автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка и внедрение технологии изготовления стержней из смесей на высококремнеземистом жидкостекольном связующем в нагреваемой оснастке

РГ8 ОД

К (г г* "5

! Г. ".\М

На правах рукописи

Никифорова Марина Викторовна

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТЕРЖНЕЙ ИЗ СМЕСЕЙ НА ВЫСОКОКРЕМНЕЗЕМИСТОМ ЖИДКОСТЕКОЛЬНОМ СВЯЗУЮЩЕМ В НАГРЕВАЕМОЙ ОСНАСТКЕ

Специальность 051604 - «Литейное производство»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск 1997

Работа выполнена в отраслевой лаборатории литейных процессов п кафедре общей химии Челябинского государственного техническс университета.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор 3-Я.Иткис.

Официальные оппоненты: заведующий кафедрой «Литейное производство»

Уральского государственного технического университета, д.т.н., профессор Фурман Е.Л. (г.Екатеринбург);

заведующий отделом «Охрана окружающей среды» ОАО «ЧТЗ», к.т.н. Ахметзянов Г.А. (г.Челябинск)

Ведущее предприятие - АО «Завод дорожных машин им.Колющенко».

Защита состоится /^¿ЗЙ^ 1997 г., в, ^^ ч мин,

заседании специализированного совета К.053.13,06 Челябинск государственного технического университета.

Ваш отзыв в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, про« направить по адресу: 454080, г.Челябинск, пр. им. В.И.Ленина, 76,41 ГУ, уче» совет университета, тел. 39-91-23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке 41 ГУ.

Автореферат разослан » 1997 г.

Ученый секретарь

специализированного совета К.053.13.06

кандидат технических наук

Б.Э.Клецкин

ОПЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Современное развитие технологии литья связано не только с требованиями к повышенной производительности труда и снижению ;ебестоимости продукции, но и с необходимостью всемерного улучшения :анитарио-гигиенических условий и экологии окружающей среды. С этих позиций лерспективной является технология литья с использованием для изготовления {>орм и стержней смесей с жидким стеклом (ЖС). В последнее время стоимость :мол*ных связующих в 3..Л раза превышает стоимость ЖС и их использовашше :вяздио с вредными выделеними в окружающую среду в виде фенола, формальдегида и других газов. Известные составы жидкостеколышх смесей и :пособы изготовления форм и стержней не всегда удовлетворяют производство «-за их повышенной осыпаемости и плохой выбиваемости из отливок. Поэтому в »том направлении проводятся многочисленные работы как в России, так и за эубежом. Улучшить комплекс свойств стержней можно за счет применения ювого высококремнеземистого состава жидкостеколыюго связующего (ВКЖС) и «эмбинированных способов их обработки, при которых обеспечивается высокая :корость упрочнения, низкая осыпаемость и хорошая выбиваемость из отливок.

Цель работы. Исследовать и изучить процессы упрочнения жидкосте-сольных смесей при комбинированной тепловой и химической обработке, с учетом полученных результатов разработать составы смесей на ВКЖС и технологию скоростного изготовления стержней в нагреваемой оснастке (термо-иок-ССЬ-процесс) при производстве отливок из стали, чугуна и цветных сплавов.

Задачи исследования: ► исследовать формирование структуры жидкостекольных смесей на разных стадиях технологии и определить ее влияние на прочностные и другие свойства стержней;

• исследовать зависимость прочности стержней от параметров жидкостекольного

связующего и смесей; » разработать состав смесей с использованием ВКЖС применительно к способам

з

комбинированного упрочнения;

• изучить механизм и закономерности упрочнения жидкостекольных смесей при комбинированных способах обработки;

• изучить температурные превращения в жидкостекольных смесях и установить их связь со свойствами стержней в процессе заливкм и формирования отливки;

• исследовать режимы комбинированного упрочнения смесей и разработать технологию изготовления стержней в нагреваемой оснастке;

• испытать и внедрить технологию для изготовления стержней в производстве литья из чугуна, стали и цветных сплавов.

