автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка и внедрение технологии получения и применения безводной формовочной смеси и легкоплавкого сплава для литья штампов

На правах рукописи

ии34 777Ьи

СИРОТКИН Дмитрий Евгеньевич

-г

Разработка и внедрение технологии получения и применения безводной формовочной смеси и легкоплавкого сплава для литья штампов

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

? 4 СЕ';! Ш

Нижний Новгород-2009

003477750

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет» и Исследовательском центре ОАО «АВТОВАЗ».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Никитин В. И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Чернышов Е.А.

кандидат технических наук, доцент Колтыгин A.B.

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Владимирский государственный

университет»

Защита диссертации состоится « 16 » октября 2009 г. в 1300 часов в ауд. 1258 на заседании диссертационного совета Д 212.165.07 в Нижегородском государственном техническом университете имени P.E. Алексеева по адресу: 603950, ГСП-41, Нижний Новгород, ул. Минина, д. 24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета имени P.E. Алексеева.

Ваш отзыв на автореферат диссертации, заверенный печатью организации, просим направлять по указанному выше почтовому адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета Д 212.165.07, а также по факсу (8482) 73-78-76, 73-90-31 или по эл. почте по адресу: DE.Sirotkin@vaz.ru

Автореферат разослан $$ 2009 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212.165.07 f/tf//. <•'/

0..Т.Н., профессор //М'''' " 1 В.А. Ульянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Конкуренция на автомобильном рынке диктует автопроизводителям жесткие условия по сокращению сроков подготовки новой базовой модели. Одним из основных сдерживающих факторов внедрения новых моделей автомобилей является проектирование и изготовление штамповой оснастки для прототипов и для серийного производства. Традиционные методы изготовления оснастки являются трудоемкими и требуют больших затрат.

Штампы и штамповал оснастка изготавливаются слесарно-механической обработкой поковок и литьем. Изготовление штампов литьем позволяет значительно повысить коэффициент использования металла (КИМ) и снизить трудозатраты на их изготовление. Литейные процессы позволяющие получать литые заготовки штампов, максимально приближенные по размерам, конфигурации, качеству поверхности к готовым изделиям, позволяют не только уменьшить затраты на механическую обработку, но и сократить сроки изготовления штампов, а следовательно ускорить выпуск нового автомобиля.

В настоящее время большое развитие получили технологии изготовления литейных форм, основанные на химических и физических методах затвердевания смесей. Среди них успешно развиваются и применяются смеси на холоднотвердеющих синтетических смолах (ХТС), жидкостекольные пластичные (ПСС) и жидкие смеси (ЖСС). Однако несмотря на значительное совершенствование технологий, процент бракованных отливок остается довольно высоким, велики затраты на исправление поверхности отливок. Следовательно, повышение качества смесей и изготавливаемых из них форм, наряду с совершенствованием технологии, обеспечивающей значительное сокращение цикла производства и количества трудоемких операций, на современном этапе имеет огромное значение.

Известно, что для каждого сплава, с учетом метода изготовления литейной формы, подбирают формовочную смесь с комплексом необходимых технологических и термомеханических свойств. Поэтому необходимо постоянно совершенствовать составы, находить оригинальные решения применительно к конкретной номенклатуре отливок и реальным условиям производства.

Настоящая диссертация посвящена проблеме получения литых штампов из легкоплавких сплавов, обладающих минимальными шероховатостью и припусками, с использованием форм из безводной формовочной смеси.

Актуальность затронутой в диссертации проблемы вызвана невозможностью применения в условиях мелкого и опытного производств традиционных средств и способов изготовления штампов, сложившихся в серийных производствах. Затраты на дорогие и трудоемкие стационарные штампы (чугунные, стальные), отнесенные к небольшим партиям деталей, во много раз увеличивают себестоимость продукции, а их работоспособность используется в незначительной степени. Сроки проектирования и изготовления стационарных штампов оказываются настолько значительными, что многие изделия к моменту окончания периода их освоения становятся морально устаревшими.

В условиях мелкосерийного производства должны применяться специфические конструкции штампов, а также материалы и технологии их получения, позволяющие снизить время и расходы на их изготовление. Так, если-|'радиционные штампы (чугунные, стальные) получают в большинстве случаев литьем в формы из дорогостоящих термореактив-

3

ных и холоднотвердеющих смесей, то в условиях мелкосерийного производства экономически оправданным является применение специальных формовочных смесей и сплавов с температурой плавления 80 - 400 °С. Такие материалы должны обеспечивать снижение времени и расходов на изготовление штампов и, следовательно, на производство нового автомобиля.

Цель работы

Исследование и разработка технологии изготовления безводной песчано-глинистой смеси и форм для получения высокоточных литых штампов из легкоплавких сплавов, обладающих минимальными шероховатостью и припусками, и их применение в мелкосерийном и опытном производствах легкового автомобилестроения.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Изучить влияние химического состава на физико-механические и технологические свойства легкоплавких сплавов системы ВЬ8п.

2. Исследовать влияние исходных формовочных материалов на физико-механические и технологические свойства и разработать базовые составы безводных формовочных смесей (БФС).

3. Исследовать влияние параметров введения и перемешивания исходных компонентов на свойства БФС. Изучить влияние режимов уплотнения на их свойства.

4. Исследовать влияние качества углеводородных жидкостей на многократность использования (оборачиваемость) БФС и увеличить ресурс их оборачиваемости.

5. Изучить механизм смесеобразования и упрочнения БФС и сформулировать критерии их оптимизации.

