклатуры предприятий «Стойка» из стали 45JI ГОСТ 977 - 88 и «Барабан» из серого чугуна СЧ20 ГОСТ 1412-92, массой соответственно 150 и 250 кг.

В итоге были получены следующие результаты (табл. 2).

Варианты 1, 2, 3, 6, 8, 9, 10, II, 12, 13 и 14 рекомендованы к использованию в условиях действующего производства; по ним подготовлены заявки на изобретение, а 4, 5 и 7 имеют неудовлетворительные показатели, т.к. поверхностная прочность ниже требуемого уровня 0,05 МПа (вариант 4 и 5) и работа выбивки выше 100 КДж (вариант 7). По варианту 1 получено положительное решение о выдаче патента.

Таблица 1

Характеристика исследованных вариантов_

Вариант Комбинация Приёмы повышения технологичности

ТДОП ТДНП V - воздействие СВЧ - обработка

1 1 Скоп (0-5%) - - -

2 2 - КМп04 (0-5%) - -

3 3 - К2Сг207 (0-5%) - -

4 4 - СаСОз (0-5%) - -

5 5 - ВаСОз (0-5%) - -

6 6 - А1-К - квасцы (0-5%) - -

7 7 - - Вакуумирование Р=-1атм (10-60с) -

8 8 - - - Обработка СВЧ (10-300с)

9 1-2 Скоп (0-5%) КМп04 (0-5%) - ■ -

10 1-3 Скоп (0-5%) К2Сг207 (0-5%) - -

11 4-8 - СаСОз (0-5%) - Обработка СВЧ (10-90с)

12 5-8 - ВаСОз (0-5%) - Обработка СВЧ (10-90с)

13 6-8 - А1-К-квасцы (0-5%) - Обработка СВЧ (10-90с)

14 1-7 Скоп (0-5%) - Вакуумирование Р= -1атм (10-60с) -

*) В скобках указаны диапазоны исследования

Таблица 2

Полученные результаты__

№ Вариант, комбинация Отличительные характеристики приёма повышения технологичности Результаты в сравнении с СЖСС, полученных С02-отверждением и тепловой сушкой (*)

1 1 Скоп (1-2%) Повышение поверхностной прочности в 2 раза, газопроницаемости на 30 % и регенерируемости в 2,5 раза, понижение работы выбивки в 3 раза

2 2 КМп04 (0,5-1,5%) Повышение поверхностной прочности на 25%, живучести смеси в 2 раза и регенерируемости в 3,5 раза, понижение работы выбивки в 4 раза

3 3 К2Сг207 (0,5-1,5%) Повышение поверхностной прочности на 25% и регенерируемости в 3,5 раза, понижение работы выбивки в 4 раза

4 4 СаСО., (0,5-1,5%) Понижение работы выбивки в 3 раза, повышение регенерируемости в 2,5 раза (недостаток: поверхностная прочность ниже 0,05 МПа)

5 5 ВаСОз (0,5-1,5%)

6 6 А1-К - квасцы (0,5-1,5%) Повышение поверхностной прочности в 4 раза и регенерируемости в 2,5 раза понижение работы выбивки в 3 раза

7 7 Вакуумирование (3,5- 4%) жидкого стекла Повышение поверхностной прочности на 25% и регенерируемости в 2 раза, понижение работы выбивки в 2 раза (недостаток: работа выбивки выше 100 КДж)

8 8 Обработка СВЧ (25-35с) (*) Снижение работы выбивки в 3 раза, повышение живучести н регенерируемости в 2,5 раза

9 1 -2 Скоп (1-2 %) + КМп04 (0,5-1,0%) Повышение поверхностной прочности в 2,5 раза, живучести в 2 раза и регенерируемости в 4 раза, понижение работы выбивки в 4,5 раза

10 1-3 Скоп (1-2%) + К2Сг207 (0,5-1%) Повышение поверхностной прочности в 2 раза и регенерируемости в 3,5 раза, понижение работы выбивки в 4 раза

11 4-8 СаСОз (0,5-1%) + Обработка СВЧ (25-35с) (*) Понижение работы выбивки в 2,5 раза, повышение регенерируемости в 3 раза

12 5-8 ВаСОз (0,5-1%) + Обработка СВЧ (25-35с) (*) Понижение работы выбивки в 2,5 раза, повышение регенерируемости в 3 раза

13 6-8 А1-К - квасцы (0,51%) + Обработка СВЧ (25-35с) (*) Повышение поверхностной прочности на 30% и регенерируемости в 4 раза, понижение работы выбивки в 3,5 раза

Скоп (1-2%) + Вакуумирование (3 - 4%) жидкого Повышение поверхностной прочности в 2 раза,

14 1-7 газопроницаемости на 30 % и регенерируемости в

3 раза, понижение работы выбивки в 3 раза

стекла

В четвертой главе приведены сведения о промышленном опробовании разработок в условиях действующего производства, а также намечены области их практического применения и оценены перспективы продолжения исследований.

Промышленное опробование разработок проводилось на двух предприятиях.

В условиях ООО «Метмаш» опробовался вариант 1 (см. табл. 1).

Для опробования была выбрана отливка «Стойка» из стали 45Л ГОСТ 977 - 88 со стержнем. Стержень изготавливался из смеси по варианту 1 и устанавливался в литейную форму. Полученная литейная форма заливалась сталью 45Л. После охлаждения отливки форма разрушалась.

В процессе изготовления стержня до заливки и разрушения после заливки контролировались все ранее упомянутые показатели технологичности СЖСС.

В условиях ООО «Булат» опробовались варианты 3,10 и 13 (см. табл. 1).

Для опробования была выбрана отливка «Барабан» из серого чугуна СЧ20 ГОСТ 1412 - 92 со стержнем. Стержни изготавливались из смеси по вариантам 3,10,13 и устанавливались в литейные формы.

Полученные литейные формы заливались чугуном. После охлаждения отливки формы разрушалась. В процессе изготовления стержней до заливки и разрушения после заливки контролировались все ранее упомянутые показатели технологичности СЖСС. Суммарный ожидаемый экономический эффект от внедрения разработок в производство предприятий ООО «Метмаш» и ООО «Булат» составляет более 300 тыс. рублей в год.