Основные положения, представляемые к защите:

• результаты исследования структуры жидкостекольных смесей;

• результаты дериватографических исследоъаний жидкостекольных смесей закономерностей и механизма их упрочнения при комбинированном тепловом I химическом воздействии;

• результаты дилатометрических измерений жидкостекольных смесей при го сушке;

• технологические режимы упрочнения стержней в нагреваемой оснастке пр1 различных способах комбинированного упрочнения;

• технологические схемы изготовления стержней при многономенклатурном I крупносерийном производствах отливок.

Научная новизна. Установлено, что при использовании для изготовлена стержней в нагреваемой оснастке определяющим фактором в формировали качества их поверхности являются процессы заполнения оснастки смесью и е уплотнение. Для получения стержней с прочной поверхностью и низко осыпаемостью процессы заполнения и уплотнения смеси в нагреваемой оснастк должны быть совмещены и осуществляться с такой скоростью, чтобы создат опережение момента окончания уплотнения над моментом начала тепловог упрочнения. Наиболее предпочтительными для нагреваемой оснастки являютс скоростные совмещенные способы гравитационно-ударного и пескодувног уплотнения. При этом для формирования плотной структуры смеси необходим

4

снижать вязкость связующего и повышать его смачивающую способность к огнеупорному наполнителю, что обеспечивается добавками малых количеств поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Изучены механизмы упрочнения жидкостекольных смесей при тепловой и химической обработке, связанные в перврм. случае с концентрационной полимеризацией кремнекислоты, во втором случае - с ее химической нейтра-лизационной коагуляцией. При этом тепловое упрочнение сопровождается испарением из связующего влаги, повышающим вязкость раствора вплоть до наступления момента образования прочного полимера. Химическое упрочнение при обработке смесей углекислым газом сопровождается нейтрализациснной коагуляцией гидратированного кремнезема в связующем с образованием рыхлой пространственной структуры.

Показано, что на скорость комбинированного упрочнения стержней в нагреваемой оснастке значительно влияет их газопроводность, для оценки которой принята формула Ю.П.Васина с введением коэффициента соотношения площадей где ^ - площадь поверхности стержня, открытая к атмосфере,

(2 - закрытая оснасткой. Установлено, что при соотношении [\/{2 менее 0,55 для ускорения проведения процесса термо-химического упрочнения необходимо дополнительно применять вакуумированне стержня в оснастке.

Практическая значимость работы и реализация ее п промышленности. Разработаны составы смесей на ВКЖС и технология скоростного изготовления стержней в нагреваемой оснастке с использованием способов комбинированного упрочнения смесей в производстве отливок то чугуна, стали и цветных сплавов. Высокая эффективность разработанной технологии достигается кратковременностью теплового упрочнения стержней с поверхности на первой стадии и скоростного химического или химико-вакуумного упрочнения остальной части стержня на второй стадии. Предложенная технология внедрена взамен смесей на смолах при изготовлении отливок из цветных сплавов и прошла промышленные испытания при изготовлении отливок из стали и чугуна на заводе точных заготовок и чугуно-сталелитейном заводе АО «Курганмашзавод». Получен экономический эффект 70 млн.руб. в ценах 1995 г.

5

Апробация работы. Работа докладывалась на ежегодных научно технических конференциях Челябинского государственного технической университета 1994, 1995, 1996 гг., на 2-м съезде литейшиков России г.Ульяновске в 1995 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатных работы ] получено 4 положительных решения на выдачу патентов России: на состав смеси способ изготовления стержней; конструкции нагреваемой оснастки.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 170 страница} содержит 25 таблиц, 88 рисунков, состоит из введения, пяти глав, общих выводо» приложений и списка литературных источников из 68 наименований.

В первой главе приведен анализ литературы и патентных источнике! рассмотрены тенденции и перспектива развития технологии изготовлени стержней из жидкостекольных смесей. Приведены обоснования выбора дл исследования способов комбинированного упрочнения стержней и жидкостекопьных смесей, поставлена цель работы и задачи исследования.

Во второй главе приведены результаты исследования формирован» структуры и прочности смесей на разных стадиях технологического процесс; Приведены результаты микроскопических исследований структуры смесей.