6. Разработать опытно-промышленные технологии приготовления легкоплавкого сплава и безводной формовочной смеси.

Научная новизна:

1. Установлено влияние химического состава легкоплавких сплавов на основе системы В1-8п на их структуру и механические свойства. Выявлено, что микролегирование сурьмой околоэвтектических сплавов системы В!-5п позволяет сформировать в них ярко-выраженную дендритную структуру и повысить их температуру плавления. Показано, что дополнительное легирование данной группы сплавов никелем и/или медью позволяет измельчить их структуру и повысить твердость.

2. Выявлена зависимость влияния количества органобентонита (ОБ) в составе БФС на ее технологические параметры. Показано, что уплотняемость и прочность БФС растут при увеличении содержания ОБ и после достижения экстремума начинают снижаться, а осыпаемость, наоборот - увеличиваться. Установлена зависимость газопроницаемости БФС от количества ОБ.

3. Определено влияние параметров исходных формовочных материалов на свойства БФС, в рамках которого оптимизированы параметры формовочного песка - размер зерна, содержание глинистой составляющей, влажность; количества углеводородной жидкости (УВЖ); железо-окисного пигмента; пылевидного кварца; режимов перемешивания. Показано, что величина зерна формовочного песка имеет обратную зависимость от количества связующей добавки.

4. Установлен механизм смесеобразования и упрочнения БФС, составлена его физическая модель. Показано, что данный механизм можно представить в виде трех основных этапов. Сформулированы критерии оптимизации БФС.

5. Выявлено влияние модифицирующих добавок на степень диспергирования органо-бентонита в углеводородной среде. Показано, что сочетание таких добавок как олеиновая кислота, диоктилфталат, экстракт селективной очистки ПН-бк в составе УВЖ, обеспечивает наилучшую диспергируемость органобентонита в углеводородной среде, благодаря чему многократность использования (оборачиваемость) БФС значительно возрастает.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Разработаны и внедрены в условиях экспериментального производства ОАО «АВТОВАЗ» составы, технологии приготовления и контроля качества безводной формовочной смеси.

2. Получен состав легкоплавкого сплава и разработана технология его приготовления.

3. Предложена методика оценки оборачиваемости БФС, позволяющая оценить многократность использования этой формовочной смеси.

4. Разработана углеводородная жидкость марки ЖТ-20 (ТУ 38.4011183-2008) для составов БФС, позволяющая повысить оборачиваемость безводных смесей.

5. Разработаны и внедрены в учебном процессе на кафедре ТЛП СамГТУ методические указания к лабораторной работе «Исследование безводных формовочных смесей на основе органобентонита».

На защиту выносятся:

1. Закономерности влияния химического состава на структуру и механические свойства легкоплавких сплавов на основе системы В1-8п.

2. Зависимости влияния исходных материалов на свойства безводной формовочной смеси.

3. Особенности режимов приготовления и уплотнения безводных формовочных смесей.

4. Результаты изучения влияния качества различных углеводородных жидкостей на степень диспергирования органобентонита и многократность использования (оборачиваемость) безводных формовочных смесей.

5. Описание процесса получения связующей композиции на основе органобентонита и углеводородной жидкости, а также механизма смесеобразования и упрочнения безводных формовочных смесей.

Достоверность

Достоверность полученных в работе результатов исследований обеспечивается применением комплекса современного оборудования и методик исследований в Центре литейных технологий СамГТУ и лабораториях ИЦ ОАО «АВТОВАЗ», сравнением результатов лабораторных испытаний с результатами производственных испытаний, а также использованием методов статистической обработки результатов экспериментов.

Апробация работы

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 7 и 8 съездах литейщиков России (Новосибирск, 2005, Ростов-на-Дону, 2007), научно-технической конференции «Высокие технологии в машиностроении» (Самара, 2005), III Международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии» (Москва, 2005), II Международной школе «Физическое материаловедение» (Тольятти, 2006) 6 Всероссийской научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра» (Санкт-Петербург, 2006), IV Международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии» (Москва, 2007).

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 12 печатных работах, из которых -2 опубликованы в изданиях из Перечня ВАК и 7 в материалах международных и общероссийских конференций. Подана заявка на изобретение № 2008123693 «Формовочная смесь».

Объём и структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения; изложена на 177 страницах, включая 55 рисунков, 70 таблиц и список литературы из 116 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена общая характеристика, обоснована актуальность, сформулированы цель и задачи, показана научная новизна и практическая значимость работы, перечислены основные результаты, выносимые на защиту.

Первая глава является аналитическим обзором литературы и содержит сведения о материалах и технологиях изготовления литых штампов в серийном и мелкосерийном производствах. Отмечено, что применение традиционных технологий изготовления чугунных и стальных штампов, используемых в серийном и массовом производствах, на этапе создания опытных образцов в мелкосерийном производстве является экономически нецелесообразным. Сформулированы критерии, определяющие качество литых штампов. Проведен анализ основных процессов изготовления литейных форм. Отмечено, что основные положения теории формовочных смесей были сформулированы К.И. Карловым, М.И. Фроловым и П.П. Бергом в начале 30-х годов. Дальнейшее развитие теории и практики смесей получили в работах П.П. Берга, Б.Б. Гуляева, В.А. Васильева, A.M. Лясса, С.С. Жуковского, И.Е. Илларионова, Ф.С. Кваши и других исследователей. На основании проведенного анализа литературных данных известных видов формовочных смесей, автором предложена следующая классификация (рис. 1).