Основные источники эффекта: замена материала стержней; снижение затрат на утилизацию, повышение регенерируемости и уменьшение работы выбивки СЖСС при сохранении качества литья.

Экологический эффект от внедрения разработок в производство ООО «Метмаш» и ООО «Булат» проявился в снижении газовыделений вредных веществ (табл. 3).

Таблица 3

Экологический эффект_

Технология Газовыделение при заливке формы расплавом, мг/м3

СО* SOz**

Базовая 10 4

Новые 2-4 1-2

*) ПДКсо по ГОСТ 12.1.005-88 составляет 20 мг/м3; **) ПДКадг по ГОСТ 12.1.005-88 составляет 10 мг/м3.

Разработки могут быть рекомендованы к использованию предприятиями и с мелкосерийным и серийным характером производства стальных и чугунных отливок в качестве альтернативы другим ХТС - процессам.

По мнению автора, дальнейшие исследования по теме имеют значительную перспективу.

Общие выводы по работе

1. Разработаны и освоены методы повышения технологичности стержней из жидкостекольных смесей, имеющие существенное значение для повышения качества стального и чугунного литья.

2. На основе концепции жизненного цикла технического объекта впервые сформулировано понятие «технологичность литейного стержня», объединяющее три составляющие: технологичность материала стержня как материального объекта, технологичность изготовления стержня как изделия и технологичность применения как элемента литейной формы. Новое понятие позволяет группировать и ранжировать показатели технологичности стержня в зависимости от решаемых задач.

3. Уточнены схемы упрочнения и разупрочнения СЖСС, получаемых при СОг-отверждении и тепловой сушке, а именно, выявлен двухстадийны й характер формирования СЖСС и обнаружены некоторые различия свойств стержней, изготовленных по указанным вариантам, связанные с термодеструкцией карбонатов при прогреве СЖСС металлическим расплавом.

4. Определены основные направления повышения технологичности СЖСС, а именно: использование ТДОП (на примере скопа); использование ТДНП (на примере перманганата калия, бихромата калия, алюмокалиевых квасцов, карбоната кальция и бария); использование физических методов воздействия (на примере вакуумирования и СВЧ-обработки) на СЖСС при их изготовлении и/или применении; комбинирование приведённых вариантов.

5. Выявлены, теоретически доказаны и экспериментально проверены основные условия повышения технологичности СЖСС, касающиеся присутствия в составе стержневой смеси «сшивающих» и разупрочняющих добавок ТДОП (на примере скопа) и ТДНП (на примере перманганата калия, бихромата калия, алюмокалиевых квасцов, карбоната кальция и бария), в том числе отходов производства, применение некоторых физических методов воздействия (на примере вакуумирования и СВЧ-обработки) и их комбинаций. В общей сложности найдено 11 вариантов решения проблемы. Все они рекомендованы к внедрению.

6. Разработаны новые технологии изготовления СЖСС для стального и чугунного литья, успешно прошедшие промышленное опробование в условиях действующего производства с получением технико-экономического и экологического эффектов.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Научные статьи в журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ

1. Маслов, К.А. Пути повышения технологичности жидкостскольных смесей / К.А. Маслов, И.О. Леушин, А.Е. Миронычев // Заготовительные производства в машиностроении. - 2010. - №2. - С.8-11.

2. Маслов, К.А. К вопросу о методах повышения технологичности жидкостекольных смесей / К.А. Маслов, И.О. Леушин, C.B. Плохов // Литейщик России. - 2010. - №2. - С.26-29.

3. Маслов, К.А. Теоретические аспекты некоторых методов повышения технологичности жидкостекольных стержневых смесей, отверждаемых по СОг-процессу / К.А. Маслов, И.О. Леушин, А.Ю. Субботин // Литешцик России. - 2010. -№6. - С.36-38.

Научные статьи в материалах Международных, Всероссийских и межрегиональных конференций, форумов и межвузовских сборниках трудов

4. Маслов, К.А. Легковыбиваемые жидкостекольные формовочные и стержневые смеси / К.А. Маслов, И.О. Леушин // Материаловедение и металлургия: Сборник трудов НГТУ им. P.E. Алексеева. - Н.Новгород, 2008. - Т.68. - С.59-61.

5. Маслов, К.А. Улучшение выбиваемости жидкостекольных формовочных и стержневых смесей посредством введения в их состав отходов целлюлозно-бумажной фабрики / К.А. Маслов, И.О. Леушин // Будущее технической науки: Материалы VII Международной молодежной научно-технической конференции. -Н.Новгород: НГТУ им. P.E. Алексеева, 2008. - С. 173.

6. Маслов, КА. Применение отходов целлюлозно-бумажного производства для улучшения технологичности формовочных и стержневых смесей / К.А. Маслов, И.О. Леушин // Литейное производство сегодня и завтра: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. - СПб.: Изд-во Санкт-Петербургского государственного политехиического университета, 2008. - С. 129-132.

7. Маслов, К.А. Повышение технологичности жидкостекольных смесей / К.А. Маслов, И.О. Леушин // Заготовительные производства и материаловедение: Материалы межрегиональной научно-практической конференции. - Н.Новгород: НГТУ им. P.E. Алексеева, 2009. - С. 18-19.

Патенты

8. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2009131773/02(044517) от 21.08.2009. Смесь для изготовления литейных форм и стержней. Авторы: И.О. Леушин, К.А. Маслов.

Подписано в печать 18.10.10. Формат 60 х 84 '/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 624.

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева. Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24.

Введение.

Глава 1. Информационно-аналитический обзор состояния вопроса.

1.1 Основные технологические схемы производства стержней для стального и чугунного литья.

1.2 Литейные стержни из смесей на жидкостекольном связующем: преимущества и недостатки.

1.3 Опыт повышения технологичности стержней из смесей на жидко стекол ь ном связующем при производстве стального и чугунного литья.

1.4 Ключевые характеристики исследования.