В третьей главе изложены результаты исследования процессов упрочнени жидкостекольных смесей при различных способах упрочнения и в зависимости с свойств связующего и состава смесей. Рассмотрен механизм упрочнения стержне в нагреваемой оснастке.

В четвертой главе приведены результаты, исследований формировав основных технологических свойств жидкостекольных смесей, их влияния * качество отливок, рассмотрены пути их улучшения.

В пятой главе изложены результаты разработки и внедрения технолога скоростного изготовления стержней из смесей на ВКЖС с использование нагреваемой оснастки и комбинированных способов упрочнения.

Приборы (I' методики исследования. Для исследования структуры кидкостекольных смесей использовали различного типа микроскопы, в том числе тектронный и высокотемпературный микроскопы на базе МИМ-7. 1сриватографчческие исследования проведены на дериватографе Ф.Паулик-Т.Паулик-Л.Эрден. Высокотемпературные процессы в смесях исследовали на шлатометре модели Q— 1500Д и ЧГТУ с высокоскоростным нагревом. Скорость ■даления растворителя из смесей при тепловой и химической обработке и ктаточную влажность определяли на массоизмерительном приборе модели 'DENVER INSSTRUMENT Со." с микропроцессорным управлением. Изготовление образцов в нагреваемой оснастке проводили на модернизированной ггандартной пескодувной установке модели 3547А и специально изготовленном 1риборе ЧГТУ с гравйтационно-ударным уплотнением. В исследованиях также (спользованы стандартные приборы и методики, применяемые для контроля формовочных материалов и смесей.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ показал, что наиболее перспективным для изготовления форм и ггержней из жидкостекольных смесей является применение комбинированных :пособов их упрочнения Известен способ комбинированного упрочнения, 1редложенный в" ЦНИИТМАШе, по которому стержни из жидкостекольных :месей сначала упрочняются» обработкой углекислым газом, а затем, после «влечения из оснастки, дополнительно доупрочняются тепловой обработкой. ^.П.Ренжин и А.А.Реньш успешно применили способ теплового упрочнения форм финудительным пропусканием через смесь горячего воздуха. В США, Англии и Чпонии при использовании жидкостекольных смесей применяют комбинацию симического упрочнения углекислым газом и вакуумирования. Об актуальности 1ркменения способов комбинированного упрочнения свидетельствуют многочисленные работы, проводимые в СНГ и за рубежом.

Для исследования в настоящей работе предложен новый способ сомбинированного упрочнения стержней из жидкостекольных смесей, который , б >тличие от известных, состоит'в том, что формируемый стержень сначала

7

кратковременно и интенсивно нагревается с поверхности в контакте предварительно нагретой оснасткой (термо-шок-процесс), а затем оставшаяс неупрочненная часть стержня обрабатывается углекислым газом (СО^-процесс Поэтому в работе предложенный процесс назвали "термо-шок-ССЬ-процесс". 1 некоторых случаях, в зависимости от сложности конфигурации стержне! требований к их качеству и скорости упрочнения, в работе предложены различны варианты способа в комбинации с одновременным дополнительны вакуумированием.

Преимущество разработанного способа состоит в том, что, с одной стороиь тепловое упрочнение стержня на первой стадии проводится кратковременно интенсивно непосредственно в стержневой оснастке, что обеспечивает высоку размерную точность, поверхностную прочность и, следовательно, низку осыпаемость, с другой стороны, упрочнение углекислым газом также проводите в оснастке с присущей этому способу кратковременностью.

Применение в предложенных способах изготовления стержней нагреваемс оснастки предопределило необходимость решения ряда специфических зада связанных с заполнением оснастки смесью, ее уплотнением, проведение режимов теплового и химического упрочнения углекислым газом. Установлен что в отличие от применения смесей на термореактивных смолах, процесс заполнения и уплотнения жидкостекольных смесей в оснастке имеют решающ значение для формирования качества поверхности стержней и их осыпаемое! Анализ показал, что применяемые в настоящее время способы уплотнения смес по операционному содержанию можно разделить на две группы: способы раздельными операциями заполнения и уплотнения смеси и способы с совмещением. В работе исследовали применимость нагреваемой оснастки д изготовления стержней из жидкостекольных смесей при использовании к раздельных, так и совмещенных способов уплотнения. Результаты испытан (табл.1) показали, что при выдержке смеси в контакте с нагретой оснасткой пос ее заполнения до начала уплотнения более 20 секунд, применительно раздельным способам, приводит к увеличению осыпаемости стержней и т больше, чем выше температура нагрева оснастки.