Известные смеси можно разделить на два класса, шесть групп и десять видов. Отличием предложенной классификации от имеющихся является то, что в нее добавлена отдельная группа - органоглинистые, в которой представлены как вид - безводные формовочные смеси (БФС).

В состав БФС входят следующие основные компоненты: огнеупорный наполнитель -формовочный песок; связующее - органобентонит; в качестве дисперсионной среды могут использоваться продукты переработки 1^ефти (углеводородные жидкости), различные минеральные и растительные масла. В качестве огнеупорного наполнителя рекомендуется использовать оливиновый или кварцевый песок. Анализ литературных данных позволяет представить структурную модель получения БФС следующим образом:

КП + ОБ + УВЖ = БФС

где: КП - кварцевый песок; ОБ - органобентонит; УВЖ - углеводородная жидкость; БФС - безводная формовочная смесь.

Органобентонит представляет собой глинопорошок белого или кремового цвета, получаемый из естественного бентонита путем обработки олеофилизаторами - четвертичными аммониевыми солями (ЧАС). ЧАС представляют собой химические соединения, производные аммония (N114), в котором все 4 атома водорода замещены радикалами. В процессе обработки бентонита олеофилизаторами катионы натрия замещаются органическими радикалами и органобентонит приобретает способность набухать в органических сре-ах.

Основным преимуществом и отличительной особенностью БФС от традиционных ПГС является отсутствие в ней воды. Использование масла в качестве дисперсионной среды имеет ряд преимуществ: снижение газовыделений формы на стадии заливки; возможность использования в составах БФС мелкозернистых песков; длительная живучесть безводных смесей. К недостаткам БФС можно отнести их невысокую термостойкость и малую оборачиваемость.

Установлено, что общим недостатком существующих легкоплавких сплавов, таких как «Jewelite» (Германия), «МСР-137» (Германия) является высокая их стоимость, связанная с использованием в химическом составе драгоценных и редких металлов.

Итогом первой главы является постановка основных задач исследований.

Во второй главе изложена методика проведения работы, приведены описания объектов исследований, даны сведения о материалах, образцах, оборудовании, а также методах испытаний и исследований.

Исследования проводились в Исследовательском центре ОАО «АВТОВАЗ» (г. Тольятти), Центре литейных технологий СамГТУ (г. Самара), ОАО «СвНИИНП» (г. Новокуй-бышевск).

Объектами исследования в настоящей работе являлись безводные формовочные смеси, исходные материалы (кварцевые пески, органобентониты, углеводородные жидкости, дополнительные добавки), органобентонитовые суспензии, легкоплавкие сплавы и отливки. Испытания объектов исследования проводили по стандартизованным и специально разработанным методам оценки.

Свойства исходных материалов оценивались по следующим параметрам: органобентониты - насыпная плотность, объем осадка, гранулометрический состав; кварцевые пески - массовая доля глинистой составляющей, модуль мелкости, влажность; УВЖ - вязкость кинематическая, индекс вязкости, температура вспышки в открытом тигле, температура застывания, плотность, фракционный состав, углеводородный состав; дополнительные добавки (пылевдные кварц, железоокисный пигмент) - влажность, гранулометрический состав.

Свойства органобентонитовых суспензий оценивали по коллоидной стабильности, выделению масла, испаряемости масла.

Изучение БФС заключалось в исследовании их физико-механических и технологических свойств. Физико-механические свойства БФС изучались по четырем параметрам: предел прочности при сжатии, уплотняемость, осыпаемость, газопроницаемость. Оценка технологических свойств заключалась в определении живучести и оборачиваемости БФС.

Для изучения свойств и качеств легкоплавких сплавов и отливок определяли макро- и микроструктуру, химический состав, шероховатость поверхности, твердость по Бринеллю, температуру плавления, устойчивость к пластической деформации.

Для решения задач оптимизации в работе использовали известный метод планирования экспериментов - последовательный симплексный метод (ПСМ). Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась с использованием методов статистического анализа программы Microsoft Excel 2003.

Третья глава посвящена изучению влияния химического состава ¡¡а свойства легкоплавких сплавов системы В^п.

Исследования позволили установить следующие закономерности:

1. Сурьма способствует измельчению эвтектики В!-5п; при увеличении содержания 8Ь от 0,5 % до 1.0 % температура плавления сплава Вь$п-8Ь повышается на 2.0 - 3.0 °С,

2. Увеличение содержания Си от 0.1 % до 1,0 % приводит к повышению температуры плавления сплава В1-8п-йЬ па 3 °С и его твердости на 3 ед. В микроструктуре сплава формируются Частицы ингерметаллида Яп-Си. т.е. медь в системе М-Йп имеет ограниченную раствор и мость.

3. ведение и систему В1-5п-8Ь никеля в пределах 0,1 - 1,0 % приводит к незначительному повышению (на 3 °С) температуры плавления сплава. N1 в этой системе имеет ограниченную растворимость при содержании от 0,2 до 1,0 %. В микроструктуре сплава формируются интерметаллидные фазы и частицы свободного N1. что приводит к увеличению твердости сплава на 12 % по сравнению с исходным сплавом.

4. Одновременная добавка в сплав В^п-ЯЬ никеля (0.2 - 0,5 %) и меди {0,1 - 0,2%) способствует формированию мелкозернистой структуры сплава, № и Си, имея ограниченную растворимость в системе В1-5п-8Ь, способствуют образованию интерметалл иди ых фаз и формированию мелкозернистой структуры сплава, что повышает твердость, а следовательно и стойкость штамповой оснастки (рис. 2).