Глава 2. Теоретические оценки повышения технологичности жидкостекольных стержней для стального и чугунного литья.

2.1 Жизненный цикл и условия работы литейного стержня.

2.2 Основные требования к стержням, применяемым для изготовления стального и чугунного литья.

2.3 Физико-химические модели упрочнения и разупрочнения литейного стержня на жидкостекольном связующем.

2.3.1 Упрочнение стержня по СО2 — процессу.

2.3.2 Упрочнение стержней тепловым воздействием.

2.3.3 Разупрочнение жидкостекольных стержней.

2.4 Поведение литейного стержня при заливке формы и формировании отливки.

2.5 Варианты повышения технологичности.

2.5.1 Применение технологических добавок органического происхождения.

2.5.2 Применение технологических добавок неорганического происхождения.

2.5.3 Применение физических эффектов.

2.5.4 Применение комплексного воздействия на материал стержня.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Экспериментальные исследования предлагаемых вариантов повышения технологичности стержня.

3.1 Разработка экспериментальных составов и параметров схем.

3.2 Методики проведения экспериментов.

3.3 Контроль основных показателей технологичности стержня.

3.4 Обсуждение результатов опытных работ.

Выводы по главе 3.

Глава 4. Освоение разработок в условиях действующего производства.

4.1 Промышленное опробование на стальном литье.

4.2 Промышленное опробование на чугунном литье.

4.3 Оценка ожидаемых результатов внедрения разработок в действующее производство.

Выводы по главе 4.

Современное машиностроение требует постоянного совершенствования технологии получения отливок, повышения производительности за счет сокращения цикла изготовления отливок, улучшения чистоты поверхности, значительного сокращения вредных для здоровья рабочих операций.

Качество литых заготовок зависит не только от правильно выплавленного металла, выбора конструкции и расчета литниковой системы, но и от качества изготовленных стержней. В машиностроении для получения отливок в основном используют разовые песчано-глшшстые формы и стержни вследствие доступности материалов, возможности быстрой переориентации производства под другую номенклатуру литья с меньшими затратами на запуск и поддержание работоспособности производства.

В большинстве случаев стержневые смеси состоят из огнеупорного наполнителя, связующих и технологических добавок. Качество данных стержневых материалов, их физико-химические и технологические характеристики требуют тщательного подбора и анализа, В свою очередь геометрическая точность отливки и чистота ее поверхности зависят от качества отпечатка формы и стержня, на который влияет взаимодействие материала модельной оснастки с компонентами формовочной и стержневой смеси.

Технологичность стержня как изделия определяют три составляющие: технологичность его материала, технологичность его конструкции и технологичность его изготовления, от поведения которых зависит формирование будущей отливки.

Каждой из этих составляющих можно поставить в соответствие некоторый набор показателей (свойств, характеристик и параметров) литейного стержня как технического объекта, которые предлагается группировать и ранжировать в зависимости от решаемой задачи. Такой приём позволит для конкретной задачи учитывать не весь их широкий спектр, а только наиболее важные и существенные, рассматривая остальные либо как производные от выбранных, либо как малозначимые.

Необходимость повышения технологичности материала, конструкции и изготовления стержня является актуальной задачей при повышении качества стальных и чугунных отливок.

Выводы по главе 4

1. Проведены промышленные опробования разработок в условиях действующего производства.

2. Разработаны новые составы жидкостекольных смесей и технологии изготовления СЖСС для стального и чугунного литья, успешно прошедшие промышленное опробование в условиях действующего производства с получением технико-экономического и экологического эффектов.

3. При проведении опробования было зафиксировано:

- повышение поверхностной прочности смесей в 2 раза;

- снижение себестоимости стержневой смеси по сравнению с базовой технологией (a-set - процесс) 1,5 раза.

- повышение экологической безопасности;

- импортозамещение (использование отечественных материалов);

- возрастает управляемость процесса;

- улучшается выбиваемость и регенерируемость смеси.

1. Разработаны и освоены методы повышения технологичности стержней из жидкостекольных смесей, имеющие существенное значение для повышения качества стального и чугунного литья.

2. На основе концепции жизненного цикла технического объекта впервые сформулировано понятие «технологичность литейного стержня», объединяющее три составляющие: технологичность материала стержня как материального объекта, технологичность изготовления стержня как изделия и технологичность применения как элемента литейной формы. Новое понятие позволяет группировать и ранжировать показатели технологичности стержня в зависимости от решаемых задач.

3. Уточнены схемы упрочнения и разупрочнения СЖСС, получаемых при СОг-отверждении и тепловой сушке, а именно, выявлен двухстадийный характер формирования СЖСС и обнаружены некоторые различия свойств стержней, изготовленных по указанным вариантам, связанные с термодеструкцией карбонатов при прогреве СЖСС металлическим расплавом.

4. Определены основные направления повышения технологичности СЖСС, а именно: использование ТДОП (на примере скопа); использование ТДНП (на примере перманганата калия, бихромата калия, ашомокалиевых квасцов, карбоната кальция и бария); использование физических методов воздействия (на примере вакуумирования и СВЧ-обработки) на СЖСС при их изготовлении и/или применении; комбинирование приведённых вариантов.

5. Выявлены, теоретически доказаны и экспериментально проверены основные условия повышения технологичности СЖСС, касающиеся присутствия в составе стержневой смеси «сшивающих» и разупрочняющих добавок ТДОП (на примере скопа) и ТДНП (на примере перманганата калия, бихромата калия, алюмокалиевых квасцов, карбоната кальция и бария), в том числе отходов производства, применение некоторых физических методов воздействия (на примере вакуумирования и СВЧ-обработки) и их комбинаций. В общей сложности найдено 11 вариантов решения проблемы. Все они рекомендованы к внедрению.

6. Разработаны новые технологии изготовления СЖСС для стального и чугунного литья, успешно прошедшие промышленное опробование в условиях действующего производства с получением технико-экономического и экологического эффектов.

151

1. Онуфриев, И.А. Разработка и опыт внедрения технологического процесса изготовления стержней из жидких самотвердеющих смесей / И.А. Онуфриев Г.И. Клецкий, A.C. Судариков. — М.: Машиностроение, 1965. - С. 15-23.