Осыпаемость стержней

Таблица 1

Температура оснастки, °С Время выдержки до начала уплотнения, с

20 40 60 80 100 120 140

60 0,12 0,12 0,12 0,13 0,13 0,15 0,35

120 0,14 0,48 0,81 1,25 2,36 3,47 5,80

240 0,58 1,81 2,68 4,97 5,58 6,12 18,60

360 1,12 2,87 3,22 5,56 6,88 9,67 28,50

Наименьшая осыпаемость стержней (до 0,06%) достигается при использовании совмещенных способов уплотнения: гравитационно-ударного и пескодувного. Однако при нагреве оснастки до температур выше 300...350°С, даже при использовании совмещенных способов уплотнения, осыпаемость стержней все же возрастает (рис. 1).

о. и 0.10 0.08

0.06 9.04

0,02

V

ч 3 / /

\ > г

ч *

10 15 20 25 30 35 <0 СС Ю

Рис.1. Графики осыпаемости образцов при гравитационно-ударном уплотнении: содержание ЖС, мас.%: 1) 8; 2) 6; 3) 4

При этом, чем меньше содержание связующего в смеси, тем выше осыпаемость стержней. Поверхностная прочность и осыпаемость сильно зависят от уплотняемости смесей. Исследование структуры смесей под микроскопом показало, что в исходном состоянии жидкостекольное связующее располагается

9

на стыке зерен наполнителя, образуя соединительные манжеты с положительным характером смачивания. Поэтому уплотняемость смесей во многом связана сс смачиваемостью и вязкостью связующего;

Для увеличения уплотняемости смесей исследовали влияние различных ПАЕ на смачиваемость и вязкость связующего. Наилучшие результаты получены при использовании в качестве ПАВ карбамида и Д-РАС. Добавка Д-РАС (до 0,02% от массы связующего) снижает краевой угол смачивания ЖС с 58° до 1°, а вязкосл уменьшается на 25...30%, уплотняемость смеси значительно возрастает. Однакс время упрочнения стержня (особенно при С02~процессе) увеличивается » несколько снижается прочность после теплового и химического отверждения пр* прочих равных условиях. В отличие от Д-РАС добавка карбамида (до 0,6% от массы связующего) несколько меньше улучшает смачиваемость ЖС и лишь н: 15... 18% снижает его вязкость, но практически не влияет на прочность смеси пр> С02~процессе и значительно увеличивает прочность после тепловой обработки Полученные результаты положены в основу разработки составов смесе» применительно к стержням для изготовления отливок из различных сплавов.

Установлено, что тепловое упрочнение жидкостекольных смесей, связанное < испарением влаги из связущего, завершается процессом концентрационно! полимеризации коллоидного кремнезема с образованием прочной, близкой I стеклообразному состоянию, структуры.

В зависимости от модуля жидкостекольное связующее после тепловоп упрочнения придает прочность смесям зачастую превышающую технологичесю регламентируемые значения. Чрезмерно высокая прочность стержней я жидкостекольных смесей нежелательна, так как может привести к плохо) податливости стержней в низкотемпературном диапазоне нагрева и, тем самым вызвать опасность трещинообразования в отливках, а также приводит к плохо] выбиваемости смесей. Исследования показали, что прочность смесей поел теплового упрочнения в 5...У раз превышает прочность после химическоп упрочнения углекислым газом. Поэтому, учитывая возможность формирован и. наружного слоя стержня тепловым упрочнением в нагреваемой оснастке, мозии несколько снизить его прочность дЛя улучшения. важнейшего свойста жидкостекольных смесей - выбиваемости. Указанное достигается обычно либ

