автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка и промышленное освоение ресурсосберегающих технологий для повышения эрозионной стойкости литейных форм

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА И ПРОМЫШЛЕННОЕ ОСВОЕНИЕ РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

00344ЭВ <<

Нижний Новгород 2008

003449877

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете им. P.E. Алексеева

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор ЧернышовЕА.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Колесников М.С. кандидат технич еских нау к,

старший научный сотрудник Марширов В.В.

Ведущая организация: ОАО «Протрактор», г. Чебоксары

Защита диссертации состоится « у^» /¿¿¿¿^ 2008 г. в « А' » часов

на заседании совета Д 212.165.07 в Нижегородском государственном

техническом университете по адресу: 603600, г. Нижний Новгород, ул. Минина, 24, корп. 1, ауд. 1258.

С диссертаций можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » C/dZtC^cf 2Ш г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор /Л / Ульянов В.А.

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Темпы технического переюору жения и развитая литейного производства, объёмы и требуемое качество выпускаемой продукции, заставляют литейщиюэв совершенно по-новому решать вопросы, касающиеся технологии изготовления и качества отливок. Опыт работы литейных заводов показывает, что одним из перспективных путей повышения качества литья, снижения его себестоимости является разработка новых формовочных смесей, совершенствование существующих технологических процессов и способов изготовления отливок. Дэ настоящего времени наиболее распространенным является способ получения отливок в песчано-глинистые формы. Преимущества, а так же недостатки данного способа известны. Одним из характерных недостатков данного способа литья является низкое качество поверхности получаемых отливок из-за образования песчаных засоров, ужи мин, пригара.

Известно, что при литье в песчаные формы источником засоров, образующихся в отливках, в большей части является сама литниковая система. Основными воздействующими факторами являются температура заливки сплава, характер его течения, продолжительность заливки и др. В случае низкой термостойкости литейной формы идет прямое разупрочнение тонкого поверхностного слоя из-за деструкции связующего, что облегчает смывание расплавом освободившихся частичек смеси и песка. При дальнейшем прогреве в спеченных слоях формы начинаются деформационные процессы, образуются трещины, которые при длительной заливке могут быть развиты, и будет происходить более интенсивно эрозия поверхности формы.

Термины «Эрозия поверхности формы», «Эрозия противопригарного покрытия» употреблялись ранее и были рассмотрены Х.Г. Левелинкэм, И.В Валисовским. Были предложены и методики оценки эрозии формы, но в большинстве случаев по косвенным показателям (по прочности, осыпаемости) и само понятие не было конкретизировано. Не достаточно полно исследовано влияние природы связующего и типа формовочной смеси на образование поверхностных дефектов при получении отливок в песчаные формы.

Для решения этой проблемы необходимо знать причины и механизм эрозионного разрушения литейных песчаных форм, а так же использовать формовочные смеси и выполненные на их основе элементы ЛПС, в том числе и фильтрующие системы, которые способны обеспечить формам высокую эрозионную стойкость.

Другим эффективным мероприятием уменьшения степени эрозионного разрушения песчаных литейных форм, является снижение их металлоёмкости за счёт со1фащения массы прибылей. При производстве стального литья прибыли могут составлять 60 - 70 % от металлоёмкости формы. Наиболее перспективным методом снижения массы является применение теплоизоляции прибылей смесями на основе экологически чистых соЕременных теплоизоляционных материалов. Большой вклад в разработку и внедрение в

производство теплоизоляционных смесей на основе экологически чистых теплоизоляционных материалов внёс академик И.Е.Илларионов.

Исходя из вышеизложенного, актуальной задачей является исследование и .разработка формовочных смесей с целью создания форм повышенной эрозионной стойкости, работающих в условиях длительного контакта с

• расплавом. Не менее актуальна разработка теплоизоляционных смесей, позволяющих уменьшить массу прибылей, а в итоге снизить металлоемкость

- литейных форм, степень эрозионных процессов, улучшить работу прибылей и , повысить технологический выход годного (ТВГ).

Цепь работы

Разработка и 'промышленное освоение формовочных смесей и способов, обеспечивающих повышенную эрозионную стойкость литейных песчаных форм для получения необходимого качества и технологического выхода годного (ТВГ) отливок из сплавовчфных металлов.

В соответствии с поставленной целью в работе были поставлены и решены следующие оснодиме задачи:

1. Исследованы процессы эрозионного разрушения литейной формы и выявлены факторы, влияющих на их интенсивность.

2. Разработана технологическая универсальная проба для оценки степени эрозии песчаной литейной формы.

3. Изучено влияние составляющих формовочных песчаных смесей с целью ■ изготовления форм повышенной эрозионной стойкости.

4. Разработан способ эффективного рафинирования расплава в форме.

5. Снижение общей металлоёмкости литейной формы с целью уменьшения

• интенсивности эрозионных процессов.

6. Выполнена оценка эффективности разработанных технологических процессов, внедрение их в производство для получения качественных отливок.

' Научная новизна

На основе комплексных теоретических и экспериментальных исследований установлена взаимосвязь между рабочими и технологическими свойствами формовочных смесей и образованием поверхностных дефектов и эрозионной сгойкэстью. Опрецеленыоптимальные параметры этих свойств.

В результате дилатометрических исследований выявлен механизм, и основные факторы, влияющие на степень эрозионного разрушения литейной песчаной формы.

Разработана и запатентована методика исследования и оценки эрозионной стойкости песчаной формы. (Патент№2267377 С2,от. 10.012006)

Расширены и уточнены имеющиеся представления об эрозии и эрозионной стойкости песчаной литейной формы. Показана связь между известными ■дефектами (засор, ужимина и тд.) и эрозией литейной формы

По результатам выполненных исследований установлено влияние типа связующего на деформативную способность, прочность, осыпаемость, газопроницаемость поверхности формы

Исследован принципиально новый способ рафинирования расплава в форме с помощью литниковой системы, позволяющий уменьшить количество неметаллических включений в отливке. Установлены соотношения элементов литниковой системы

Разработана математическая модель теплоизоляционной смеси с добавкэй экологически чистого продукта - специально обработанной целлюлозы (ООЦ), позволяющая получать оптимальные термо механические свойства (теплопроводность, прочность) в зависимости'" от изменяемых факторов (основных компонентов смеси) и технологических параметров изготовления отливки.

Практическая значимость работы

• Разработаны, экспериментально подтверждены и опробованы в промышленных условиях мероприятия и технологические приёмы, направленные на увеличение эрозионной стойкости песчаных форм.

• Исследован и опробован в производстве состав специальной формовочной смеси повышенной эрозионной стойкости на основе жидкого стекла с шликером (отходом керамического производства). (Патент №2224619, С2, от. 27.02 2004).

• Проведено промышленное опробование универсальный центробежный шлакоуловитель с фильтрующей сеткой собственной конструкции.

• Разработанные составы смесей и технологические приёмы прошли опыгао -промышленное опробование на ООО «Промтракгор - Промлит», ОАО «Текстильмаш». Внедрение в производство результатов выполненных исследований и разработок выражается в сокращении трудоёмкости изготовления литья, разработке мероприятий по оперативному управлению качеством, обеспечении предотвращения брака и повышению выхода годного.

В связи с вышеизложенным на защиту выносятся следующие основные положения:

1. Разработанные составы формовочных и стержневых смесей, обладающие повышенной эрозионной стойкостью и теплоизоляционными свойствами. Патент № 2224619. Решение о выдаче патента №2006109095/02.

2. Результаты исследований физико-механических свойств формовочных смесей.

3. Результаты высокотемпературных исследований формовочных смесей, имитирующие реальные процессы при заливке на границе металл -

форма и их связь с образованием поверхностных дефектов (засоров, ужи мин).

4. Методики оценки и результаты исследований эрозионной стойкости песчаных форм

5. Математические модели теплоизоляционной смеси с экологически чистой добавкой

6. Результаты опытно- промышленных испытаний.

Реализация работы

' Разработанные и исследованные оптимальные составы эрр'озионностойких - специальных смесей на основе 'жидкого стекла прошли опыгао-промышленные испытания на Чебоксарском заводе ООО «Промракгор - Промпт» при получении стальных отливок «Упор», «Корпус задвижки». Теплоизоляционные смеси на основе жидкого стекла и металлофосфатного связующего с добавкой СОЦ при изготовлении стальных отливок «Рама боковая», «Хомут тяговый», «Поглощающий аппарат» .позволили снизить металлоёмкость форм на20 - 25 %.

Апробация работы.;

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались в докладах на международных конференциях г. Мэсква (2005 г), г. Комсомольск-на-Амуре (2006 г), на Всероссийских научно-пракгаческих конференциях в г. Санкт-Петербург (2003 и 2006 г), на межрегиональных и внутривузовских конференциях г. Магнитогорск(2005 г), г. Барнаул (2003 г), г. Чебоксары(1997 г) и на седьмом сьезделитейщиков в г. Новосибирск(2005 г).

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 29 печатных работ, в том числе в центральных изданиях, получены 4 патента РФ и одно положительное решение на патент РФ.

Объёмработьу

Диссертация состоит из введения и пяти глав, основных выводов, приложений, списка литературы. Изложена на 194 страницах машинописного текста, включает 17 таблиц, содержит 93 рисунка и список литературы из 120 наименований.

Основное содержание работы

Во введении показана актуальность решаемой проблемы, обоснована необходимость разработки формовочных смесей с повышенной эрозионной стойкостью, а так же технологических мероприятий, необходимых для снижения поверхностного разрушения песчаных литейных форм. Проведён анализ работ по теме диссертации. Сформулирована цель исследования.

В первой главе рассмотрен механизм поверхностного разрушения (эрозии) песчаных литейных форм в процессе заливки. Установлено, что в результате теплового удара в стенке формы возникает температурный перепад,

5

который наряду с другими факторами определяет величину напряжений в приповерхностных слоях формы. Это одна из основных причин первичного разрушения формы. В случае ее низкой термостойкости идет прямое разупрочнение тонкого поверхностного слоя из-за деструкции связующего, что облегчает смывание расплавом освободившихся частичек смеси и песка. При далшейшем прогреве в спеченных слоях формы начинаются деформационные процессы, образуются трещины, которые при длительной заливке могут быть развиты, и будет происходить более интенсивное разрушение формы, что классифицируется, как вторичная эрозия. В результате эрозионных процессов образуются засоры, просечки, ужимины и пригар. Проведён анализ способов изготовления литейных форм, применяемых формовочных материалов, смесей, мероприятий и необходимых приёмов повышения поверхностной стойкости песчаных форм. Приведены примеры отливок и лишнюю - питающих систем со следами эрозионного разрушения. Рассмотрены причины и механизм зарождения и развития эрозии. Проведена связь между эрозией и поверхностными дефектами отливок.