2. Корнеев, В.И. Опыт разработки и применения связующих для легковыбиваемых формовочных смесей / В.И. Корнеев, E.H. Юргинсон. JL: ЛДНТП, 1986. - 26 с.

3. Рыжков, И.В. Пути ускорения твердения и повышения прочности текущих самотвердеющих смесей / И.В. Рыжков, H.A. Лобанок. — М.: НИИинформтяжмаш, 1966. С. 150-157.

4. Борсук, П.А. Жидкие формовочные смеси / П.А. Борсук, A.M. Лясс. -М.: АН СССР, 1961. С. 175-181.

5. Лясс, A.M. Быстротвердеющие формовочные смеси: Справочник / A.M. Лясс; Под общ. ред. И.Н. Жестковой. М.: Машиностроение, 1965. -61с.

6. Воронин, Ю.Ф. Влияние переменных факторов на прочность стержней / Ю.Ф. Воронин, A.A. Прокурат, А.К. Воронина, В.В. Никитина // Литейное производство. -1988. № 5. - С. 14-15.

7. Васин, Ю.П. Формовочные материалы и смеси / Ю.П. Васин, З.М. Васина. — Челябинск: ЧПИ, 1980.— 56 с.

8. Дорошенко, С.П. Получение отливок без пригара в песчаных формах: Справочник / С.П. Дорошенко, В.Н. Дробязко, К.И. Ващенко. М.: Машиностроение, 1978. — 208 с.

9. Пат. 93037051/02. РФ. Смесь для изготовления литейных форм и стержней. /ШнергКХ. -1992.

10. Fíala, А. Стержневые смеси на ХТС / А. Fiala England: 2003. -185с.

11. Пат. 93031271/02. РФ. Самотвердеющая смесь для изготовления литейных форм и стержней. / Усачева Ч.В., Хальфин Ф.Б. —1993.

12. Пат. 4196011. США. Связующие на основе водорастворимых неорганических солей, оксидов или гидроксидов: / Capelle G. —1989.

13. Жуковский, С.С. Формовочные материалы и технология литейной формы: Справочник / С.С. Жуковский, Г.А. Анисович, Н.И. Давидов и др.; Под общ. ред. С.С. Жуковского. М.: Машиностроение, 1993. - 432 с.

14. Пат. 94037649/02. РФ. Способ изготовления литейных стержнейiформ) из жидкостекольных смесей. / Никифоров А.П., Иткис З.Я., Никифорова М.В., Афонаскин А. В., Никифоров С.А., Трудоношин А.Н. -1994.

15. Белобров, Е.А. Отверждение жидкостекольных смесей разбавленным углекислым газом / Е.А. Белобров, В.В. Чернявский, В.Г. Вдовенко, Л.И. Чередников, В.Г. Городчиков // Литейное производство. -1987.-№2.-С. 14-16.

16. Petrzela, L. Slevarenske Formovoci latky / L. Petrzela. Praha, 1955.

17. Petrzela, L. Freiberger Forschungshefte Band / L. Petrzela. Praha, 11,1956.

18. Медведев, Я.И. Технологические испытания формовочных смесей / Я.И. Медведев, И.В. Валисовский. М.: Машиностроение, 1973. — 225 с.

19. Пат. 96100864/04. РФ. Жидкостекольная композиция. / Иващенко Ю.Г., Сурнин A.A. 1996.

20. Иткис, З.Я. Изготовление стержней из жидкостекольной смеси в нагреваемой оснастке / З.Я. Иткис, М.В. Никифорова, С.А. Никифоров, А.П. Никифоров // Литейное производство. -1995. №4-5. - С. 37.

21. Борсук, П.А. Жидкие самотвердеющие смеси / П.А. Борсук, А.М. Лясс. -М.: Машиностроение, 1979. 255 с.

22. Боровский^ Ю.Ф. Формовочные и стержневые смеси / Ю.Ф. Боровский, М.И. Шацких. Л.: Машиностроение, 1980. - 37 с.

23. Лясс, A.M. Теория и практика применения быстросохнущих смесейс жидким стеклом / A.M. Лясс // Литейное производство. 1956. - №2. - С. 25.

24. Лясс, А. М. Быстротвердеющие формовочные смеси с жидкимIстеклом / А. М. Лясс. М.: Машиностроение, 1965. — 332 с.

25. Жуковский, С.С. Смеси холодного отверждения для крупносерийного и массового производства / С.С. Жуковский, А.М. Лясс, Н.И. Шадрин. // Литейное производство. 1974. - № 1. - С. 1-3.

26. Медведев, Я.И. Технологические испытания формовочных материалов / Я.И. Медведев, И.В. Валисовский. — М.: Машиностроение, 1973. -309 с.

27. Илларионов, И.Е. Формовочные материалы и смеси Текст.: И.Е. Илларионов, Ю.П. Васин. Чебоксары: Изд-во ЧТУ, 1995. - 4.1. - 250 с.

28. Кротова, H.A. О склеивании и прилипании / H.A. Кротова. М.: Изд-во АН СССР, 1956.

29. Кротова, H.A. Методы исследования адгезии. Новые методы физико-химических исследований / H.A. Кротова, В.В. Карасев, Ю.М. Кириллова. Сборник статей. - М.: Изд-во АН СССР, 1957.

30. Ребиндер, П.А. Физико-химическая механика / П. А. Ребиндер. М.: Знание, 1958. - 156 с.

31. Ребиндер, П.А. Пути управления прочностью твердых тел и структурированных дисперсных систем / П.А. Ребиндер // Тезисы докладов пятой всесоюзной конференции по коллоидной химии. М.: Изд-во АН СССР, 1962.

32. Petrzela, L. Chemicky tarzena formovaci smesi / L. Petrzela. Pralia, 10,11, 1957.

33. Behmer, C. Beitrag Theorie des Wasserglas Form — Verfahrens, lilssereitechnic, C. Behmer. 1,2,3,1957.

34. Неймарк, И.Е. Силикагель, свойства, применение и методы его Получения / И.Е. Неймарк. М.: Успехи химии, 1956. — Т. 25. - Вып. 6.