Рис 2 - Микроструктура легкоплавкого сплава. (*400) а - В: -5S,0%. So — 41.S %. Sb-0,8%, Cu-0,1 %, N¡-0,2%; б - ßi -58,0%, Sn -41,4%, Sb-0,8%, Cu-0,2

%, Ni -0,5 %.

Результаты проведенных исследований позволили разработать и оптимизировать состав легкоплавкого сплава, который отвечает технологическим требованиям и не содержит в своем составе драгоценных и редких металлов. В таблице 1 приведены свойства разработанного легкоплавкого сплава в сравнении с импортным сплавом MCP" 137 (Германия). Таблица 1 - Свойства легкоплавких сплавов _

№ п/п Наименование параметра Сплав МСР-137 Разработанный сплав

1 Температура плавления, °С 138- Ш ; 40-142

2 Плотность, кг/м'" 8580 S500

3 Твердость по БрннеллЮ, 1113 23-24 21-24

4 Предел прочности при растяжении, Н/мм 61 62

С целью определения способности разработанного легкоплавкого сплава противостоять пластической деформации под механическим воздействием провели сравнительные испытания с импортным сплавом МСР-137. Для чего изготовили из разработанного лепсо-

плавкого сплава и сплава МСР-137 по комплекту штамповой оснастки (матрица и пуансон). Измерения степени деформации производили согласно разработанной методике па рабочих поверхностях пуансона и матрицы. Проведенные сравнительные испытания сплавов на способность проти постоять пластической деформации под воздействием внешних нагрузок показали возможность практического использования разработанного сплава в качестве альтернативного материала при изготовлении щтамповой оснастки. Отсутствие в составе разработанного сплава драгоценных и редких металлов делает его производство экономически выгодным и сравнении с немецким сплавом МСР-137.

Четвёртая глава посвящена изучению влияния исходных материалов на свойства НФС и рассмотрены особенности смесепри готовлен и я этих смесей.

Изучали влияние различных марок ОБ на свойства БФС. С увеличением количества вводимого в смесь связующего - ОБ (при фиксированном значении дисперсионной среды) происходит рост прочности БФС: достигая максимума при 7 - 8 % органобентонита. Дальнейшее увеличение количества связующего с целью повышения прочности приводит к резкому возрастанию осыпаемости, снижению газопроницаемости; а также ведет к удорожанию смеси. Содержание органобентонита в составе ЬФС, обеспечивающее оптимальный комплекс физико-механических характеристик (уплотняемость, прочность, газопроницаемость, осыпаемость) составляет 5 - 7 % (рис. 3).

Рис. 3 - Влияние количества органобентонита на свойства ВФС 1- исследования И>С в условиях ИЦОАО «АВТОВАЗ», 2 - исследования БФС в условиях ЦЛТ СамГТУ

5 < 5 г 1 е 9 Количество о рп* о бентонита, %

£ 0.. £

| о .ое

и

о 0,06

х

а

с О.Си

л

и

° о.оз

т

4

3*56789 Количество органобентонита, %

т.а гд м 1.2

1 0,8 0.6 04 0?

О

Характер изменения н максимальная прочность БФС зависят от природы исходного сырья, использованного для приготовления органобентонита. а также степени подготовленности органобентонита (его дисперсность). В работе показано, что увеличение дисперсности органобентонита увеличивает общую и поверхностную прочность БФС. Тонкодисперсные орг анобентоииты ЗАО «Консит-А» (г. Москва), «Бентон 910» (ф, "ЕЬЕМЕН-Т18", Англия) имеют лучший комплекс свойств (более высокую прочность и газопроницаемость, низкую осыпаемость), что связано с лучшим их диспергированием в углеводо-

родной с реле и оо.че^ равномерном распределений органе глин и сто ¡3 су сползи и по зернам песка.

Качество песка (фракция, глинистая составляющая, влажность), используемого в качестве огнеупорного наполнителя в БФС, оказывает существенное влияние на Комплекс свойств безводных смесей. С увеличением среднего размера зерна формовочного песка с 0,16 мм до 0,3 мм общая прочность БФС возрастает на 20 %. осыпаемость снижается на 50 %. Ш этого следует, что общие закономерности влияния зернового состава на свойства траадцЖмйшх песчаио?! л инистых смесей распространяется и на ЬФС. Чем меньше средний диаметр зерен формовочного песка (т.е. больше его удельная поверхность), тем больше должно быть введено связующей добавки для достижения наибольшей прочности и наименьшей осыпаемости.

С увеличением глинистой составляющей снижается ушготняемость, прочность, газопроницаемость и повышается осыпаемость безводных смесей (рнс. 4). Глинистую составляющую песка можно, условно, отнести к порошкообразной примеси, которая изменяет (увеличивает) общую поверхность безводной смеси, изменяя при этом ее свойства. Очевидно, что для компенсации влияния высокого содержания глинистой составляющей. содержащейся в формовочном песке, необходим ввод в смесь большего количества связующей композиции, в данном случае органобентонита и минерального масла.

Рис. 4 - Влияние глинистой доставляющей песка на свойства БФС" I - БФС на основе формовочного песка с Г С =0.3%, 2 — БФС на основе формовочного песка с Г С =1.0%: 3 - БФС на основе формовочного песка с Г.С =2,0%

I

I

I ?

3.