10

снижением содержания в смесях связующего, либо повышением его силикатного

модуля. Исследования показали, что кардинально улучшить выбиваемость стержней при высоких исходных физико-механических свойствах смесей можно за счет повышения модуля ЖС до 3,3...3',8 ед. Это связующее назвали высококремнеземистрм жидкостекольным связующим (ВКЖС). Установлено, что ВКЖС не только значительно улучшает выбиваемость, но и способствует более быстрому как тепловому, так и химическому упрочнению при сокращении удельного расхода углекислого газа. По результатам исследований разработаны и внедрены составы стержневых смесей, представленные в табл.2

Таблица 2

Наименование -:_ ' Содержание компонентов по видам литья

компонентов стальное чугунное из цветных сплавов

Кварцевый песок марки 2К]ОзОЗ Основа

Кварцевый песок марки 2К|0302 _ Основа Основа

ВКЖС. мае % 6...7 5...7 5...6

М, ед 2,8...3,3 3,3...3,8 3,3...3,8

у, кг/м^ 1500...1510 1480...1500 . 1470...1480

ПАВ - мочевина, мае % 0,8 . 0,6 0,2

ПАВ - Д-Р АС, мае % - - 0,02

Гранулированный уголь, мас.% 0,8...!,0 1,2...1,5

Исследования показали, что стержни, получаемые в нагреваемой оснастке из смесей на ВКЖС, имеют ряд положительных свойств: низкую осыпаемость, высокую стойкость против термического и химического пригара, хорошую податливость, выбиваемость и регенерируемость песка из отходов смеси после выбивки.

Комбинированное тепловое и химическое упрочнение жидкостекольных смесей в нагреваемой оснастке связано с фильтрацией через поры формируемого стержня как образующихся паров воды, так и углекислого газа. Поэтому важным

показателем в скорости формирования стержня является его газопроводность, которую оценивают формулой: П = к f / h, где к - газопроницаемость смеси, ед.; f и h - соответственно площадь и высота стержня.

Учитывая, что при формировании стержней в оснастке часть их поверхности, обычно знаковые части, открыты к атмосфере, а другие - закрыты оснасткой, известная формула преобразована с введением коэффициента соотношения площадей: fj/f^ где fj -открытых к поверхности и Í2 - закрытых. У стержней с сильно развитыми знаковыми частями, открытыми к атмосфере, газопроводность оказывается достаточной для эффективной фильтрации паров воды и углекислого газа под давлением 0,2...0,25 МПа без наколов в смеси. Показано, что при соотношениях fj/Í2 менее 0,55 для улучшения процессов фильтрации необходимо принудительное вентилирование стержней и оснастки. Эффективная вентиляция оснастки осуществляется прложением вакуума с разрежением 0,02—0,025 МПа. Для улучшения естественного и принудительного вентилирования стержней при комбинированном упрочнении разработана нагреваемая оснастка с газопроницаемыми пористыми формообразующими элементами из термостойкой керамики.

Важным в технологии является определение необходимой толщины ело* стержня, формируемого тепловым упрочнением. Установлено, что щи гарантированного исключения осыпаемости стержня минимальная толщина ere поверхностной корочки должна быть около 3 мм. При необходимости повышенш общей прочности стержня при термо-химическом упрочнении толщин] наружного слоя можно увеличивать. Однако при формировании слоя тепловой упрочнения более 30 мм значительно увеличивается общая продолжительности изготовления стержня, что нецелесообразно из-за снижения производительности i повышения энергозатрат. На рис.2 показаны графики изменение продолжительности формирования разной заданной толщины наружного ело; стержня при тепловом упрочнении в зависимости от температуры оснастки.

По результатам исследований разработаны режимы изготовления стержней i предложены конструкции оборудования применительно и индивидуальному i механизированному производству. На рис.3 представлена схема конструкци!

промышленной установки для комбинированного изготовления стержней в нагреваемой оснастке в производстве чугунного литья.