Критически рассмотрены существующие методы оценки эрозионной стойкости песчаных литейных форм, которые либо сложно технически выполнимы, либо не дают сходимости результатов.

Таким образом, существующие методы борьбы с поверхностными дефектами отливок, вследствие эрозии формы не всегда эффективны, поэтому актуальным остаётся вопрос разработки и исследования эрозионностойких смесей, методов оценки эрозии формы, а так же разработка технологических мероприятий, призванных исключать эрозию или её последствия. Исходя из вышеизложенного, определены задачи исследования.

Во второй главе приведено обоснование выбора формовочных смесей и представлены методики исследования и определения их физию-механических, тепло физических, терюмеханических свойств. Быш выбраны широко распространённые в литейном производстве смеси: песчано-шинистая (ПГС), жидко стекол ьная с тепловой сушкой (ЖС), холоднотвердеющие песчано-смоляные смеси (ПСС), мегаллофосфатные (МФ С). Исследованы деформативная способность образцов из формовочных смесей без нагрузки, что соответствует свободному течению расплава по каналам литниковой системы (ЛС) и под нагрузкой 0,4 МПа и температуре 1270 К, имитирующие реальные условия работы литейной формы показали, что образцы из ПГС имеют максимальную положительную деформацию. Исследования показали, что наиболее резкое увеличение размеров образцов происходит во временном интервале 5...20 с. Возникающие при этом напряжения, как правило, и вызывают в реальных условиях деформационные разрушения в приповерхностном слое ЛС, даже при изготовлении мелких отливок. Деформация образцов из ПСС и МФС имеет также положительные значения, но по абсолютной величине они незначительны, и увеличение их размеров носит плавный характер. У образцов из ЖСС в течение всего испытания, а

соответственно и заливки, деформации имеют отрицательные значения. Сжимающие напряжения, возникающие в поверхностных слоях ЛС, благоприятно влияют на стойкость формовочной смеси противразрушения.

На рисунке 1 показан характер изменения деформации образцов в -зависимости от продолжительности их выдержки при Т=1273 К под нагрузкой 0,4 Ша.

6

5

4

3

2

1

0

в -1

3- а -2

2 -3

К •4

а -5

-6

-7

-8

-9

-10

-11

-1 Ь-У 5--Ш

3-I

1-т

Продолжительность нагружения, с

-♦-ЖСС ЧН-ПСС -А-МФС —пгс

Рисунок 1 - Зависимость величины деформации образцов смесей от продолжительности нагру жения при постоянной температуре.

Видно, что характер деформаций ПГС и ЖСС такой же, как без нагрузки. •ПГС при заливке более крупных отлиюк (продолжителшость заполнения полости формы и воздействия расплава > 20с) претерпевает наибольшую положительную деформацию с образованием дефектов, связанных с . расширением формы, - просечек и у жимин на отливках - первичная эрозия.

Дальнейшее нагружение может вызвать вторичную эрозию формы с образованием значительных засоров из-за размыва и отслоения ужимин. МФС менее чувствительна к температурным изменениям, и образцы (а, следовательно, и форма) способны выдерживать значительные термомеханические нагрузки. Кривая поведения смеси показывает слабую отрицательную деформацию.

Кривая, характеризующая поведение ПСС, показывает, что ещё во время •прогрева образца произошла его деформация с увеличением размеров. Далее образцы под нагрузкой продолжают сохранять положительную деформацию, что согласуется с образованием в отливках просечек, дефектов, связанных с расширением материала формы.

Дня более полного изучения эрозии формы и возможности её оценки была разработана технологическая зубчатая проба (рисунок 2), а также проведены исследования эрозии форм (3)),) изготовленных из исследуемых формовочных смесей.

Рисунок2- Модель технологической пробы

Разработанная проба и методика позволяет качественно оценить эрозионную стойкость литейных форм и сделать выводы, что формы из ПГС и на основе карбамидоформаявдегидного связующего более подвержены эрозии, чем формы на основе МФСи ЖС.

В третьей главе представлены исследования и сравнительный анализ поведения различных материалов в песчаной литейной формы в процессе термического нагружения, в рамках стойюсти к эрозионному разрушению. На основе анализа исследований, рассмотренных в Главе 2, а так же опыта изготовления отливок в реальном производстве определены причины разупрочнения литейных форм в процессе заливки расплава в зависимости от природы связующего, механизма формирования структуры уплотненной смеси, их отверждения, а так же выявлены основные факторы, способствующих эрозионному разрушению.

Установлено, что формы из ПГС и под нагрузкой в большей степени подвержены эрозионному разрушению, вследствие значительной склонности песчано-глинистых смесей кдеформации расширения при температурах 1273 К. Они подвержены как первичной, так и вторичной эрозии. Степень эрозионного разрушения зависит от количества расплава проходящего через форму.

Формы, изготовленные на фенольных и фенол фур ановых связующих имеют достаточную эрозионную стойкость. Высокая тер мо стой гость фенольных, фенолфурановых и фурановых смол объясняется наличием в их структуре высотой концентрации атомов углерода, которые при высокой температуре способны образовывать углеподобный продукт - кокс, который

некоторое время поддерживает общий каркас смеси против разрушения. Формы, изготовленные с применением карбамидных смол, имеют низкую термостойкость и как следствие более подвержены эрозионному разрушению.

Исследования показали, что высокая тер мо стой кэсгь и низкая деформатавная способность металлофосфатной формы обеспечивает ей высолю эрозионную стойкость.

Высокая тер моего йшеть и эрозионная стойкость форм на основе жидкого стекла обусловлены природой связующего и зависят от способа отверждения и уплотнения.

В четвёртой- главе рассмотрены мероприятия, необходимые" для повышения эрозионной стойюсти песчаных форм.

1. Представлены исследования разработанной эрозионностойгой формовочной смеси (специальной) на основе жидкого стекла с добавкой шликера - отхода производства керамических изделий. Исследования -проводили в три этапа:

На перюм этапе исследований была изучена зависимость прочностных свойств жид ко стекольной смеси с шликером в высушенном состоянии от содержания шликера в смеси. На втором этапе подбирали оптимальное содержание связующего (жидкого стекла) в разработанной смеси для придания ей необходимых свойств для получения качественных форм. На третьем этапе исследовали совместное влияние шликера и жидкого стекла на деформагавную способность образцов из разработанной - специальной смеси. Исследование позволило выявить влияния различного содержание жидкого стекла и шликера на деформацию образцов при выоогай температуре (1270 К) и нагрузке 0,4 МП а.

На основании проведённых исследований подобрали оптимальный состав специальной формовочной смеси (песок кварцевый - 80 %, шликер - 20 %, ЖС - 13 % при этом образцы из разработанной смеси имеют прочность в сыром состоянии осж = 0,15 МПа, в высушенном состоянии ор > 3,0 МПа, высокую поверхностную прочность, отрицательную деформацию при высоких температурах).

Согласно разработанной методике определения эрозии формы, • исследовали влияние типа связующего на эрозионную стойкость литейных -форм при заливке стали 25Л, изготовленных из формовочных смесей (ПГС, ПСС, МФС, ЖСС, Специальной). Схема эксперимента представлена на рис. 3. Эрозию литейной формы подсчитывали по разности массы пробы - эталона . (отлитой в кокиль или полученной методом моделирования при помощи САПР, она составляет в = 3812,7 г) и пробы полученной в реальных условиях после очистки, обрубки литников и точного определения массы на электронных весах с точностью до 0,01 г.

Результаты исследований определённые по трём замерам представлены в таблице 1.

Смесь №1 пгс №3 ХТСна АХФС №4 Жид ко стекольная №5 Специальная №7 ПССна КФЖЛ

Эрозия формы (30, % 0,47 0,025 0,024 0,0016 0,14

Исследование показало, что форма из разработанной специальной смеси имеет самую высокую эрозионную стойиэсть. 0,0016 %.

2. Дгя устранения недостатков существующих способов рафинирования расплава в форме предлагается опробованная в производстве универсальная конструкция шлакоуловителя, которая разработана на основе анализа опыта эксплуатации систем центробежного шлакоулавливания и других существующих способов очистки расплава. Она состоит из центробежной бобышки со встроенной фильтрующей сеткой специальной конструкции (рисунокЗ).

1 - полость шлакоулашивающей бобышки; 2 - литниковый ход; 3 -фильтрующая сетка; 4 - питатель; 5 - фильтрующий элемент; 6 -металлоприёмник; 7 - буртик; 8 - технологический зазор; 9 - фильтровальные отверстия.

Конструкция системы и фильтрующего элемента позволяет улавливать первые порции металла, обогащенные различными включениями, а затем, по мере заполнения бобышки, вся система работает как центробежный шлакоуловител ь.

Параметрылитнишвой системы при получении отливокиз серого чугуна принимались в соответствие со следующими рекомендациями:

:Рфс :Рлхвх :РСТ =1 :1,5): 1,2:1,2, гдеБ ф с - сума площадей сечений отверстий в фильтровальной сетке.

При производстве отливок из чугуна с шаровидным графитом но1ую фильтрующую конструкцию встраивают в литниковую систему после реакционной камеры. Использовалась литниковая система со следующими параметрами:

Р П1ГГ " Рф С • РЛ X ВЫХ р К • Рл X ВХ р К * 1*СТ = 1 :1,5 : 1,2: 13 :132

3. Для снижения металлоёмкости литейных форм и увеличения их эрозионной стойкости разработали и провели исследования составов теплоизоляционньй смесёй и возможности их использования для изготовления-теплоизоляционных оболочек прибыл ей.

Разработку составов теплоизоляционных смесей проводили с использованием специально обработанной целлюлозы (СОЦ)- э ко ваты в качестве теплоизоляционного наполнителя.

В качестве связующих материалов использовали жидкое стекло, магнийалюмофосфатное (МАФС) связующее. В процессе исследований определили физико-механические и тепло физические свойства смесей и подобрали оптимальные соотношения составляющих: песок формовочный Щ02025 80 - 40 %, СОЦ 20 - 80, жидгое стекло 20 - 30 %; песок формовочный 1К202025 90 - 40 %, СОЦ 10 - 60, МАФС 8-18 %. Смеси имеют следующие физико-механических свойства (стсж = 0,5 - 0,52 МПа, ораз = 0,82 - 030 МПа), и хорошие теплоизолирующие показатели. Дтя смесей на основе жидкого стекла коэффициент теплопроводности 1 = 0,56 -0,28 Вт/м °С и на МАФС Х = 0,82-030 Вт/м °С.