С увеличением содержания влаги в формовочном песке снижаются прочностные характеристики и возрастает осыпаемость БФС (рис. 5). Такое изменение свойств смеси связано с тем. что молекулы воды препятствуют Проникновению УВЖ к оргапобентопиту, тем самым, уменьшая силы адгезии.

i г з 4

Состаиы БФС

Составы Бас

Put. 5 - Влияние влажности пейса на свойства БФС\ 1 - БФС на основе формовочного песка с W=0,1 %, 2 - БФС на основе формовочного песка с W=0,5 %; j - БФС на основе формовочного песка е W= 1.0 %; 4- БФС па основе формовочного песка с W=1.5 %

Определены основные технические требования к качеству формовочного песка, используемого для приготовления ЬФС: глинистая составляющая — не более КО %; влажности не более - 0,5 %.

Существенное влияние на формирование прочности БФС оказывает количество связующей композиции — органобентонита и УВЖ, а также их соотношение в составе смеси. По отношению «углеводородная жидкость/органобентонИТ» БФС можно классифицировать следующим образом: I - соотношение «УВЖ/ОБ» равно 0.4 - БФС с недостатком жидкой фазы, с недостаточной поверхностной прочностью (высокой осыпаемостью); II - соотношение «УВЖ/ОБ» равно 0,5 - БФС с достаточным количеством жидкой фазы, оптимальная по общей прочности; !П - соотношение «УВЖ/ОБ» равно 0,6 - БФС с избытком жидкой фазы, оптимальная по поверхностной прочности (рис. 6).

0,09 - 1.6

0.03 £ 0,07

I о.ое

I 0.05 и

| 0,04 i 0.03

о 0,0(2 о.

0.01 ■ о

Рис 6 - Распределение свойств ЬФС в зависимости от соотношения «УВЖ/ОБ».

0.1 0.5 0.6

—Ш —Прочность —•—»Осыпаемость

Для обеспечения необходимого комплекса' свойств (достаточная общая прочность, высокая поверхностная прочность, высокая оборачиваемость и живучесть) необходимо применять БФС с соотношением «углеводородная жидкость/органобентонит» равным 0,6, т.е. с избытком жидкой фазы. Время живучести БФС, изготовленных на основе серийно выпускаемых минеральных масел марок ИНСп-110 и И-12А, при соотношении «углеводородная жидкость/органобентонит» равным 0,6 составляет не менее 20 суток.

К недостаткам БФС, ограничивающим широкое применение этих смесей в литейном производстве для литья цветных сплавов и чугуна, можно отнести их низкую термостойкость, связанную в первую очередь с невысокой термостойкостью связующего (органо-бентонита). Для литья штампов из легкоплавких оловянно-висмутовых сплавов термостойкость безводных смесей уже не играет большой роли, т.к. температура заливки сплава находится на уровне 140 - 145 °С. В этом случае большое значение имеет такой показатель качества как оборачиваемость или возможность использования формовочной смеси многократно без дополнительного освежения компонентами. О показателе оборачиваемости можно судить по изменению основных свойств (уплотняемости, прочности, осыпаемости) безводных смесей. Стабильность этих параметров, при условии многократного использования БФС, в первую очередь определяется свойствами дисперсионной среды, а также высокой совместимостью дисперсионной среды и органобентонита. Испытания показали, что БФС, изготовленные на основе серийно выпускаемых индустриальных масел, обладают низким ресурсом оборачиваемости по сравнению с импортным аналогом БФС ф. "НЕК GmbH" (Германия).

С целью увеличения пластичности, теплопроводности и снижения шероховатости БФС изучено влияние дополнительных компонентов (железоокисный пигмент, пылевидный кварц) на свойства этих смесей. Установлено, что добавка в БФС железо-окисного пигмента снижает уплотняемость и повышает прочность, газопроницаемость и осыпаемость смеси. Оптимальное количество железоокисного пигмента в БФС - 0,25 - 0,75 %. Добавка в БФС пылевидного кварца свыше 5 % от массы песка значительно увеличивает осыпаемость смеси.

На основании проведенных исследований разработаны базовые составы БФС.

Изучены особенности смесеприготовления и режимы уплотнения БФС. Определен порядок ввода компонентов БФС и их оптимальное время перемешивания. Наиболее рациональным порядком загрузки и смешивания исходных и дополнительных компонентов БФС признан следующий:

(2)

ПК + ДК\Ым/г+ + УВЖ\

где: ПК - песок кварцевый; ОБ - органобентонит; ДК - дополнительные компоненты (железоокисный пигмент, пылевидный кварц); УВЖ - углеводородная жидкость.

Структуру БФС, полученной по данной схеме перемешивания, изучали под бинокулярным микроскопом. Было установлено, что при таком способе ввода компонентов образуется равномерная органоглинистая оболочка на зернах песка. Стыковые манжеты равномерные и определяются формой исходных зерен. Вероятно, что улучшение свойств смеси, в которую после наполнителя вводят органобентонит, обусловлено возникновением поверхностного электростатического заряда у зерен кварцевого песка при смешивании в смесителе. Благодаря этому органоглина равномерно распределяется на зернах песка. По-

еле введения диспьрсионной жидкости органоглина смачивается, ее часшчки отрываются от подложки за счет расклинивающего давления и образуют равномерную взвесь в пленке связующего.

При нарушении рационального способа загрузки и смешивания компонентов наблюдается уменьшение общей и поверхностной прочности смеси, которое можно объяснить преодолением силы поверхностного натяжения связующего при распределении глины. В этих условиях глина распределяется неравномерно.