35. Неймарк, И.Е. Скорость коагуляции золя кремневой кислоты и структура сухого силикагеля / И.Е. Неймарк, И.Е., М.А. Пионтковская, И.В. Слинякова. М.: Коллоидный журнал, 1956. — Т. 18. — №1.

36. Craver, W. What you should understand about the carbon dioxide Process / W. Craver. Foundry, 1957. -№6. - P. 85.

37. Schumacher, W. Das Kohlensaure Erstarrungsverfahren in der qiesserei / W. Schumacher. - Germany: №26. —1953.

38. Schumacher, W. Fortschritte anf dem Gebiete des Kohlensaure — Erstarrungsverfahrens Giesserei / W. Schumacher. Germany: №24. - 1958.

39. Лясс, A.M. Пути получения формовочных смесей с заданными прочностными свойствами. Вопросы теории литейных процессов / A.M. Лясс. М.: Машиностроение, 1960.

40. Пат. 96106924/02. РФ. Способ изготовления литейных стержней и форм из жидкостекольных смесей. / Иткис З.Я., Никифоров А.П., Никифоров С.А., Афонаскин А.В., Трудоношин А.Н. 1996.

41. Лясс, А.М. Некоторые итоги исследований свойств быстротвердеющих смесей с жидким стеклом- / А.М. Лясс // Литейное производство. 1961. — №7. — С. 12.

42. Петров, В.В. Улучшение технологических свойств смесей, отверждаемых по ССЬ-процессу / В.В. Петров, Э.А. Дмитриев, И.В. Чистяков, Н.В. Казанцева. // Материалы седьмого съезда литейщиков России. Том 2. Новосибирск, 2005. - С. 42-45.

43. Григорьев, П.Н. Растворимое стекло / П.Н. Григорьев. М.: Гизлегпром, 1938.

44. Григорьев, П.Н. Растворимое стекло / П.Н. Григорьев, М.А. Матвеев. -М.: Промстройиздат, 1956.

45. Айлер, Р. Химия кремнезема Текст.: справочник / Р. Айлер. В 2т. -М.: Мир, 1982.-Т.1.-416с.

46. Евстигнеев, А.И. Жидкостекольные смеси с улучшенными технологическими свойствами / А.И. Евстигнеев, В.В. Петров, Э.А. Дмитриев // Литейное производство. 2008. - № 12. - С. 25 -27.

47. Лясс, А.М. Новые методы изготовления точных форм и стержней / A.M. Лясс, П. А. Борсук. // Литейное производство. 1956. - № 12. - С. 19.

48. Лясс, А.М. Комплексное исследование структуры продуктов, полученных в результате затвердевания жидкого стекла / А.М. Лясс, М.М. Вишнякова, Е.Г. Жуковская и др. -М.: Труды ЦНИИТМАШ, 1960. -№6.

49. Крымов, В.Г. Изготовление литейных стержней / В.Г. Крымов, Ю.Е. Фишкин. М.: Высшая школа, 1991. - 256с.

50. Кукуй, Д.М. Технология и оборудование для производства стержней методом Cold-box-amin / Д.М. Кукуй Минск: Новое знание, 2007. -352с.

51. Кукуй, Д.М. Улучшение технологических свойств смесей с жидким стеклом / Д.М. Кукуй, В.А. Скворцов // Литейное производство. 1983. - № 1. — с. 15-16.

52. Ващенко, К.И. Стержневые смеси с холоднотвердеющими маслами и смолами / К.И. Ващенко, С.П. Дорошенко, Г.Г. Лойбе // Современные способы получения высококачественных литых заготовок: Сб. науч. тр. М. : МДНТП, 1973. - С. 78-83.

53. Гуляев, Б.Б. Технологические свойства формовочных смесей / Б.Б. Гуляев, B.C. Кривицкий. -М.: Наука, 1968. С. 7-15.

54. Афонаскин, A.B. Технология изготовления стержней из смесей с высокомодульным жидкостеколышм связующим / A.B. Афонаскин, В.А. Бегма, А.П. Никифоров, С.А. Никифоров // Литейное производство. 2002. -№6. -С.23.

55. Лясс, А.М. Теоретические основы процессов формирования прочности смесей с жидким стеклом / А.М. Лясс. — М.: Труды 1ЩИИТМАШ, I960.-№6.

56. Евстигнеев, А.И. Формовочные и стержневые смеси с заданными структурой и свойствами: Монография / А.И. Евстигнеев, В.В. Петров, Э.А. Дмитриев. Владивосток: Дальнаука, 2009. - 206с.

57. Пат. 2005118912/02. РФ. Легковыбиваемая жидкостекольная смесь и способ её приготовления. / Евстигнеев А.И., Петров В.В., Дмитриев Э.А., Тютина Е.А. 2005.

58. Лясс, А.М. Об улучшении выбиваемости смесей с жидким стеклом / A.M. Лясс, И.В. Валисовский // Литейное производство. 1961. — №9. - С. 11.

59. Лясс, А.М. О некоторых свойствах пленок связующих материалов и прочности формовочных смесей / А.М. Лясс // Литейное производство. -1959.-№6.-С. 8.

60. Семик, А.П. Специальные формовочные смеси с регулируемыми технологическими свойствами / А.П. Семик, A.B. Степаненко, А.Э. Цветков // Литейное производство. 1996. — №2. - С. 22.

61. Исаев, Г.А. Современные жидкостекольные смеси для форм и стержней / Г.А. Исаев // Литейное производство. 2004. - №2. - С. 16.

62. Пат. 2004131082/02. РФ. Способ изготовления литейных стержней и форм на жидкостекольном связующем. / Знаменский Л.Г. — 2004.

63. Лясс, А.М. О выборе режимов продувания углекислым газом смесей с жидким стеклом / А.М. Лясс, П.И. Побежимов. — М.: Труды ЦНИИТМАШ, 1960. №6.