Методом горячего опробования исследовано влияния СОЦ на теплоизоляционные свойства формовочных смесей. Установлено, что эффективность теплоизоляционной оболочки возрастает в зависимости от содержания СОЦ в смеси.

Из рисунка 4 видно, что расплав в оболочках находился в жидком состоянии по сравнению с ПГФ (контрольная смесь - 4 мин.) соответственно по времени 5,18 и 35 минут, т. е. время работы прибыли может быть увеличено в несколько раз.

— — Т ликвидус —•—10% целлюлозы

— — Тсолидус —♦—50% целлюлозы —в— Контрольная 0% —л— 80% целлюлозы

Рисунок4 - Кривые охлавдения отливки (прибыли)

Для оптимизации состава теплоизоляционной смеси была разработана математическая модель зависимости физико-механических свойств теплоизоляционной металлофосфатной смеси от состава. За параметры оптимизации принимали: У1 - теплопроводность смеси, Вт/м град; У2 - предел прочности на сжатие в сыром состоянии осж, МПа; Уз - предел прочности на разрыв в сухом состоянии ар, МПа. За независимые переменные были приняты: X] - содержание СОЦ, %; Х2 - содержание каолинитовой глины, %; Х3 -содержание МАФС, %; Х4 - содержание кварцевого песка, %; Х5 - температура сушки, °С; Х6 - продолжительность сушки, мин.

Математические уравнения регрессии для изучаемых параметров получены в следующем виде:

Уз=-668^09-2,138Х1-030бХ2-Ю^62Х3+1,142Х4+4,425Х5-3,7Х6; У2=0,059-Ю ,000047Х1-Ю£039Х2;

У,= -0,12488-0,00123Х!-Ю,00214Х2-0,00364Х3-0,0052X4-0,00023Х5-Ю,00026Хб.

Результаты математического моделирования были взяты за основу при опробовании в промышленных условиях теплоизоляционных оболочек, изготовленных из металлофосфатной смеси с добавкой специально обработанной целлюлозы. Разработанные ооставы, приведённые в этой главе, прошли производственные испытания.

В пятой главе приведены результаты производственных опьпно-промышленных испытаний и опробования разработанных формовочньк смесей для изготовления форм с повышенной эрозионной стойшстью и

универсального метода рафинирования расплава в форме, а также теплоизоляционных смесей с добавкой СОЦ для снижения металлоёмкости литейной формыи повышения качестваотливок.

Опробование в производстве технологии внутриформенного рафинирования расплава с использованием центробежного шлакоуловителя и фильтровальной сетки специальной конструкции из специальной смеси привело к снижению брака по засорам отливки «Отбойник» с 70 до 4 %.

Промышленное опробование теплоизоляции прибылей с общим снижением металлоёмкости литейной формы проводилось на трёх отливках. На отливке «Рама боковая» экономия металла составила более 60 кг на форму. Масса исходной прибыли в = 23- кг. Масса теплоизоляционной прибыли составляет в = 9,5кг. Аналогично, не менее чем на 50 % снизили массу прибылей на отливках «Хомут тяговый», «Поглощающий аппарат». Экономия металла на форму отливки «Хомут тяговый» составила 40 кг, «Поглощающий аппарат» - 20 кг. Во всех случаях снижение металлоёмкости формы привело к уменьшению дефектов поверхности из-за эрозии формы. Количество забракованных отливок по данным БТК ООО «Промгракгор - Прошито уменьшилось на 12 %.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных разработок, позволяющих решать проблем повышения эрозионной стойкости поверхности песчаных литейных форм.

2. Выполнены исследования и сравнителшый анализ влияния материала песчаной формы на эрозионную стойкость. На основе дилатометрических исследований установлена взаимосвязь между термостойкостью и деформативной способностью поверхностного слоя формы при контакте с жидким металлом. Показано, что процесс эрозионного разрушения зависит от типа связующего и продолжительности контакта жидкого металла с формой в процессе её заполнения.

3. На основании литературных данных, произведённого анализа и проведённых исследований предложена уточнённая классификация поверхностных дефектов и рассмотрен механизм их формирования. Выполненный комплекс исследовательских работ позволил расширить понятие эрозионной стойкости литейной песчаной формы и выделить первичную и вторичную эрозию.

4. Разработана и опробована в промышленных условиях технологическая проба и методика качественной и количественной оценки эрозионной стойкости песчаной литейной формы.

5. Разработаны, э ксп ер и мен тал ьно подтверждены и опробованы в промышленных условиях мероприятия и технологические приёмы, направленные наувеличение эрозионной стойкости песчаной формы.

6. Изучена возможность использования отходов керамичесгого производства (шликера) в качестве добавки к формовочным смесям. Экспериментально установлено и теоретически объяснено, что вюд шликера в количестве 20 % позволяет снизить осыпаемость и повысить поверхностную прочность, уменьшить деформативную способность, что приводит к снижению поверхностных дефектов.

7. Проведён анализ различных фильтрующих элементов и систем, используемых для рафинирования расплава в ф°Рме> и показана их эффектавность работы на снижение количества засоров в отливке.

8. Разработана собственная концепция очистки расплава с помощыо шлаюулаетивающей литниковой системы, состоящая из центробежной бобышки со встроенной сеткой специальной конструкции. Экспериментально установлены соотношения элементов литниковой системы. Предложенная конструкция литниковой системы позволяет улавливать газы, мелкие и крупные неметаллические включения и засоры.

9. Установлена связь между металлоёмкостью литейной формы (с учётом массы прибылей) и эрозионной стойкостью. Показано, что снижение общей металлоёмкости формы приюдит к снижению поверхностных дефектов.

Ю.Разраэотан и опробован в производстве состав специальной формовочной смеси повышенной эрозионной стойкости на основе жидкого стекла с шликером (отходом керамического производства). Песок кварцевый - 80 %, шликер - 20 %, жидкое стекло - 13 %. Эф =0,0016 %.

11.С целью снижения расхода металла на прибыли исследована возможность использования для теплоизоляции прибылей эюваты (ООЦ). Отработаны и внедрены в производство составы теплоизоляционных смесей, состоящие из кварцевого песка с металлофосфатным связующим или жидким стеклом с добавкой ООЦ. Теплоизоляционные оболочки, изготовленные из данных смесей и установленные в прибыльную часть отливки увеличивают продолжительность действия прибыли в 1,5 раза, увеличивают выход годною на 10 - 15 %. Разработанная технология не требует капитальных затрат и организационно просто вписывается в условия действующего производства.

12.Методом математического планирования эксперимента определён состав смеси с добавкой СОЦ и получены математические модели, позволяющие анализировать влияние отдельных факторов на теплофизические и механические свойства теплоизоляционной смеси и оптимизировать их состав.

13.Разработанные составы смесей и технологические приёмы прошли опыгао - промышленное опробование на ООО «Протрактор -Промлит», ОАО «Текстильмаш». Внедрение в производство результатов выполненных исследований и разработок выражается в сокращении

трудоёмкости изготовления литья, разработке мероприятий по оперативному управлению качеством, обеспечении предотвращения брака по поверхностным дефектам и повышению выхода годного. Ожидаемый экономический эффект200 тыс. руб.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

1. Королёв, A.B. «Технологическая проба для определения эрозионной стойкости литейной формы» / A.B. Королёв, АА. Евлампиев // Патент №2267377

2. Королёв, A.B. Смесь для изготовления литейных форм и стержней / A.B. Королёв, АЛ. Евлампиев, МА. Шведов //Патент№2224619

3. Королёв, A.B. Теплоизоляционная смесь для утепления прибылей отливок / А.В.Королёв, АА.Евлампиев, О.В.Мэисеева // Решение о вьщачепатента №2006109095/02 (009891) от22.03 2006г.

4. Евлампиев, АА. Формовочная смесь для литейных форм / АА. Евлампиев, A.B. Королёв //ПагентРФ №2207932

5. Евлампиев, АА. Формовочная смесь для изготовления литейных форм/ АА.Евлампиев, А.Ф. Журавлёв, A.B. Королёв//Патент №2189884

6. Евлампиев, А А. Изоляционные и обогревающие смеси для интенсификации работы прибылей отливокиз чёрных и цветных сплавов/ АА. Евлампиев, A.B. Королёв, ИА. Сгрельников // Итоговая конференция ЧТУ, Чебоксары, 1997, С.108-110.

7. Евлампиев, ААЛрименение фильтрующих систем как реальный метод получения качественной отливки в песчано-шинистых формах / АА. Евлампиев, А.Ф. Журавлёв, A.B. Королёв, М.А. Шведов // ВИНИТИ дет. гос. per. №794-В 2002 от 06.05 2002г.

8. Евлампиев, АА. Эрозионная стойкость литейной формы / АА. Евлампиев, A.B. Королёв, М.А. Шведов // «Проблемы и перспективы развития литейного производства» г.Барнаул, АТУ, 2002. С

9. Чернышев. ЕА. Оценка эрозионной стойкости литейной формы / ЕА. Чернышов, АА. Евлампиев, A.B. Королёв // «Литейное производство сегодня и завтра». Материалы 4-ой всероссийской научно-практической конференции, г.С.Петербург, 2003. С.66 - 68

Ю.Чернышов, ЕА. Материал и эрозионное разрушение поверхности песчаных форм / ЕА. Чернышов, АА. Евлампиев, A.B. Королёв // Заготовительные производства в машиностроении, 2003 .,№10, СЗ-5.

11.Евлампиев, АА. Классификация дефектов отливок по засорам и неметаллическим включениям / АА. Евлампиев, МА. Швецов, A.B. Королёв // Материаловедение и металлургия, том 38, НГТУ, 2003., С.107-109.

12.Евлампиев, АЛ. Эрозия литейной формы в процессе заливки / АА. Евпампиев, A.B. Королёв, МА. Шведов // Материаловедение и металлургия, том 38, НГТУ, 2003., С.109-111.

13.Чернышев, ЕЛ. Методика оценки эрозионной сто йю ста литейной формы / ЕА. Чернышов, АА. Евлампиев, A.B. Королёв // Заготовительные производства в машиностроении, №11,2003. С. 3 - 5.

14.Чернышов, ЕА. Исследование процессов эрозионного разрушения литейной формы / ЕА. Чернышов, А А. Ешампиев, A.B. Королёв // Литейное производство №11, 2003., С. 14- 16.