О. им

Рис.2. Графики толщины слоя теплового упрочнения стержня

Рис.3. Схема промышленной установки для комбинированного изготовления стержней: 1 - вакуумнасос; 2,4, 13,14 - кран; 3 - вакуумный рессивер; 5 - вакуумная камера; 6 - стержневой ящик; 7 - стержень; 8 - электронагреватель; 9 - вдувная головка: 10 - шибер; 11 - передвижной резервуар; 12 - воздуходувная головка

Смесь на ВКЖС и технология скоростного изготовления стержней внедрена в производство отливок из чугуна, стали и алюминиевых сплавов взамен смесей на смоляных связующих материалах.

Экономический эффект достигается за счет удешевления применяемых

исходных материалов, улучшения санитарных условий труда и повышения качества отливок.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ производства и литературных источников показал, что применяемые для изготовления стержней смоляные связующие не всегдг удовлетворяют современным экономическим и экологическим требованиям ^ характеризуются значительно более высокой стоимостью и дефицитностью I сравнении жидкостекольным связующим, но имеющим ограниченное применена в крупносерийном производстве отливок, которое, во многом, связано < повышенной осыпаемостью форм и стержней при СОг-процессе и плохо} выбиваемостью смесей из отливок при тепловом отверждении. Вместе с тем свойства жидкостекольного связующего и возможности его применения пр> изготовлении форм и стержней для отливок из различных сплавов в полной мере I промышленности не реализованы.

2. Предложен новый способ комбинированного отверждения смесей н; всококремнеземистом жидком стекле (ВКЖС) - термо-шок-СОг-процесс, I котором упрочнение осуществляется в две стадии: на первой стадии -кратковременным интенсивным тепловым воздействием для отверждения стержн) с поверхности в нагреваемой оснастке (термо-шок-процесс), а на второй -упрочнение углекислым газом оставшейся части стержня (СО^процесс) Улучшение фильтрации паров воды и углекислого газа через поры смеа дополнительно достигается вакуумированием.

3. Установлено, что с повышением силикатного модуля связующего ец вязкость возрастает, смачивающая способность ухудшается, а" скоросп концентрационной полимеризации и омической коагуляции увеличиваются. Пр1 этом несколько снижаются прочностные свойства стержней после упрочнения, Н1 значительно улучшается их выбиваемость из отливок. Для улучшени: смачиваемости и снижения вязкости в состав ВКЖС для разработанных смеса предложены добавки ПАВ в виде мочевины или алкилсурила (Д-РАС). Пр| введении карбамида от 0,2 до 0,6% к массе жидкого стекла краевой уго.

• •. и .

смачивания на кварце уменьшается с 52° до 3°, а при добавлении Д-РАС около 0,02% - с 52° ло 1°. При этом оптимальная прочность смеси достигается при содержании ВКЖС в количестве 5,5.„7%.

4. Показано, что при тепловой обработке прочность стержней в 5...7 раз выше прочности достигаемой при химической обработке. Причем, чем ниже силикатный модуль связующего, тем больше разница в прочности. Повышение модуля связующего несколько снижает прочность стержней в исходном состоянии, но после тепловой обработки поверхности достигаемая прочность исключает осыпаемость, характерную дня химически упрочненных стержней. Для разработки составов смесей предложено использовать высококремнеземистое жидкостекольное связующее (ВКЖС) с модулем 3,3„,3,8 ед.

5. Определено, что для формирования качественной поверхности стержней, изготовляемых из смесей на ВКЖС в нагреваемой оснастке, наиболее предпочтительными являются совмещенные способы заполнения и уплотнения: гравитационно-ударный и пескодувный. При этих способах процесс формообразования происходит с опережением заметного теплового воздействия на стержень нагреваемой оснастки.

6. Выявлено, что при тепловом упрочнении из связующего при 90...95°С удаляется 60...75% водного растворителя, а химически связанная вода - при температурах 300...400°С. Чем выше модуль, тем большее количество воды удаляется при низких температурах за более короткие промежутки времени. Установлено, что при химическом упрочнении основная часть водного растворителя остается в порах скоагулированного кремнегеля и обеспечивает, в значительной мере, его прочность. При удалении иммобилизованной воды сформированный каркас кремнегеля деформируется и вызывает снижение прочности стержней. Поэтому такие стержни необходимо изолировать от атмосферы быстросохнущими противопригарными покрытиями.