64. Пат. 96116827/03. РФ. Жидкостекольная смесь. / Гиренко И.В.1996.

65. Иткис, З.Я. Применение модифицированного жидкостекольного связующего для стержней, форм и противопригарных покрытий / З.Я. Иткис, В.Г. Гурлев, Ю.С. Дворяшина // Литейное производство. 1995. - №4-5. - С. 40.

66. Милеева, Т.С. Изготовление песчаных маложивучих ХТС / Т.С. Милеева, А.П. Мельников, Б.В. Куракевич // Литейное производство. -1996. -№12. -С. 16.

67. Соколова, В.А. Быстротвердеющее связующее формовочных смесей: Учебник для вузов / В.А. Соколова, А.Е. Фонкац, В.В. Любимов. -Киев: Высшая школа, 1968. 106 с.

68. Борсук, П.А. Смеси с жидкими отвердителями / П.А. Борсук // Литейное производство. — 1990. — № 2. — С. 15-17.

69. Грузман, В.М. Улучшение выбиваемости жидкостекольных смесей / В.М. Грузман // Литейное производство. -1999. — №11. С. 20.

70. Дорошенко, С.П. Состояние и перспективы применения жидкостекольных смесей / С.П. Дорошенко, А.П. Макаревич // Литейное производство. 1990. - № 2. - С. 14-15.

71. Пат. 2002131119/03. РФ. Жидкостекольная композиция / Иващенко Ю. Г., Фомин Р. В. 2002.

72. Нефёдов, К.Е. Легковыбиваемые жидкостекольные формовочные и стержневые смеси / К.Е. Нефёдов // Литейное производство. — 2004. №1. -С. 18.

73. Пат. 2002130689/03. РФ. Жидкостекольная композиция. / Иващенко Ю.Г., Фомин Р.В. 2002.

74. Игнаткина, О.И. Реологический состав гелей, образующихся при взаимодействии жидкого стекла и отвердителей сложноэфирного типа / О.И. Игнаткина, О.И. Лукьянова, П.А. Барсук, B.C. Андрианов // Литейное производство. 1999. - №10. - С. 39.

75. Нагибин, С.Ф. Приготовление жидкостекольных ХТС с жидким отвердителем / С.Ф. Нагибин, Б.И. Сыч // Литейное производство. 1995. -№7-8.-С. 24.

76. Жуковский, С.С. Исследование смесей с синтетическими смолами холодного отверждения / С.С. Жуковский // Литейное производство. — 1976. -№4. С. 20-22.

77. Борсук, П. А. Экологические аспекты применения жидкостекольных ХТС с ацетатами этиленгликоля / П.А. Борсук, A.C. Кафтанников, B.C. Андрианов // Литейное производство. -1999. -№10. — С. 41.

78. Тепляков, С.Д. Жидкие отвердители бинарного состава для жидкостекольных ХТС / С.Д. Тепляков, В.А. Сафронов, А.Е. Задов // Литейное производство. -1987. № 7. - С. 7-8.

79. Тепляков, С.Д. Отверждение ХТС с жидкими отвердителями на основе ацетатов этиленгликоля / С.Д. Тепляков, В.А. Сафронов, А.Е. Задов // Литейное производство. 1990. — № 1. — С. 11-12.

80. Пат. 94037798/02. РФ. Устройство для изготовления литейных стержней и форм. / Никифоров А.П., Иткис З.Я., Никифорова М.В., Афонаскин A.B., Никифоров С.А., Трудонопшн А.Н. — 1994.

81. Кукуй, Д.М. Перспективные пути улучшения выбиваемости жидкостекольных смесей / Д.М. Кукуй. Минск: БелНИИНТИ, 1983. - 69с.

82. Кукуй, Д.М. Модифицирование жидкого стекла фосфорсодержащими неорганическими полимерами / Д.М. Кукуй, Н.Д. Мыльникова, В.В. Шевчук, В.А. Есепкин // Литейное производство. 1988. -№ 1. - С. 17-18.

83. Рыжков, ИВ. Жидкостекольные холоднотвердеющие смеси с микрокапсулированным отвердителем / И.В. Рыжков, B.C. Толстой, В.Г. Восковец // Литейное производство. -1983. № 1. - С. 17.

84. Семёнов, A.A. Освоение холоднотвердеющих смесей на ОАО «Оскольский завод металлургического машиностроения» / A.A. Семёнов, , Н.И. Бедрин, В.Г. Кузнецов, С.Е Одинокова, Л.Н. Денисова // Литейное производство. 2004. - №5. - С. 21.

85. Ривкин, С.И. Изготовление форм и стержней ПО «Ижорские заводы» / С.И. Ривкин, E.H. Юргинсон // Литейное производство. 2001. -№6. -С. 19.

86. Кукуй, Д.М. Пути повышения эффективности использования формовочных и стержневых смесей / K.M. Кукуй, A.A. Клышко. Минск: БелНИИНТИ, 1985. - 75с.

87. Жуковский, С.С. Технологая литейного производства. Формовочные и стержневые смеси / G.C. Жуковский, А.Н. Болдин. — Минск: Изд-во БГТУ, 2002. С. 146.

88. Петров, В.В. Плакирование наполнителя жидкостекольной смеси растворами органических веществ / В.В. Петров, Э.А. Дмитриев, Н.В. Захарова, Е.А. Тютина // Литейное производство. 2005. - №12. -С. 11.

89. Петров, В.В. Химическая активация наполнителя стержневых смесей и исследование физико-механических свойств стержней / В.В. Петров, Э.А. Дмитриев, Н.В. Захарова // Литейное производство. — 2006. -№2. -С. 7.

90. Голованов, A.B. Повышение поверхностной прочности теплоизолирующих красок и стержней из жидких самотвердеющих смесей / A.B. Голованов, В.А. Гущин, Е.В. Миляев, К.С. Худотеплов, А.Р. Бадертгинов // Литейное производство. — 2002. — №6. С. 28.

91. Петров, В.В. Улучшение технологических свойств смесей, отверждаемых по С02 процессу / В.В. Петров, Э.А. Дмитриев, И.В. Чистяков, Н.В. Казанцева // Материалы 7-го съезда литейщиков России -2008.-№12. -С. 25.