15.Чернышов, ЕА. Повышение эффективности работы прибылей отливок из стали и цветных металлов // ЕА. Чернышов, АА. Евлампиев, А.В: Королёв // Технология металлов, №11.2004. С. 31 - 33.

16.Евлампиев, АЛ Эффективность и тенденции развития технологии фильтрационного рафинирования сплавов / АА. Евлампиев, ЕА. Чернышов, A.B. Королёв // Технология металлов, №12.2004. С. 36 -39.

17.Чернышов, ЕА. Сравнительная оценка поверхностной прочности и склонности к эрозионному разрушению песчаных форм/ЕА. Чернышов, АА. Евлампиев, A.B. Королёв // Труды 3-ей Международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии», МИ СИ С, Мэсква,2005., С296-299.

18.Чернышов, ЕА. Оптимизация состава формэвочной смеси для теплоизоляции прибылей фасонных отливок (статья) / ЕА. Чернышов, АА. Евлампиев, Т.В. Комарова, A3. Королёв // Межрегиональный сборник научных трудов, выпуск №5 «Литейные процессы», Магнитогорск, 2005., с.116-121.

19.Евлампиев, АЛ Ужи мины на отливках и разрушение поверхности песчаных форм в процессе заливки/ АА. Евлампиев, Е.А. Чернышов, A.B. Королёв, ИА. Шилкин // Литейное производство, №1,2005. С. 19 -20.

20.Чернышов, ЕА. Применение теплоизоляционных оболочек для прибылей фасонных отливок / ЕА. Чернышов, АА. Евлампиев, БЛ. Уваров, A.B. Королёв // Труды седьмого съезда литейщиков России, Г.1, Новосибирск, 2005. С. 146-149.

21.Евлампиев, АА. Общие положения и рекомендации при выборе процессов приготовления и составов формовочных смесей / АА. Евлампиев, Е.А. Чернышов, A.B. Королёв // Литейное производство, №18,2005. С. 10-13.

22.Евлампиев, АА. Внутриформенное рафинирование расплава (статья) / А А Евлампиев, Е.А Чернышов, А.В.КЬролёв // Материалы 6-й Всероссийской научно-практической конференции 20 -22 июня «Литейное производство сегодня и завтра», Санкт-Петербург, 2006., С. 207-210.

23 .Чернышов, Е.А. Сравнительный анализ использования теплоизоляционных оболочек для улучшения работы прибылей / ЕА.

Чернышов, АА. Евлампиев, A.B. Королёв// Материалы международной научно-практической конференции «Повышение эффективности инвестиционной деятельности в Дальнею сточном регионе и странах АТР», Комсомольск-на-Амуре-2006. С. 90-91.

24.Чсрнышов, Е.А. Разрушение песчано-глинистых форм в процессе заливки, методы оценки и повышение эрозионной стойкости / ЕЛ. Чернышов, АА. Евлампиев, A.B. Королёв, А.Ю. Фирсов // Литейщик России,-2006.-№ 12,-с. 20-21.

25.Чернышов, ЕЛ. Применение экологически чистых теплоизоляционных оболочек для улучшения работы прибылей / ЕЛ. Чернышов, АА. Евлампиев/- A.B. ..Королёв // Труды 4 международной • научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии», МИ СИ С, M 22-28 окгября2007.- с. 90-93.

26.Чернышов, ЕЛ. К вопросу образования ужимин / ЕЛ. Чернышов, АЛ. Евлампиев, A.B. Королёв // Межрегиональный сборник научных трудов «Литейныепроцессы»- Магнию горск.-2006-вып.6,- с.98-102.

27.Чернышов, ЕЛ. К вопросу об унификации прибылей / ЕЛ. Чернышов, АЛ. Евлампиев, A.B. Королёв, А.Ю. Фирсов // Труды НГТУ «Материаловедение и металлургия» - НЛовгород.-2007.-том 61. - с. 4345.

28.Чернышов, ЕЛ. Эрозия литейной формы и эффективные меры по определению ее негативных последствий / ЕЛ. Чернышов, АЛ. Евлампиев, A.B. Королёв, Уханов ЮЛ. // Труды восьмого съезда литейщиков России-Ро сто в-на- Дэну,- 23-27 апреля2007.

29 .Евлампиев, АЛ. Эффективные шлакоулавливающие литниковые системы / АЛ. Евлампиев, ЕЛ. Чернышов, A.B. Королёв, А.Ю. Фироов, C.B. Михайлов // Труды НГТУ «Материаловедение и металлургия» -НЛовгород.-2008.-том68.- с.32-33.

Подписано в печать 14 09.2008 Формат 60><84 'Лб Бумага писчая №1. Печать офсетная Уч - изд л. 1,0 Тираж 100 экз Заказ 854

РГУП «Чебоксарская типография №1», 428019, г Чебоксары, пр И Яковлева, 15

ВВЕДЕНИЕ.,.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1 Поверхностное разрушение песчаных литейных форм в процессе заливки

1.2 Эрозия литейных форм и её связь с поверхностными дефектами отливок

1.3 Существующие методы оценки эрозионной стойкости литейных форм

1.4 Фильтрационное рафинирование расплава

1.5 Обогрев и теплоизоляция прибылей, как способ увеличения эрозионной стойкости песчаной литейной формы

1.6 Выводы по главе

1.7 Постановка задачи исследования

Глава 2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ФОРМОВОЧНЫХ СМЕСЕЙ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Выбор составов формовочных смесей

2.2 Определение физико-механических свойств

2.3 Метод определения теплопроводности смесей

2.4 Исследование термостойкости и деформативной способности

2.5 Методика определения эрозионной стойкости формы 70 Выводы по главе

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ

МАТЕРИАЛА ПЕСЧАНОЙ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ В

РАМКАХ СТОЙКОСТИ К ЭРОЗИОННОМУ РАЗРУШЕНИЮ

3.1 Разрушение поверхности песчано-глинистых форм (ПГС).

3.2 Поверхностная стойкость форм из холоднотвердеющих песчано-смоляных смесей в процессе заполнения расплавом

3.3 Стойкость литейных форм с металлофосфатными связующими

3.4 Взаимодействие поверхности форм на основе жидкого стекла с расплавом

Выводы по Главе

Глава 4. ПОВЫШЕНИЕ ЭРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ

ПЕСЧАНЫХ ФОРМ

4.1 Специальные формовочные смеси с отходами керамического производства (шликера)

4.1.1 Исследование физико-механических свойств специальной смеси в зависимости от содержания шликера

4.1.2 Исследование физико-механических свойств специальной смеси в зависимости от содержания связующего

4.1.3 Исследование деформации специальной смеси в зависимости от содержания шликера и жидкого стекла

4.2 Исследование влияния типа связующего на эрозионную стойкость литейной формы

4.3 Методы и мероприятия для улавливания продуктов эрозии формы

4.3.1 Центробежный шлакоуловитель

4.3.2 Новая эффективная центробежная система шлакоулавливания

4.3.3 Фильтрующие сетки

4.4 Исследование составов теплоизоляционных смесей и возможности их использования

4.4.1 Исследование теплофизических и физико-механических свойств

4.4.2 Влияние специально обработанной целлюлозы (СОЦ) на теплоизоляционные свойства формовочных смесей методом заливки.

4.4.3 Оптимизация состава формовочной смеси для теплоизоляции прибылей фасонных отливок 156 Выводы по главе

Глава 5. ПРОМЫШЛЕННОЕ ОПРОБОВАНИЕ

5.1 Интенсификация работы прибылей с целью снижения металлоёмкости литейной формы

5.2 Применение центробежного шлакоуловителя с фильтрующими сетками при изготовлении стальных отливок 172 Выводы по главе

Темпы технического перевооружения и развития литейного производства, объёмы и требуемое качество выпускаемой продукции, заставляют литейщиков совершенно по-новому решать вопросы, касающиеся технологии изготовления отливок. Опыт работы литейных заводов показывает, что одним из перспективных путей повышения качества литья, снижения его себестоимости является разработка новых формовочных смесей, совершенствование существующих технологических процессов и способов изготовления отливок. До настоящего времени наиболее распространенным является способ получения отливок в песчаную форму. Одним из характерных недостатков данного способа литья является низкое качество поверхности получаемых отливок. В большинстве случаев отливки поражены песчаными засорами, которые располагаются как на поверхности отливок, так и внутри, под слоем металла. Снижение брака отливок по этим дефектам в реальных условиях производства достигается: использованием высококачественных и тщательно подготовленных формовочных материалов; внедрением автоматизированного контроля и управления процессами приготовления формовочных и стержневых смесей и горелой смеси; внедрением современных способов формообразования для достижения необходимого качества формы с достаточной эрозионной стойкостью; внедрением мероприятий внутриформенного рафинирование расплава и снижением металлоёмкости формы.

Однако даже выполнение всех перечисленных мероприятий не даёт гарантированного эффекта получения отливок без дефектов поверхности.

В последние годы, как в нашей стране, так и в странах Европы, Америке для получения отливок без дефектов поверхности широко используются методы глубокого рафинирования расплава в форме различными фильтрующими системами и фильтрами [11, 17-19, 24-27 и др.]. Однако существующие шлакоулавливающие системы фильтрационной очистки не всегда дают желаемого результата на отечественных литейных заводах. Устаревшее формовочное оборудование и низкое качество формовочных материалов не позволяет изготавливать качественные формы, и поэтому имеющиеся системы очистки расплава работают не эффективно.

Наиболее приемлемым вариантом для повышения чистоты заливаемого металла является использование наряду с имеющимися системами его очистки, методов защиты всей рабочей полости литейной формы от разрушения. В настоящее время для этих целей при производстве средних и крупных отливок проводят защиту рабочей полости противопригарными красками, пастами и натирками. Данное мероприятие показало хорошие результаты [60], но противопригарная краска в большинстве случаев не способна длительное время выдерживать высокую температуру. Кроме того, заливочную воронку, стояк и зумпф выполняют с использованием керамического припаса, что частично решает данную проблему. Остаются незащищёнными остальные элементы ЛПС (литниковый ход, шлакоуловитель, питатели), которые сильно подвержены разрушению и являются источниками загрязнения металла отливке, даже при использовании вышеперечисленных систем фильтрации. Чтобы исключить эти недостатки необходимо использовать формовочные и стержневые смеси, а так же выполненные на их основе части ЛПС, в том числе и фильтрующие элементы, с повышенной эрозионной стойкостью, недорогие, не дефицитные, простые по технологии изготовления, хранения и применения.