7. Определено, что добавка Д-РАС снижает прочность смесей на ВКЖС как в исходном состоянии, так и после теплового упрочнения. Добавка карбамида снижает прочность смеси в исходном состоянии, обеспечивая хорошую уплотняемость, но значительно повышает прочность стержня после тепловой обработки. При химическом упрочнении добавка Д-РАС уменьшает как скорость

15

отверждения, так и конечную прочность смесей. При добавке карбамида скорость упрочнения смесей уменьшается незначительно, а прочность практически не изменяется. Поэтому в большинстве случаев предпочтительным является введение в смесь добавки карбамида в количестве 0,2...0,6% от массы связующего.

8. Исследование служебных свойств смесей на ВКЖС показал, что стержни из разработанных смесей обладают хорошей податливостью, легкой выбиваемостью и повышенными противопригарными свойствами. Высока* податливость стержней связана с улучшением доуплотняемости смесей I диапазоне температур 600...650°С; хорошая выбиваемость достигается за сче1 повышения температуры образования жидкой фазы с 800 до 900...1100°С пр* вторичном силикатообразовании, а высокие противопригарные свойства -благодаря повышению термостойкости смесей.

9. Установлено, что для получения стержней с низкой осыпаемостьк достаточно тепловым упрочнением получить толщину поверхностного слоя 3...! мм. Для повышения общей прочности стержня толщину слоя тепловоп упрочнения можно увеличить до 25 мм, изменяя продолжительность выдержи стержня в контакте с нагретой оснасткой до начала обработки углекислым газом.

10. Экспериментально определено, что продолжительность формировали стержней как при тепловом, так и при химическом упрочнении, сокращается пр1 дополнительном воздействии вакуума. Применение вакуума позволяет проводит термо-вакуумное и термо-химико-вакуумное упрочнение. При этом скорост упрочнения возрастает в 3...5 раз, а прочность, достигаемая химически) упрочнением, увеличивается на 30...35%.

11. На основании результатов исследований разработаны и запатентован! составы смесей, способы комбинированного упрочнения стержней и конструкци стержневой нагреваемой оснастки с пористыми газопроницаемым формообразующими элементами из металлокерамики. Внедрение технологи осуществлено на предприятии АО «Курганмашзавод" при изготовлении отлива из алюминиевых сплавов с экономическим эффектом 70 млн,руб. в ценах 199 года и опробовано в производстве отливок из чугуна и стали.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

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

2. Иткис З.Я., Никифорова М.В. Повышение скорости отверждения жидкосте-кольных смесей в нагреваемой оснастке // Теория и технология литейного производства: Сб.научн.трудов / Под ред. д.т.н.,проф. Б.А.Кулакова. -Челябинск: ЧГТУ, 1996. - С. 114-118.

3. Иткис З.Я., Никифорова М.В. Формирование прочтгостя жидкостекольных смесей при нагреве // Там же. - С. 107-113.

4. Никифоров С.А., Никифорова М.В. Получение высококремнеземистого жидкостекольного связующего при модифицировании кремнезеолем // Там же.

5. Способ изготовления литейных стержней или форм из жидкостекольных смесей / З.Я.Иткис, М.В.Никифорова, А.В.Афонаскин и др. // Положительное решение о выдаче патента России по заявке № 94-037649/02 от 06.10.1994.

6. Устройство для изготовления литейных стержней и форм / З.Я.Иткис, М.В.Никифорова, А.В.Афонаскин и др. // Положительное решение о выдаче патента России по заявке № 94-037798/02 от 07.10.1994.

7. Жидкостекольная смесь для изготовления литейных стержней и форм в нагреваемой оснастке / З.Я.Иткис, М.В.Никифорова, А.В.Афонаскин и др. // Положительное решение о выдаче патента России по заявке № 94-037651/02 от 06.10.1994.

8. Способ изготовления литейных стержней и форм в нагреваемой оснастке / З.Я.Иткис, М.В.Никифорова, А.В.Афонаскин и др. // Положительное решение о выдаче патента России по заявке № 96106924/02'от 22.10.96.

- С.45-48.