Исследования влияния степени и режимов уплотнения на свойства БФС показали, что ударная нагрузка (уплотнение копром) позволяет получить более высокие прочностные характеристики БФС, снизить осыпаемость. Стоит также отметить, что увеличение степени уплотнения не изменяет поверхностной прочности (осыпаемости) БФС. При уплотнении ударной нагрузкой (копром) осыпаемость БФС меньше, чем при уплотнении прессованием. Отсюда следует, что в технологии изготовления форм из БФС следует применять динамические методы уплотнения - ударные или прессово-ударные.

Пятая глава посвящена разработке состава углеводородной жидкости, позволяющей увеличить ресурс оборачиваемости смеси, а также изучению механизма смесеобразования и упрочнения БФС.

При литье штампов из легкоплавких сплавов, используемых при изготовлении деталей кузова прототипов в мелкосерийном и опытном производствах, особенно важным становится сокращение технологических циклов.

При испытаниях безводных формовочных смесей на оборачиваемость, изготовленных на основе серийно выпускаемых углеводородных жидкостей, установлено, что без освежения смеси могут использоваться не более 2-5 раз. Очевидно, что температурное воздействие заливаемого сплава вызывает активное испарение дисперсионной среды из состава БФС, что в итоге приводит к ухудшению свойств смеси, снижению общей и поверхностной прочности.

Стабильность физико-механических и технологических свойств БФС, при условии многократного использования, во многом зависит от свойств дисперсионной среды, а также высокой молекулярной совместимости дисперсионной среды и органобентонита. В связи с этим проведены работы по созданию дисперсионной жидкости на основе отечественных базовых и модифицирующих компонентов, которая позволила бы увеличить оборачиваемость БФС. Исследования проводились совместно с ОАО «Средневолжский НИИ по нефтепереработке» (г. Новокуйбышевск).

Углеводородная жидкость должна удовлетворять следующим основным требованиям: не содержать моющих присадок и ингибиторов, иметь очень низкую испаряемость, хорошо диспергировать связующее (органобентонит), быть не токсичной, пожаро- и взрывобе-зопасной, и обеспечивать технические требования, предъявляемые к БФС (табл. 2).

Таблица 2 - Технические требования к БФС

№ п/п Наименование показателей Требования

1 Уплотняемость, % 55-65

2 Предел прочности при сжатии, МПа, не менее 0,06

3 Газопроницаемость, ед, не менее 40

4 Осыпаемость, %, не более 0.3

На основании данных, 'полученных после исследования углеводородной жидкости, выделенной из образца импортной БФС ф. "НЕК GmbH" (Германия), и исследований физико-химических свойств, имеющихся в отечественном ассортименте углеводородных жидкостей, в качестве базовой основы, разрабатываемой углеводородной жидкости, было выбрано остаточное нефтяное масло. Для доводки базовой основы по эксплуатационным свойствам (вязкости, кислотному числу, совместимости с органобентонитом) использовали следующие модифицирующие компоненты: экстракт остаточный селективной очистки ПН-бк, рапсовое масло, олеиновая кислота марки Б115, дибутилфталат, диоктилфталат, полидиметилсилоксановая жидкость ПМС-200А, полиизобутилен низкомолекулярный, полиэтиленовый воск, диалкилдитиофосфат цинка ДФ-11, пропилен карбонат.

Для лабораторных испытаний изготовили 11 образцов углеводородных жидкостей. Изучали взаимодействие полученных углеводородных жидкостей с органобентонитом производства ЗАО «Консит-А» (г. Москва): определение коллоидной стабильности орга-нобентонита - оценивает скорость осаждения коллоидного осадка (в данном случае набухшего в углеводородной среде органобентонита) во времени; выделение масла из модельной смеси - определяет способность пластичной массы удерживать в ячейках структурного каркаса масляную основу; определение испаряемости - оценивает степень испаряемости УВЖ и дает косвенную оценку степени удержания углеводородной жидкости в смеси при температурной нагрузке.

Добавление в базовое масло модифицирующих добавок (олеиновая кислота, рапсовое масло, ПН-бк, ПЭВ, ДОФ) повышает коллоидную стабильность органобентонита. Наилучшие результаты коллоидной стабильности отмечены в УВЖ № 3, № 9, № 10, № 11 (рис. 7). Очевидно, что содержание некоторых поверхностно-активных веществ, в данном

Длительность испытаний, сутки Рис. 7 - Коллоидная стабильность органобентонита в различных УВЖ: 1-базовое масло; 3- базовое масло+рапсовое масло (10 % мае.); 9- базовое масло+олеиновая кислота (2 % мае.) + диоктилфталат (2 % мае.) + ПМС-200А (1 % мае.); 10-базовое масло+олеиновая кислота (0,5 % мае.) + экстракт селективной очистки ПН-бк (10 % мае.) + пропилен карбонат (0,5 % мае.); 11- базовое масло+ олеиновая кислота (1,5 % мае.) + диоктилфталат (1 % мае.) + экстракт селективной очистки ПН-бк (15 % мае.).

Случае олеиновой кислоты, рапсового масла, ДОФ. пропилен карбоната и ПН-бк обеспечивают более прочные дисперсионные связи с молекулами органобентояита и соответственно коллоидная Суспензия медленнее оседает.

Результаты исследований опытных образцов УВЖ по показателю «выделение масла» показали, что наилучшие результаты получены на образцах 9, 10 и 11 (рис. 8). Введение

1 2 3 456 70 9 10 11 Образцы УВЖ

Рис. 8 - Выделение ?иасла.