Из известных типов песчаных смесей,' наиболее полно удовлетворяют данным условиям применения и работы, являются смеси на основе органических и неорганических связующих материалов со специальными добавками [4, 8, 9, 12, 13, 15, 16 и др.]. Фильтрующие элементы, изготовленные из традиционных песчаных смесей на основе связующих, обладают достаточно высоким коэффициентом температурного расширения (КТР), но в подобных системах тоже используются ограниченно вследствие низкой термостойкости связующего. Такие фильтры при пропускании через них большого количества расплавленного металла (более 50 кг) с высокой температурой разрушаются по отверстиям и являются, таким образом, источником загрязнения расплава.

На сегодняшний день песчаные смеси с высокой эрозионной стойкостью, а так же сам механизм эрозионного разрушения литейной формы мало изучены. Разработка таких смесей, а так же мероприятий направленных на защиту формы от разрушения потоком заливаемого металла, совершенствование технологии литейной формы - является первостепенной задачей для получения в условиях отечественного литейного производства стабильного качества литья при получении отливок любой массы, конфигурации, серийности из сплавов цветных и чёрных металлов.

Известно, что в общую металлоёмкость литейной формы входит и масса прибылей, которые, как правило, заливаются через общую с отливкой литниковую систему. При производстве стального литья прибыли занимают 60, а то и 70% от металлоёмкости формы [52, 54, 84, 85, 87,102,116,118], поэтому продолжительность взаимодействия движущегося расплава с формой резко возрастает. Для снижения поверхностного разрушения песчаной литейной формы, необходимо снизить её металлоёмкость за счёт уменьшения объёма прибылей, входящих в литейный куст. Наряду с известными способами улучшения работы прибыли, их достоинствами и недостатками перспективным является теплоизоляция прибылей экологически чистыми современными теплоизоляционными смесями.

Большой вклад в разработку и внедрение в производство теплоизоляционных смесей на основе экологически чистых теплоизоляционных материалов внёс академик И.Е.Илларионов. Именно он впервые начал использовать «эковату», как активную теплоизолирующую добавку для обогрева прибылей.

При использовании метода теплоизоляции прибылей повышается эффективность работы как открытых, так и закрытых прибылей. Теплоизоляция металла прибыли способствует замедлению отвода тепла и как следствие увеличивает время работы прибыли. При этом объём прибыли может быть уменьшен в два и более ~ раз, без снижения эффективности её работы.

Следует отметить, что даже выполнение всех вышеперечисленных мероприятий не позволяет исключить дефекты отливок по вине литейной формы, так как процессы разрушения поверхности песчаной формы малоизученны, а имеющиеся знания и опыт недостаточен для полного представления процессов, протекающих в поверхностных слоях формы при контакте с расплавленным металлом [4, 6-8, 61].

Для всестороннего изучения процессов разрушения песчаной литейной формы во время заливки в работе предлагается ввести расширенное понятие «Эрозия литейной формы». Эрозия литейной формы - это комплекс физико-химических процессов разрушения литейной формы потоком движущегося жидкого расплава, вследствие деструкции связующего формовочной смеси и деформации поверхностных слоев литейной формы. Термины «Эрозия поверхности формы», «Эрозия противопригарного покрытия» употреблялись ранее Х.Г. Левелинком, И.В Валисовским [61], но само понятие не было конкретизировано и не определены критерии его применения. Признанное специалистами и узаконенное понятие «Эрозия литейной формы» необходимо для квалифицированного объяснения процессов протекающих в форме в совокупности с процессами, вызванными движущимся расплавом. Эти проблемы изложены в докладе на конференциях г. Барнауле, АТУ, 2002г, «Эрозионная стойкость литейной формы», и в г. С.Петербурге, 2003 г., «Оценка эрозионной стойкости литейной формы», в МИСИС, г. Москва, 2005г., на 3-ей Международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии» «Сравнительная оценка поверхностной прочности и склонности к эрозионному разрушению песчаных форм», в г. С.Петербурге, 2006 г., «Внутриформенное рафинирование расплава» [91,95, 101, 112].

Суть обобщённого понятия «эрозия литейной формы» заключается в том, что оно охватывает все процессы, происходящие в литейной песчаной форме во время заливки расплава, и раскрывает причину возникновения литейных дефектов под действием тепла, гидродинамических сил и других факторов. К дефектам от эрозионного разрушения поверхности литейной песчаной формы принято относить только песчаные засоры. Необходимо дополнить к ним засоры от отслоения формы (ужимины), а также дефекты от разрушения противопригарного покрытия. Эрозия в этом случае образуется на освободившейся от защитного слоя краски поверхности. Замечена связь и однотипность механизма образования засоров, ужимин, просечек, пригара в части деформации уплотнённого поверхностного слоя формы с возникновением трещин, напряжений, приводящих к отслоению с образованием вышеперечисленных дефектов.

В связи с этим, в данной работе упор делается на практическую сторону решения данного вопроса. На основании опыта работы литейного производства установлено, что основной причиной эрозионного разрушения литейной песчаной формы, является низкое качество исходных формовочных материалов, используемых для приготовления формовочных и стержневых смесей, а так же низкое качество изготовления форм. Для качественной оценки литейной формы разработана методика и технологическая проба.

Большой научный и практический интерес представляют исследования процессов эрозионного разрушения литейной песчаной формы. Их появление, причины и поиск мероприятий и технологических приёмов, снижающих или исключающих эрозию литейной формы.

На рисунках 1; 2 приведены в качестве примеров фотографии отливок, которые были забракованы бюро технического контроля (БТК) завода по дефектам поверхности из-за недостаточной эрозионной стойкости песчаной литейной формы. На рисунке 1 а показана отливка «Корпус» изготовленная из стали 35Л массой 32 кг со следами эрозии в виде засора, расположенного на поверхности питания отливке металлом. На рисунке 1 б представлена отливка «Груз» из СЧ 25 массой 500 кг. Верхняя часть отливки покрыта сеткой всевозможных дефектов (ужимины, просечки, засор), образовавшиеся вследствие эрозионного разрушения песчаной литейной формы. а) б)

Рисунок 1. а - отливка «Корпус» б - отливка «Груз»

На рисунке 2 показана отливка «Крышка гидронасоса» из СЧ 20, массой 20 кг со следами засора, который расположен как в верхней, так и нижней части отливки. Размер и расположение дефектов говорит о неэффективности работы традиционных шлакоулавливающих систем и о низком качестве изготовления литейной формы.

Рисунок 2 - Отливка «Крышка гидронасоса».

Как видно из рисунков, независимо от массы отливок, рода заливаемого сплава (его температуры), эрозионному разрушению и как следствие появлению характерных дефектов подвержены отливки разной весовой группы, разной сложности, полученные в песчаные формы.

Исходя из вышеизложенного, актуальной задачей для литейщиков является разработка и исследование эрозионностойких смесей. Разработка теплоизоляционных смесей, позволяющих до максимума снизить металлоемкость литейной формы, а так же технологических приёмов, использование которых позволит исключить рассмотренные выше дефекты поверхности отливок.

Цель работы:

Разработка и промышленное освоение формовочных смесей и способов, обеспечивающих повышенную эрозионную стойкость литейных песчаных форм для получения необходимого качества и технологического выхода годного (ТВГ) отливок из сплавов чёрных металлов.

Практическая значимость этой работы заключается в том, что

- разработка и применение новых конкурентоспособных технологий, снизит расход основных и вспомогательных материалов и энергоёмкость процессов.

- знания и закономерности о процессах эрозионного разрушения литейной песчаной формы позволит повысить общий уровень качества отливок различной сложности и различных весовых групп.

- повышение качества литья снизит его себестоимость, улучшит санитарно — гигиенические условия труда в литейных цехах, тем самым увеличит экономическую эффективность производства.

Особое внимание в работе уделено изучению поведения формы и её элементов в контакте с расплавленным металлом. Исследования выполнены путём опытных заливок литейных песчаных форм изготовленных с использованием традиционных и разработанных эрозионностойких смесей, а также путём дилатометрирования образцов при высокой температуре. Сделан анализ и сопоставлены данные по термостойкости песчано-глинистых смесей (ПГС) и смесей на основе смоляных, металлофосфатных связующих и жидкого стекла и анализ их деформационных характеристик. Результаты исследований позволили объяснить причины эрозии литейной формы из песчаных смесей и разработать комплекс мер направленных на повышение эрозионной стойкости литейной формы при получении отливок из сплавов цветных и чёрных металлов.

В связи с вышеизложенным на защиту выносятся следующие основные положения:

1. Результаты исследований физико-механических свойств формовочных смесей

2. Разработанные составы формовочных и теплоизоляционных смесей, работающие в контакте с жидким металлом. Патент № 2224619, №2006109095/02

3. Результаты высокотемпературных исследований формовочных смесей, имитирующие реальные процессы при заливке на границе металл — форма и их связь с образованием поверхностных дефектов (засоров, ужимин).

4. Методика оценки и результаты исследований эрозионной стойкости песчаных форм

5. эрозионной стойкости

6. Математические модели теплоизоляционной смеси с экологически чистой добавкой

7. Результаты внедрений и опытно- промышленных испытаний.

Научная новизна

1. На основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований установлена взаимосвязь между рабочими и технологическими свойствами формовочных смесей (термостойкостью, высокотемпературной деформативной способностью, теплопроводностью, прочностью, осыпаемостью, газопроницаемостью) и образованием поверхностных дефектов и эрозионной стойкостью. Определены оптимальные параметры этих свойств.

2. Выявлен механизм и основные факторы, влияющие на степень эрозионного разрушения литейной песчаной формы.

3. Разработана и запатентована методика исследования и оценки эрозионной стойкости песчаной формы. (Патент №2267377 С2, от. 10.01.2006).

4. Расширены и уточнены имеющиеся представления об эрозии и эрозионной стойкости песчаной литейной формы. Показана связь между известными дефектами (засор, ужимина и т. д.) и эрозией литейной формы.

5. По результатам выполненных исследований установлено влияние типа связующего (формовочной смеси) на деформативную способность, прочность, осыпаемость, 7 газопроницаемость поверхности формы.

6. Разработан и опробован в производстве состав специальной формовочной смеси повышенной эрозионной стойкости на основе жидкого стекла с шликером (отходом керамического производства) (Патент №2224619, С2, от. 27.02.2004).

7. Исследован принципиально новый способ рафинирования расплава в форме с помощью литниковой системы, позволяющий резко уменьшить количество неметаллических включений в отливке. Установлены соотношения элементов литниковой системы.