92. Лясс, А.М. Комплексное исследование структуры продуктов, полученных в результате затвердевания жидкого стекла / А.М. Лясс, М.М. Вишнякова, E.F. Жуковская и др. -М.: Труды ЦНИИТМАШ, 1960. -№6.

93. Шадрин, Н.И. Механизм разупрочнения жидкостекольных смесей при нагреве / Н.И. Шадрин, С.С. Жуковский, С.Д. Дементьева // Литейное производство. 1989. - № 2. - С. 8-10.

94. Алиев, Г.А. Оптимизация прочностных характеристик жидкостекольным смесей / Г.А. Алиев, НА. Кидалов, Н.А. Осипова // Литейное производство. — 2003. — №6. — С. 18.

95. Комиссаров, В.А. Технологические особенности применения жидкостекольных ХТС с жидкими отвердителями / В.А. Комиссаров, С.Д. Тепляков // Литейное производство. -1985. 12. С. 5-8.

96. Дьяконов, B.C. Жидкостекольные смеси с использовавшем биологически разлагаемых веществ / B.C. Дьяконов, Н.Д. Егоркина, С.И. Прозорин, Т.И. Нейман // Литейное производство. 1988. - № 8. - С. 13-14.

97. Бондарик, Н.Е. Регенерация песков из смоляных и жидкостекольных смесей / Н.Е. Бондарик, Ю.А. Шпуй // Литейное производство. 2005. -№4. - С. 26.

98. Бондарик, Н.Е. Выбор установки для регенерации песков / Н.Е. Бондарик, Ю.А. Шпуй // Литейное производство. 2005. - №4. - С. 27.

99. Дорошенко, С.П. Формовочные материалы и смеси: Учебник для4вузов / С.П. Дорошенко, В.П. Авдокушин, К. Русин, И. Мацашек. Под ред. С.П. Дорошенко. Киев: Высшая школа, 1990. - 415 с.

100. Дорошенко, С.П. Совершенствование технологии изготовления форм и стержней из жидкостекольных смесей / С.П. Дорошенко // Литейное производство. 1983. - № 1. - С. 14-15.

101. Дорошенко, С.П. Применение жидкостекольных формовочных смесей с жидкими отвердителями в ЧССР / С.П. Дорошенко, В.П. Авдокушин, В.Н. Елтышев, К. Русин // Литейное производство. 1983. - №1. -С. 20-21.

102. Дорошенко, С.П. Совершенствование технологии изготовления форм и стержней, отверждаемых в оснастке / С.П. Дорошенко, А.П. Макаревич // Литейное производство. 2001. - №4. - С. 21.

103. Великанов, Г.Ф. Структура и механические свойства песчано-смоляных смесей / Г.Ф. Великанов, Н.П. Владимирова, A.A. Бречко // Литейное производство. 1983. — № 11. — С. 15-16.

104. Пат. 93040794/02. РФ. Легковыбиваемая жидкостекольная смесь теплового отверждения. / Ильинская Т.А., Гудков B.C., Теплухин A.A., Корнаухов А.Г., Мараховец Л.Н., Ермакова Л.Н. 1993.

105. Линецкий, Б.С. Легковыбиваемые малоотходные жидкостекольные формовочные смеси / Б.С. Линецкий, О.В. Мельник, С.Б. Кантор, И.М. Касьянов // Литейное производство. 1983. - № 1. - С. 18.

106. Макаревич, А.П.Влияние веществ, содержащих оксида алюминия на выбиваемость щелочно-силикатных смесей / А.П. Макаревич, О.В. Юрченко // Литейное производство. 2001. - №4. - С. 22.

107. Гладышев, С.А. Производство массивных стальных отливок в формах из жидкостекольной смеси / С.А. Гладышев, A.B. Овчинников // Литейное производство. 2000. — №9. - С. 34.

108. Петров, В.В. Улучшение свойств жидкостекольных смесей армированием / В.В. Петров, Э.А. Дмитриев, Тютина Е.А // Литейное производство. 2006. - №7. — С. 13.

109. Субботин, Я. Л. Определение прочности стержней при повышенных температурах / Я.Л. Субботин // Литейное производство. -1976.-№8.-С. 24-26.

110. Лясс, А.М. О некоторых факторах, влияющих на образование горячих трещин в стальных отливках / А.М. Лясс, Яо-хо Чжоу // Литейное производство. — 1958. — №3.

111. Бречко, A.A. Формовочные и стержневые смеси с заданными свойствами / A.A. Бречко, Г.Ф. Великанов. — Л.: Машиностроение, 1982. -216 с.

112. Чернышов, Е.А. Исследование процессов эрозионного разрушения литейной формы / Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев // Литейное производство. 2003. - № 11. - С. 14-16.

113. Евлампиев, A.A. Эрозия литейной формы. Причины образования, способы предупреждения / A.A. Евлампиев, Е.А. Чернышов, A.B. Королёв // Литейное производство. — 2009. № 7. - С. 21-23.

114. Дорошенко, С.П. Основы выбора формовочных смесей / С.П. Дорошенко // Развитие методов и процессов образования литейных форм: Сб. науч. тр. М., 1977. - С. 23-25.

115. Задов, А.Е. О механизме формирования остаточной прочности жидкостекольных смесей / А.Е. Задов // Литейное производство. — 2000. -№9. -С. 38.

116. Евлампиев, A.A. Материал и эрозионное разрушение поверхности песчаных форм / A.A. Евлампиев, Е.А. Чернышев, A.B. Королёв // Заготовительные производства в машиностроении. 2003. - № 10. - С. 3-5.

117. Петриченко, А.М. Термостойкость литейных форм / А.М. Петриченко, A.A. Померанец, В.В. Парфёнова. -М.: Машиностроение, 1982. -230с.

118. Медведев, Я.И. Газовые процессы в литейной форме / Я.И. Медведев. -М.: Машиностроение, 1980.— 200 с.