в базовое масло таки\ композиций как: № 9 — олеиновая кислота (2 % мае.) + диоктилфта-лат (2 % мае.) + ПМС-200А (1 % мае.); № 10 - олеиновая кислота (0,5 % мае.) + экстракт селективной очистки ПН-бк (10 % мае.) + пропилен карбонат (0,5 % мае,); № 11 - олеиновая кислота (1,5 % мае.) + диоктилфталат (1 % мае.) + экстракт селективной очистки ПН-бк (15 % мае.) - снижает, по сравнению с базовой основой, выделение масла из гпи-номасляной массы. Таким образом, результаты исследований способности пластичной массы удерживать а ячейках структурного каркаса масляную основу подтверждают результаты предыдущих исследований коллоидной стабильности органобентонита н различных углеводородных средах.

Для оценки испаряемости УВЖ были отобраны три образца, показавшие наилучшие результаты в предыдущих исследованиях. Для сравнения значения испаряемости измеряли и на базовой основе - масле остаточном нефтяном. Результаты исследования испаряемости образцов масел, а также связующих композиций «масло - органобеитонит» показали, что при введении в масло органо бентонита испаряемость уменьшается, наименьшей испаряемостью обладают образцы углеводородных жидкостей № 3 и 4 (рис. 9), Можно предположить. что данные образцы углеводородных жидкостей смогут обеспечить наилучшую молекулярную связь между компонентами безводной формовочной смеси, уменьшить испаряемость жидкой фазы из состава безводной смеси в процессе ее многократного использования, а. следовательно, повысить ее оборачиваемость.

12 3 4

Образцы УВЖ

Рис. 9 - Испаряемость УВЖ до и после введения органобентонита: I — масло нефтяное остаточное; 2 - масло нефтяное остаточное (95 % масс.) + олеиновая кислота (2 % масс.) + ДОФ (2 % масс.) + ИМС-200А (1 % масс.); 3 - масло нефтяное остаточное (89 % масс.) + олеиновая кислота (0,5 % масс.) + ПН-бк (10 % масс.) + про пилен карбонат (0.5 % масс.), 4 - мас.по нефтяное остаточное (82.5 % масс.) + олеиновая кислота (1,5 % масс) + ДОФ (1% масс ) + ПН-бк (15 % масс.).

В результате проведенных исследований опытных образцов углеводородных жидкостей установлено, что наибольшую коллоидную стабильность, меньшее выделение и испаряемость масла обеспечивают следующий композиции*, масло нефтяное остаточное (89.0 %) + олеиновая кислота (0.5 %) + ПН-бк (10 %) + пропилен карбонат (0.5 %); масло нефтяное остаточное (82,5 %) + олеиновая кислота (1,5 %) + диоктилфталат (1.0 %) + экстракт селективной очистки П11-бк (15 %).

Результаты исследований послужили основанием для разработки специальной углеводородной жидкости марки ЖТ-20 (ТУ 38.40М ] 83-2008). Методы исследований УВЖ (коллоидная стабильность, выделение масла, испаряемость) предложены в качестве критериев Оценки качества УВЖ, применяемых в составах ЬФС.

Процесс получения связующей композиции па основе органобентонита и углеводородной жидкости проходит в два этапа: 1 этап - набухание органобентонита в углеводородной жидкости: II этап - диспергирование с помощью усилий сдвига (перемешивания). На рис. 10 схематично показаны этапы получения связующей композиции на основе органобентонита и углеводородной жидкости. Поскольку органобентонит взаимодействует с углеводородной жидкостью, а не с водой, то образование структурного каркаса происходит не только за счет водородных связей (Р№)- имеющихся на пластинках органобентонита. но и за счет сил сольватации (1%).

Для интенсификации процесса диспергирования органобентонита требуется применение усилий сдвига (перемешивания) и наличие дисперсионной среды, роль которой выполняет углеводородная жидкость.

Изучение процессов взаимодействия органобентонита с различными углеводородными жидкостями позволило установить, что добавление в базовую основу (масло нефтяное остаточное) модифицирующих добавок (олеиновая кислота, рапсовое масло, ДОФ. пропилен карбонат, ПН-бк). исполняющих роль полярных активаторов, улучшает степень диспергирования органобентонита в углеводородной среде.

Набуланш а УВЖ

Усилив с/1 в II га

Ч-^тпцы (фгяАОвентэнигта

Наб>'К[ШТС чаСЩЦЫ

П::'.....м 11.IIII

|ф ^ * *

я" *

Стр) кг п1м.м' каркас органобентокнта & УВЖ

Рис 10-Диспергирование органобентонита в УВЖ: сипы водородные связей (ТЬЬ); силы сольватации (Из).

Эффект таких добавок объясняется тем, что полярная молекула сольватирует ту часть поверхности глины, которая не занята органическим катионом. Алкильная группа катиона затем взаимодействует посредством Ваи-дер-Ваальсовых сил с неполярным компонентом органической жидкости.

Таким образом, использованные полярные добавки за счет улучшения молекулярной связи между компонентами безводной формовочной смеси позволяют уменьшить испаряемость жидкой фазы из состава безводной смеси в процессе ее многократного использования, а. следовательно, повысить ее оборачиваемость и живучесть.