8. Разработана математическая модель теплоизоляционной смеси с добавкой экологически чистого продукта (СОЦ), позволяющая получать оптимальные термомеханические свойства (теплопроводность, прочность) в зависимости от изменяемых факторов (основных компонентов смеси) и технологических параметров изготовления отливки.

Основные результаты настоящей диссертации отражены в следующих работах [84 - 102, 104, 112 - 120].

Диссертация выполнена в Нижегородском государственном техническом университете им. P.E. Алексеева.

Работа выполнялась по договору с Чебоксарским заводом ООО «Промтрактор-Промлит» по теме «Повышение качества изготовления отливок из чугуна и стали в разовых песчаных формах».

В настоящей научно-исследовательской работе приведены результаты, полученные автором самостоятельно и в сотрудничестве с коллективом кафедры «Технологии металлов и литейного производства» ЧувГУ, а так же с ОГМ завода ООО «Промтрактор-Промлит». При этом автору принадлежат:

1. Постановка проблемы в целом и отдельных задач.

2. Разработка методики оценки эрозионной стойкости песчаной литейной формы.

3. Проведение оценки эрозионной стойкости песчаной литейной формы.

4. Разработка эрозионностойких смесей.

5. Разработка комплексных мероприятий и приёмов, направленных на увеличение эрозионной стойкости песчаных литейных форм

6. Обобщение результатов и анализ

Автор искренне признателен за руководство, поддержку и практическую помощь при подготовке настоящей диссертации доценту, кандидату технических наук, заведующему кафедрой «Технологии металлов и литейного производства» Машиностроительного факультета Чувашского государственного университета ми И.-Н. Ульянова A.A. Евлампиеву.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Выполнен комплекс теоретических и экспериментальных разработок, позволяющих решать проблему повышения эрозионной стойкости поверхности песчаных литейных форм.

2. Выполнены исследования и сравнительный анализ влияния материала песчапой формы на эрозионную стойкость. На основе дилатометрических исследований установлена взаимосвязь между термостойкостью и деформативной способностью поверхностного слоя формы при контакте с жидким металлом. Показано, что процесс эрозионного разрушения зависит от типа связующего и продолжительности контакта жидкого металла с формой в процессе её заполнения.

3. На основании литературных данных, произведённого анализа и проведённых исследований предложена уточнённая классификация поверхностных дефектов и рассмотрен механизм их формирования. Выполненный комплекс исследовательских работ позволил сформулировать новое понятие эрозионной стойкости литейной песчаной формы, расширяющее общее представление о взаимодействии движущегося жидкого металла с литейной формой. Предложены понятия первичной и вторичной эрозии и установлен механизм разрушения формы.

4. Разработана и опробована в промышленных условиях технологическая проба и методика качественной и количественной оценки эрозионной стойкости песчаной литейной формы.

5. Разработаны и экспериментально подтверждены и опробованы в промышленных условиях мероприятия и технологические приёмы, направленные на увеличение эрозионной стойкости песчаной формы.

6. Изучена возможность использования отходов керамического производства (шликера) в качестве добавки к формовочным смесям. Экспериментально установлено и теоретически объяснено, что ввод шликера в количестве 20 % позволяет снизить осыпаемость и повысить поверхностную прочность, уменьшить деформативную способность, что приводит к снижению поверхностных дефектов.

7. Проведён анализ различных фильтрующих элементов и систем, используемых для рафинирования расплава в форме, и показана их эффективность работы на снижение количества засоров в отливке.

8. Разработана собственная концепция очистки расплава с помощью шлакоулавливающей литниковой системы, состоящая из центробежной бобышки со встроенной керамической сеткой специальной конструкции. Экспериментально установлены соотношения элементов литниковой системы. Предложенная конструкция литниковой системы позволяет улавливать газы, мелкие и крупные неметаллические включения и засоры.

9. Установлена связь между металлоёмкостью литейной формы (с учётом массы прибылей) и эрозионной стойкостью. Показано, что снижение общей металлоёмкости формы приводит к снижению поверхностных дефектов.

10. Разработан и опробован в производстве состав специальной формовочной смеси повышенной эрозионной стойкости на основе жидкого стекла с шликером (отходом керамического производства). Песок кварцевый - 80 %, шликер — 20 %, жидкое стекло — 13 %. Эф=0,0016 %.

11. С целью снижения расхода металла на прибыли исследована возможность использования для теплоизоляции прибылей эковаты (СОЦ). Отработаны и внедрены в производство составы теплоизоляционных смесей, состоящие из кварцевого песка с металлофосфатным связующим или жидким стеклом с добавкой СОЦ. Теплоизоляционные оболочки, изготовленные из данных смесей и установленные в прибыльную часть отливки, увеличивают продолжительность действия прибыли в 1,5 раза, увеличивают выход годного на 10 - 15 %. Разработанная технология не требует капитальных затрат и организационно просто вписывается в условия действующего производства.

12. Методом математического планирования эксперимента определён состав смеси с добавкой СОЦ и получены математические модели, позволяющие анализировать влияние отдельных факторов на теплофизические и механические свойства теплоизоляционной смеси и оптимизировать их состав.

13. Разработанные составы смесей и технологические приёмы прошли опытно — промышленное опробование на ООО «Промтрактор-Промлит», ОАО «Текстильмаш». Внедрение в производство результатов выполненных исследований и разработок выражается в сокращении трудоёмкости изготовления литья, разработке мероприятий по оперативному управлению качеством, обеспечении предотвращения брака и повышению выхода годного. Ожидаемый экономический эффект 200 тыс. руб.

1. Рыжиков, A.A. Технологические основы литейного производства / A.A. Рыжиков М.: Машгиз, 1962 г.

2. Гуляев, Б.Б. Теория литейных процессов / Б.Б. Гуляев Л.: Машиностроение, 1976 г.

3. Гуляев, Б.Б. Формовочные процессы / Б.Б. Гуляев, O.A. Корнышкин, A.B. Кузин Л.: Машиностроение, 1987 г.

4. Петриченко, A.M. Термостойкость литейных форм / A.M. Петриченко, A.A. Померанец, В.В. Парфенова М., Машиностроение, 1982 г.

5. Ткаченко, С.С. Брак литья, его предупреждение и исправление/ С.С. Ткаченко Л.: Машиностроение, 1982 г.

6. Валисовский, И.В. Пригар на отливках/ И.В. Валисовский М.: Машиностроение, 1983. - 192 е., ил.

7. Жуковский, С.С. Прочность литейной формы / С.С. Жуковский М.: Машиностроение, 1989. - С.228.

8. Жуковский, С.С. Формы и стержни из холоднотвердеющих смесей / С.С. Жуковский, A.M. Лясс М.: Машиностроение. - 1978. - С.224

9. Жуковский, С.С. Холоднотвердеющие смеси /■ С.С. Жуковский -Литейное производство. 1980. - №2. — С.20-22.

10. Ю.Дорошенко, С.П. Получение отливок без пригара в песчаных формах / С.П. Дорошенко, В.Н. Дробязко, К.И. Ващенко М.: Машиностроение, 1976.

11. П.Захарченко Э.В. Отливки из чугуна с шаровидным и вермикулярным графитом / Э.В. Захарченко Наукова думка, Киев, 1986.

12. Боровскнй, Ю.Ф. Формовочные и стержневые смеси / Ю.Ф. Боровский, М.И. Шацких выпуск2, Ленинград, Машиностроение, 1980.

13. Борсук, П.А. Жидкие самотвердеющне смеси /П.А. Борсук, A.M. Лясс М.: Машиностроение, 1979.14.4ayc, K.B. Технология производства строительных материалов, изделий и конструкций / К.В. Чаус, Ю.Д. Чистяков, Ю.В. Любцина -М.: Стройиздат, 1998.

14. Будников, П.П. Огнеупорные бетоны на фосфатных связках / П.П. Будников, A.B. Хорошавин М.: Металлургия, 1971.

15. Чайкин, A.A. Рафинирование модифицированного в форме чугуна с шаровидным графитом с помощью фильтрационной сетки из стекловолокна / A.A. Чайкин, В.М. Ткаченко, М.Н. Бондарев, Д.Н. Худохормов // Литейное производство 1988, №4, стр 4-5.

16. Блантер, A.M. Фильтрационное рафинирование металла в литниковой системе формы / A.M. Блантер // Литейное производство, 1988, №8, стрб.

17. Анциферов, В.Н. Фильтрация серого чугуна через пенокерамические фильтры / В.Н. Анциферов, A.A. Аретемов, С.Е. Порозова и др. // Литейное производство, 2001, №2.

18. Галдин, Н.М. Литниковые системы и прибыли для фасонных отливок / Н.М. Галдин, В.В. Чистяков М.: Машиностроение, 1992.

19. Галдин, Н.М. Цветное литьё / Н.М. Галдин и др. // Справочник М.: Машиностроение, 1989.

20. Кукуй, Д.М. Теория и технология литейного производства / Д.М. Кукуй, В.А. Скворцов, В.Н. Эктова- Минск: Дизайн ПРО, 2000, 415с.

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

22. Тен, Э.Б. Фильтрование расплава высокопрочного чугуна / Э.Б. Тен, М.А. Воеводина, (МИСиС) // Литейное производство, №7, 1993, (обзор зарубежных публикаций).

23. Снижение брака путём фильтрования / "Modern casting" 1990. V.80.№4. P. 174//Литейное производство. 1990. - №12. - с. 26

24. Анализатор чистоты жидкого металла// Foundry Management & Technology 1987. №5. V. 115. P. 48// Литейное производство 1987. -№10.-с. 36.

25. Фильтрование жидкого металла // Foundry Management & Technology 1987. №5. V. 115. P. 41// Литейное производство 1987. - №10. - с. 36.

26. Бибиков, А. М. Опыт применения керамических фильтров при литье жаропрочных сплавов / А. М. Бибиков, В. А. Куликов, Э. Б. Тен, С. Н. Елкина // Литейное производство. -1993. №4. — с. 15 — 17.

27. Кочегура, H. М. Новые технологии получения качественных изделий из жаропрочных сплавов / H. М. Кочегура, Е. А. Марковский // Литейное производство, 1992. - №9. - с. 14 - 16.

28. Teii, Э. Б. Механизм фильтрационного рафинирования стали / Э. Б. Тен // Тезисы докладов 2 Всесоюзного научно технического съезда литейщиков. -М.,НИИмаш.- 1983. -с. 109-110.

29. Тен, Э. Б. Очистка стали фильтрованием при заливке в формы / Э. Б. Тен, Б. М. Киманов, Зимарина, Г. Н. Миловидова // Литейное производство. — 1986. №6. - с. — 6 -7.