119. Туманова, Л.П. Поверхностное упрочнение форм / Л.П. Туманова, A.B. Уваров, В.И. Дегтярев // Литейное производство. 1981. - № 2. - С. 1415.

120. Маслов, К.А. Пути повышения технологичности жидкостекольных смесей / К.А. Маслов, И.О. Леушин, А.Е. Миронычев // Заготовительные производства в машиностроении. 2010. - №2. — С. 8-11.

121. Гурлев, В.Г. Физико-химические основы разработки органосиликатных связующих композиций для изготовления литейных форми стержней / В.Г. Гурлев, Ю.С. Дворяшина // Литейное производство. -2001. №1. С. 20-22.

122. Жуковский, С.С. Перспективы применения смесей с жидким стеклом в литейном производстве / С.С. Жуковский, П.А. Борсук // Литейное производство. 1983. 1. - С. 12-14.

123. Маслов, К. А. Теоретические аспекты некоторых методов повышения технологичности жидкостекольных стержневых смесей, отверждаемых по СОг-процессу / К.А. Маслов, И.О. Леушин, А.Ю. Субботин // Литейщик России. 2010. - №6. - С.36-38

124. Гомельский, Ю.С. Испытания прочностных свойств смесей / Ю.С. Гомельский, В.Л. Деменко, В.Н. Боровицкий, В.Н. Петров // Литейное производство.— 1987,—№ 7.— С. 9-10.

125. Маслов, К.А. К вопросу о методах повышения технологичности жидкостекольных смесей / К.А. Маслов, И.О. Леушин, C.B. Плохов // Литейщик России. 2010. - №2. - С.26-29.

126. Синчугов, А.Ю. Исследование с помощью ультразвука упругопластических свойств стержневых смесей при высоких температурах / А.Ю. Синчугов // Литейное производство. 1988. 1. - С. 19-20.

127. Лясс, А.М. Прибор для испытаний формовочных материалов при высоких температурах / А.М. Лясс, И.А. Виленская, А.М. Дубровский // Литейное производство. —1954. — № 5. С. 23.

128. ГОСТ 23409.0-78 Методы исследования формовочных и стержневых смесей —Введ. 27.12.1978 — М.: Издательство стандартов, 1978.

129. ГОСТ 23409.9-78 Метод определения осыпаемости. Введ. 27.12.1978 -М.: Издательство стандартов, 1978.

130. ГОСТ 23409.7-78 Метод определения прочности при сжатии, растяжении, изгибе и срезе. Введ. 27.12.1978 - М.: Издательство стандартов, 1978. - 18-23с.

131. ГОСТ 23409.5-78 Метод определения влажности. — Введ. 27.12.1978 -М.: Издательство стандартов, 1978. 12-13с.

132. ГОСТ 23409.12-78 Метод определения газотворности. — Введ. 27.12.1978 -М.: Издательство стандартов, 1978.

133. ГОСТ 23409.6-78 Метод определения газопроницаемости. Введ. 27.12.1978 — М.: Издательство стандартов, 1978. -14-18с.

134. ГОСТ 23409.25-78 Методы определения подвижности. Введ. 27.12.1978 -М.: Издательство стандартов, 1978.

135. МЕТАЛЛУРГИИ II МАШШГОСТРОГНИЛwww metmash.com1. АКТ

136. В рамках опробования проводилось испытание стержней из ЖСС с до-., бавлением скопа в количестве 1,5% от общего объёма смеси для изготовления отливок «Стойка» и «Колесо зубчатое» массой 155 и 240 кг соответственно из стали 45Л.

137. В результате опробования зафиксировано:1. снижение трудоёмкости на операции выбивки в 4 раза по сравнению с базовой технологией;2. отсутствие превышения ПДК по СО на операции заливки форм.

138. Свидетельства о признании № 2739 и №2740 от 26.03.2007 г.

139. ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ1. БУЛАТ»

140. Россия. 606-40. Нижегородская обл. г. Бор. пер. ПолевоГг. 10 Тел. факс : (83159) 7-2^-06 E-mail l j • Ф(1с\ u

141. ИНН 52-601 8455 БТ1К 042202603 p с 407028101-2110000101 к с ЗОЮ' 810900000000603 в Волго-Вя!ском банке СБ РФ г. П.Новгооол1. АКТ1. Тешверждаю ^-----г- дАводстзушоо§Улат>>ыЩов О.В.9lobnACgs

142. В результате опробования зафиксировано:1. улучшение выживаемости в 3 раза по сравнению с базовой технологией (жидкостекольная смесь по СОч-процессу):2. снижение ПДК по отношению к a-set-процессу на операции заливкиформ.

143. Сорокин A.B. «9» сентября 2010 г.

144. Оценка экономических результатов внедрения разработки в производство1. Смеси

145. Компоненты Цена, руб/т Смоляная по a-set процессу Жидкостекольная по С02-процессу Жидкостекольная со скопом и бихроматом калия

146. Стоимость, руб (количество компонента, %)

147. Кварцевый песок специальный 1000 1000(100) нет нет

148. Кварцевый песок 270 нет 270 (100) 270(100)

149. Смола 40000 600(1,5) нет нет

150. Жидкое стекло Катализатор 9300 90000 нет 270 (0,3) 465 (5) нет 465 (5) нет1. Скоп 5000 нет нет 75(1,5)

151. Бихромат калия 10000 нет нет 100 (1)

152. С02 (за баллон) 350 нет 350 (1 шт) 350 (1 шт)

153. Итого на тонну смеси, руб 1870 1085 1260

154. Итого на 1 отливку, руб К=0,2113 395,31 229,2605 266,238

155. Итого на тонну годного литья, руб Н=3,984 1574,92 913,37 1060,69

156. Итого в месяц годного литья, руб Х=50 78746 45668,5 53034,5

157. Итого в год годного литья, руб У=12 944952 548022 636414

158. Удорожание смеси по отношению к a-set процессу, руб 0 396930 308538

159. Масса стержней в отливке К, кг 211,3

160. Отливка "Барабан" масса Н, кг 251

161. Годного литья в месяц X, тн 50

162. Количество рабочих месяцевв году, У 12ч