30. Кузнецов В.Г. Расчёт многоярусных литниковых систем с обратным стояком / В.Г. Кузнецов, А.П. Смирнов (НПО "ЦНИИТмаш") // Литейное производство. 1994. - №4 — с. 16 - 17.

31. Синцов, В.А. Рациональная форма питателей для отливок из коррозионно стойких сталей / В.А. Синцов (АО "Уралхиммаш") // Литейное производство. - 1994. - №1. - с. 27 - 29.

32. Швидковский, Е.Г. и др. Вязкость расплавленных сталей / Е.Г. Швидковский и др. // Сб. Вязкость жидкостей и коллоидных растворов. Изд. АН. СССР, 1945.

33. Рабинович, Б. В. Введение в литейную гидравлику / Б. В. Рабинович -М.: Машгиз, 1966.

34. Агроскин, И.И. и др. Гидравлика / И.И. Агроскин и др. М.: Энергия, 1964.

35. Технология литейного производства. ВНИИТОЛ. М.: Машгиз, 1954.

36. Чуркин, Б.С. Численные методы расчёта кинетики затвердеванияотливок / Б.С. Чуркин // Учебное пособие по курсу "Термические основы литейных процессов" Свердловск, УПИ. им. С. М. Кирова, 1985.-с. 62.

37. Есьман, Р.И. Расчёты процессов литья / Р. И. Есьман Минск: Высшая школа, 1977.-263 с.

38. Купса, A.B. К вопросу о рациональной конструкции изложниц / A.B. Купса // Сб. тезисов и докладов 2 Всесоюзной конференции "Физико-химические и теплофнзические процессы кристаллизации стальных слитков". Металлургия, 1967. с. 270 - 279.

39. Степин, П.А. Сопротивление материалов / П.А. Степин М.: Высшая школа, 1983. - 303 с.

40. Ефимов, В.А. Разливка и кристаллизация стали / В.А. Ефимов М.: Металлургия, 1976. - 552 с

41. Шейган, В.Ю. Влияние конфигурации фильтров на гидродинамику заполнения формы / Инженеры В.Ю. Шейган, Н.П. Исайчева, канд. техн. наук В.К. Шнитко // Литейное производство. — 1989. №9. — с. 16 -17.

42. Хомицкий, A.A. Об оценке пористости отливок / Инженер A.A. Хомицкий // Литейное производство. 1988. - №7. — с. 11 - 12.

43. Хомицкий, A.A. Об оценке пористости отливок / A.A. Хомицкий // Литейное производство. 1983. - №2. — с. 27 — 29.

44. Альтман, М.Б. Неметаллические включения в алюминиевых сплавах / М.Б. Альтман М., 1965.- 127 с.48.3арубин, A.M. Об оценке балла пористости отливок / A.M. Зарубин // Литейное производство. 1985. - №4. - с. 15-16.

45. Рыжиков, A.A. Повышение технологических свойств жидкоподвижных керамических смесей путём применения нового связующего / A.A. Рыжиков, A.A. Федорова // Современные методы изготовления литейных форм и стержней. М., 1982. — с. 32 — 34.

46. Чернышев, Е.А. Керамическая смесь на комбинированном связующем / Е.А. Чернышов, Б.И. Уваров, Г.Б. Чуфырин // Литейное производство. 1988. - №5.-с. 32-33.

47. Мурашов, Н.И. Песочные раковины в крупных стальных отливка / Н.И. Мурашов, Б.А. Рыбальченко, В.А. Денисов, В.А. Сторожук // Литейное производство. 1983. - №11, - с. 25 - 26.

48. Илларионов, И.Е. Формовочные материалы и смеси / И.Е. Илларионов, Ю.П. Васин Чебоксары: Изд-во при Чуваш, ун-те, 1995. Ч. 2. 288 с.

49. Теплоизоляция форм, патент 135768 ПНР, МКИ В 22 С 3/00, Литейное производство. 1988 - №9 - с. 35

50. Жуков, A.A. Термитные прибыли для питания отливок из высокопрочного чугуна. / A.A. Жуков, Ю.Ю. Жигуц, В.А. Новохацкий, В.А. Гольдштейн // Литейное производство. 1988. - №7. - с. 32 - 33.

51. Модель прибыли: "Giessrei", 1980, 67. №4. - 107// Литейное производство. - 1981. - №8. - с.36.

52. Андрушевич, A.A. Применение пенокерамических фильтров при получении отливок из вторичных алюминиевых сплавов / A.A. Андрушевич, А.Н. Леонов и др. // Литейное производство. 1998.-№5.-с.18-19.

53. Бибиков, A.M. Опыт применения керамических фильтров при литье жаропрочных сплавов / A.M. Бибиков, В.А. Куликов, Э.Б. Тен, С.Н. Елкина // Литейное производство. 1993 .-№4.- с. 15-17.

54. VaIekx, J.J. Влияние переменных параметров на работоспособность пенокерамических фильтров. / J.J.Valekx (Нидерланды) // Доклад. Международный конгресс литейщиков. Гаага. 1993.

55. Могилёв, В.К. Справочник литейщика / В.К. Могилёв, О.И.Лев. // М., машиностроение 1998.

56. Медведев, Я.И. Технологические испытания формовочных материалов / Я.И. Медведев., И.В. Валисовский // М., Машиностроение 1973.- с. -282- 298.

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

58. Ромашкин, В.Н. Смеси с улучшенными технологическими свойствами / В.Н. Ромашкин, И.В. Валисовский // Литейное производство. 1990. -№2. С. 17-18.

59. Антоновский, В.А. Исследование отверждения стержней газообразными реагентами / В.А. Антоновский, Л.К. Антропова, Остерин А.А.// Литейное производство. 1989. - №11. С. 12-14

60. Гамов, Е.С. Холоднотвердеющие пластичные смеси на основе железорудных концентратов / Е.С. Гамов // Литейное производство. -1977. №9. С. 13-14.

61. Тёркина, Л.И. Использование металлургического магнетизма в магнийфосфатных формовочных смесях / Л.И. Тёркина, Л.Г. Судакас // Литейное производство. 1987. - №2. С. 12-13.

62. Поручиков, Ю.П. Технологические характеристики фосфатосодержащих материалов для полупостоянных форм / Ю.П. Поручиков, Н.В. Коротков, Ф.М. Шашев, Ф.М. Павлов, С.П. Павлов // Литейное производство. 1989. - №6. С. 14-15.

63. Берг, П.П. Использование радиоактивных изотопов для изучения механизма образования засоров в отливках / П.П. Берг, М.А. Студниц, Б.Ю. Фейгельсон // Литейное производство. — 1956.- №7.

64. Гуляев, Б.Б. Исследование засоров в отливках при помощи радиоактивных изотопов / Б.Б. Гуляев, Ю.Ф. Боровский, З.В. Сигалова, Е.С. Соколова // Литейное произаодство. — 1956.- №8.

65. Шренявский, Я. О влиянии удара струи металла на поверхность песчаной формы / Я. Шренявский // "25 -й Международный конгресс литейщиков" М., Машгиз, 1960.

66. Маркова В.А. Проблемы и перспективы развития литейного, сварочного и кузнечно-штамповочного производства. // Сборник научных трудов международной научно-практической конференции. // Выпуск 4 под общей редакцией доктора технических наук, профессора

67. В.А Маркова и доктора технических наук, профессора A.M. Гурьева// Барнаул 2002. С. 59-61.

68. Елчев, М.С. Материаловедение и высокотемпературные технологии, Выпуск 2, Н.Новгород 2000 г., М.С Елчев, Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев «Опыт применения пенокерамических фильтров при получении отливок из стали»

69. Берг. П.П. Использование радиоактивных изотопов для изучения механизма образования засоров в отливках / П.П. Берг, М.А. Студниц, Б.Ю. Фейгельсон // «Литейное производство», 1956, №7.

70. Гуляев, Б.Б. Исследование засоров в отливках при помощи радиоактивных изотопов / Б.Б. Гуляев, Ю.Ф. Боровский, З.В. Сигалова, Е.С. Соколова// «Литейное производство», 1956, №8.

71. JearIey, В. С. How to stop wall mold / Jearley В. C. «Foundry», 1966, 94, №8.

72. Moray M. M. Contribution a I' etude de la penetration metallique en7fonderie d' acier «Fonderie Beige», 1964, № 2.

73. Middleton J .M. Mould erosion by molten Steel / Middleton J .M., Savage J. «British Foundryman», 1964, 57, № 7.

74. Lamassow, A. Untersuchung der Abhängigkeit zwischen der Erosionswirkung der GieBstrahls und dem Auftreten von Sandstellen / Lamassow A., Peukert K. «Giessereilechnik», 1969, № 4.

75. Hrbek, A. Zone de recondensation / A. Hrbek, F. Havlicek, L. Jenicek // «34, Internationaler Giessereikongrees», Paris, 1967.

76. Петриченко, A.M. О природе ужимин в отливках / A.M. Петриченко // «Литейное производство», 1960, № 3.

77. Ушка лова, В.П. Автоматическая стабилизация влажности формовочной смеси в процессе её изготовления / В.П. Ушкалова // «Известия вузов. Машиностроение», 1960, № 4.

78. Patterson, W. Das Schulpen diagram Fur Nassgussande / Patterson W., Boenisch D. // «34, Internationaler Giesserei - Kongrees», Amsterdam, 1964.

79. Middleton, J. M. High temperature testing of moulding materials / Middleton J. M. // «Foundry Trade Journal», 1960, 120, № 2563.

80. Илларионов, И.Е. Теплоизолирующие смеси на основе металлофосфатных связующих материалов / И.Е. Илларионов, A.A. Евлампиев, A.B. Королёв, И.А. Стрельников // Известия, ИТА 4P, 2Г93, №2, 1996, с.213-215.

81. Евлампиев, A.A. Изоляционные и обогревающие смеси для интенсификации работы прибылей отливок из чёрных и цветных сплавов / A.A. Евлампиев, A.B. Королёв, И.А. Стрельников // Итоговая конференция ЧТУ, Чебоксары, 1997, с. 108-110.

82. Илларионов, И.Е. Теплоизоляционная смесь для утепления прибылей / И.Е. Илларионов, A.A. Евлампиев, И.А. Стрельников, A.B. Королёв // Патент РФ (полож. реш.) №200105/01 от 13.01.1998 по заявке 397118078/02 от 17.10.1997.

83. Евлампиев, A.A. Формовочная смесь для изготовления литейных форм / A.A. Евлампиев, А.Ф. Журавлёв, A.B. Королёв // Патент №2189884 от 27.09.2002г по заявке №2001127613/02 (029388) от 10.10.2001г, решение о выдаче № 2001127613/02 (029388) от 15.03.2002г.

84. Евлампиев, A.A. Применение фильтрующих систем как реальный метод получения качественной отливки в песчано-глинистых формахстатья) / A.A. Евлампиев, А.Ф. Журавлёв, A.B. Королёв, М.А. Шведов // ВИНИТИ деп. гос. per. №794-В 2002 от 06.05.2002г.

85. Евлампиев, A.A. Формовочная смесь для литейных форм / A.A. Евлампиев, A.B. Королёв // Патент РФ №2207932 от 10.07.2003г. по заявке №2002115492 от 10.06.2002г.

86. Евлампиев, A.A. Эрозионная стойкость литейной формы / A.A. Евлампиев, A.B. Королёв, М.А. Шведов // К.н. «Проблемы и перспективы развития литейного производства» г.Барнаул, АТУ, 2002г.

87. Евлампиев, A.A. Смесь для изготовления литейных форм и стержней / A.A. Евлампиев, A.B. Королёв, М.А. Шведов // Патент №2224619 от 27.02.2004г. по заявке №2002120026/02 от 27.07.2002г.

88. Евлампиев, A.A. Формовочная смесь для изготовления литейных форм / A.A. Евлампиев, A.B. Королёв // Патент 2207932, Россия

89. Королёв, A.B. Теплоизоляционная смесь для утепления прибылей отливок / А.В.Королёв, А.А.Евлампиев, О.В.Моисеева // Решение о выдаче патента №2006109095/02 (009891) от 22.03.2006г.

90. Чернышов. Е.А. Оценка эрозионной стойкости литейной формы / Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев, A.B. Королёв // К.н. «Литейное производство сегодня и завтра». Материалы 4-ой всероссийской научно-практической конференции, г.С.Петербург, 2003г.

91. Чернышов, Е.А. Материал и эрозионное разрушение поверхности песчаных форм / Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев, A.B. Королёв // «Заготовительные производства в машиностроении», Москва, 2003г., №10, с.3-5.

92. Евлампиев, A.A. Классификация дефектов отливок по засорам и неметаллическим включениям / A.A. Евлампиев, М.А. Шведов, A.B. Королёв // Материаловедение и металлургия, том 38, НГТУ, 2003г., с.107-109.

93. Евлампиев, A.A. Эрозия литейной формы в процессе заливки / A.A. Евлампиев, A.B. Королёв, М.А. Шведов // Материаловедение и металлургия, том 38, НГТУ, 2003г., с.109-111.

94. Чернышов, Е.А. Методика оценки эрозионной стойкости литейной формы / Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев, A.B. Королёв // «Заготовительные производства в машиностроении», №11, Москва, 2003г.

95. Чернышов, Е.А. Исследование процессов эрозионного разрушения литейной формы / Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев, A.B. Королёв // Литейное производство, №11, Москва, 2003г.

96. Евлампиев, A.A. Шлакоулавливающее устройство в литейной форме / A.A. Евлампиев, В.И. Кашеваров // Патент №2213641 С2, 10 октября 2003г

97. Королёв, A.B. Технологическая проба для определения эрозионной стойкости литейной форм / A.B. Королёв, A.A. Евлампиев //Патент№2267377 С2, от. 10.01.2006

98. Горенко, В.Г. Теплоизоляционные материалы в литейном производстве / В.Г. Горенко, Я.Д. Яновер Киев: Техника, 1981. 95с.

99. Чернышов, Е.А. Теплоизоляционные легкоотделяемые прибыли на стальных отливках / Е.А. Чернышов // Литейное производство, 1998. №10. С.19-21.

100. Илларионов, И.Е. Металлофосфатные связующие и смеси / И.Е. Илларионов, Е.С. Гамов, Ю.ГТ. Васин, Е.Г. Чериышевич Чебоксары: Изд-во Чуваш, ун-та, 1995. 524с.

101. Гуляев, Б.Б. Теория литейных процессов / Б.Б. Гуляев- Л.: Машиностроение, 1976. 216с.

102. Ветишка, А. / Под ред. К.И. Ващенко — Теоретические основы литейной технологии (пер. с чеш.). — Киев: Вища школа, 1981. — 318с.

103. Денисов, В.А. Методика расчёта литниковых систем / В.А. Денисов // Втора международна конференция ФОКОМП"88 по приложению на компютире в леярского производство. София, 1988. С. 103-115.

104. Идельчик, Е.И. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Е.И. Идельчик— М. Л.: Госэнергоиздат, 1960. — 464с.

105. Чернышов, Е.А. Влияние теплоизоляции на продолжительность затвердевания отливок из цветных сплавов и легированной стали / Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев, A.B. Королёв, Д.В. Шабалин, И.А. Шилкин // Технология металлов. 2007. - № 9, с. 25-27.

106. Чернышов, Е.А. Разрушение песчано-глинистых форм в процессе заливки, методы оценки и повышение эрозионной стойкости / Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев, A.B. Королёв, А.Ю. Фирсов // Литейщик России. 2006. - № 12. - с. 20-21.

107. Чернышов, Е.А. К вопросу образования ужимин / Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев, A.B. Королёв // Межрегиональный сборник научных трудов «Литейные процессы» — Магнитогорск.-2006.-вып. 6.- с. 98-102.

108. Чернышов, Е.А. К вопросу об унификации прибылей / Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев, A.B. Королёв, А.Ю. Фирсов // Труды НГТУ «Материаловедение и металлургия» Н.Новгород.-2007.-том 61. - с. 43-45.

109. Чернышов, Е.А. Эрозия литейной формы и эффективные меры по определению ее негативных последствий / Е.А. Чернышов, A.A. Евлампиев, A.B. Королёв, Уханов Ю.А. // Труды восьмого съезда литейщиков России — Ростов-на-Дону. 23-27 апреля 2007.

110. Евлампиев, A.A. Эффективные шлакоулавливающие литниковые системы / A.A. Евлампиев, Е.А. Чернышов, A.B. Королёв, А.Ю. Фирсов, C.B. Михайлов // Труды НГТУ «Материаловедение и металлургия» Н.Новгород. - 2008. - том 68. - с. 32-33.1. АКТ

111. H.H. Ульянова Королёвым Андреем Валерьевичем

112. Настоящим подтверждаем, что в ходе организации выпуска литых стальных изделий «Хомут тяговый», «Задвижка», «Отбойник» для обеспечения требуемого качества продукции были использованы результаты диссертационной работы Королёва A.B. в следующих пунктах:

113. Определение эрозионной стойкости песчаных литейных форм для изготовления отливок «Рама боковая», «Хомут тяговый», «Поглощающий аппарат» проводили согласно разработанной методике.

114. Производственные испытания и внедрение методики определения эрозионной стойкости литейных песчаных форм позволили качественно определить эрозионную стойкость форм для изготовления вышеперечисленных отливок из стали

115. На основании проведённых испытаний были выявлены факторы снижающие эрозионную стойкость песчано-глинистых литейных форм и даны рекомендации для её повышения

116. Разработанная методика оценки эрозионной стойкости литейных песчаных форм доказала пригодность для цеховых условий работы1. Главный металлург

117. КОРОЛЁВЫМ АНДРЕЕМ ВАЛЕРЬЕВИЧЕМ1. ООО «Промтрактор-Промлит»1. Токман Е.И.1. АКТ

118. УТВЕРЖДАЮ» Ректор ФГОУ ВПО Чувашского государственного Университетаttj-^f) Караков Л.П.2008г.

119. Декан машиностроительного Факультета, профессор

120. Исполнитель, ст. преподаватель

121. Зав. кафедрой ТМ и ЛП Доцент1. Королёв A.B.1. Евлампиев A.A.М1. Согласовано:1. УТВЕРЖДАЮ»1. ЙНый завод» К.М. Петров2008г.

122. Центробежная система внутриформенного рафинирования с сеткой оригинальной конструкции позволяет стабилизировать качество получаемых отливок.

123. Брак отливок из чугуна по дефектам поверхности снизился на 24%,

124. Экономический эффект 2435 тыс. рублей в год.1. Главный металлург

125. ООО «Чугунолитейный завод»4? (1. П.А. Кузьмин

126. Согласовано: М У • Генеральный директор1. А.В.Строгановйный завод» К.М. Петров2008г.1. АКТ

127. Определение эрозионной стойкости песчаных литейных форм для изготовления отливок из серого и высокопрочного чугуна проводили по разработанному и запатентованному методу.

128. Проведённые испытания методики и её внедрения показали, что предложенная технология качественной и количественной оценки эрозионной стойкости песчаной литейной формы позволяет оперативно выявить причины образования засоров при изготовлении отливок.

129. Разработанная зубчатая технологическая проба имеет хорошую чувствительность к изменениям в составе формовочной смеси, а также к параметрам заливки: температуре заливаемого металла, скорости и времени заливки.

130. Определены оптимальные параметры технологических свойств форм используемых при изготовлении отливок из чугуна массой до 300 кг.1. Главный металлург

131. ООО «Чугунолитейный завод»1г1. П. А. Кузьминиex сервис» занов А.Ю 2008г.1. АКТ

132. КОРОЛЁВЫМ АНДРЕЕМ ВАЛЕРЬЕВИЧЕМ

133. Главный металлург ОАО «Ремтехсервис»

134. Начальник цеха ОАО «Ремтехсервис»1. С.В. Петров1. А.Н. Харитонов

135. КОРОЛЁВЫМ АНДРЕЕМ ВАЛЕРЬЕВИЧЕМ

136. Определение эрозионной стойкости песчаных литейных форм для изготовления отливок из серого чугуна проводили согласно разработанной методике.

137. Производственные испытания и внедрение методики определения эрозионной стойкости литейных песчаных форм по зубчатой технологической пробе позволили качественно определить эрозионную стойкость форм для изготовления отливок из чугуна

138. Выявлены факторы, снижающие эрозионную стойкость песчано-глинистых и стержневых стопочных литейных форм

139. Определена оптимальная степень уплотнения песчаных форм, изготавливаемых на встряхивающей формовочной машине 703М, при изготовлении отливок массой до 100 кг. из чугуна.

140. Подобрано оптимальное соотношение наполнитель связующее -отвердитель для изготовлении форм при стопочной формовке

141. Разработанная методика оценки эрозионной стойкости литейных песчаных форм показала возможность применения в цеховых условиях.

142. Главный металлург ОАО «Ремтехсервис» Начальник цеха ОАО «Ремтехсервис»1. С.В. Петров1. А.Н. Харитонов