Для стабилизации характеристик БФС в процессе многократных оборотов провели оптимизацию грех базовых составов с использованием разработанной УВЖ марки ЖТ-20. В работе использовали известный метод планирования экспериментов - последовательный симплексный метод (ПСМ). Оптимизация позволила улучшить основные свойства (увеличить прочность, снизить осыпаемость), а также обеспечить стабильность этих свойств мри многократном использовании смесей (рис. 11),

Составы БФС

Октаны БФС

Рис 11- Свойства оптимизированных составов БФС в сравнении со свойствами базовых составив БФС А - свойства базовых составов; Б - свойства оптимизированных составов; Б - свойства оптимизированных

составов после Юоборогов

На примере физической модели (рис. \2Г описан механизм смесеобразования н упрочнения БФС. Показано, что механизм смесеобразования БФС можно представить в виде трех основных этапов: 1 ■ равномерное распределении связующего (органобентонита)

I этап ц этап III этап

I

Рис. 12 - Механизм смесеобразования БФС

но поверхности зерен огнеупорного наполнителя; II -диспергирование органобентонита в углеводородной среде, образование связующей оболочки; Ш - формирование оптимальных свойств БФС за счет равномерного распределения связующей композиции по зернам наполнителя и увеличения числа стыковых контактов.

На основании проведенных исследований сформулированы основные критерии оптимизации БФС:

1. Использование для изготовления БФС качественных исходных материалов: кварце-йых песков с глинистой составляющей не более I %, влажностью не более 0,5 %; углеводородных жидкостей с комплексом специальных полярных добавок {олеиновая кислота, диоктилфталат, экстракт селективной очистки ПН-бк).

2. Соблюдение порядка ввода исходных компонентов и длительности перемешивания приготавливаемой безводной формовочной смеси. Для получения БФС высокого качества порядок ввода исходных компонентов должен быть следующий: песок —* дополнительные компоненты —* органобентонит —<• углеводородная жидкость. Оптимальнее время перемешивания -20-25 мин.

Изучали влияние составов и свойств БФС на качество отливок из разработанного легкоплавкого сплава, В работе использовали оптимизированные составы БФС на основе углеводородной жидкости марки ЖТ-20. Установлено, что состав БФС не оказывает существенного влияния па твердость отливок из легкоплавкого сплава, введение в состав БФС мелкодисперсных фракций железо о кис но го пигмента, кварца пылевидного позволяет поручить более мелкозернистую структуру отливок (рис. 13), Применение этих добавок уве--личивает теплопроводность смесей, а, следовательно, увеличивает скорость охлаждения этлнвок, вследствие чего происходит измельчение структуры.

а) г)

Рис 13 - Макроегрукчура опытных отливок: а - заливка в форму из БФС бет добавок, max размер зерна до 2 мм, Ь - залипка и форму из ЬФС с добавкой ж/о пигмента, max размер зерна до 0,5 мм; в - заливка я форму из БФС с добавкой пылекварщц шах размер зерна до 1 мм; г-заливка в форму из 1^ФС ф. "HRK. GmbH", max размер зерна до 5 мм.

I

I

Шестая глава посвящена разработке технологии приготовления БФС и легкоплавкого сплава, а также опытно-производственным испытаниям.

Указан перечень необходимых шихтовых материалов отечественного производства, оборудования и оснастки. Даны описания технологических процессов приготовления безводной формовочной смеси, легкоплавкого сплава и изготовления отливок штампов, В заключительной части главы приведено описание опытно-производственныз? испытаний в условиях Экспериментального производства ОАО «АВТОВАЗ». Разработанную безводную смесь испытывали при изготовлении отливок штампов на деталь ВАЗ 21 "О - 8403443 «усилитель брызговика». Формовка производилась вручную в опоках 350x500x150. Из-за отсутствия мощностей для выплавки разработанного легкоплавкого сплава в промышленном масштабе заливка производилась немецким сплавом MCP-137 при температуре 142 DC. При визуальном контроле полученных отливок литейных дефектов в виде газовых раковин и пригара не обнаружено. Качество поверхности полученных отливок штампов соответствует требованиям действующей технологии изготовления штамповой оснастки в цехе 3185 УЭП. По результатам опытно-промышленных испытаний оформлены акты опытно-производственных испытаний безводной формовочной смеси на основе связующей системы «орган обе н тон иг -углеводородная жидкость» и внедрения научно-технического мероприятия. Отмечено, что технологический выход годного (ТВГ) и коэффициент использования металла (КИМ) при данной технологии равны 100 %.

В приложениях представлены следующие материалы: перечень нормативных документов, на которые даны в работе ссылки, копии титульных листов разработанных документов (ТУ, инструкции), акты производственных испытаний и производственного вне-

дрепия материалов, экономические расчеты, уведомление из федерального петиту та промышленной собственности.

Основные результаты и выводы по работе

1. Изучено влияние легирующих элементов Sb, Си, Ni на микроструктуру и физико-механические свойства сплава системы Bi-Sn и определено оптимальное содержание в сплаве этих элементов. Установлено, что увеличение содержания Sb от 0,5 до 1,0 % способствует измельчению эвтектики Bi-Sn и повышает температуру плавления сплава на 2,0 — 3,0 °С. Увеличение содержания Си с 0,1 до 1,0 % в составе легкоплавкого сплава приводит к повышению температуры плавления на 3 °С и твердости на 15 %. Введение Ni в систему Bi-Sn-Sb в пределах 0,1 - 1,0 % приводит к незначительному увеличению температуры плавления сплава на 2 °С и твердости на 10 %. В результате проведенной работы разработан состав легкоплавкого сплава для литья штамповой оснастки в условиях мелкосерийного и опытного производств, являющийся альтернативным материалом легкоплавкому сплаву марки МСР-137 (ф. "НЕК GmbH", Германия) и отличающийся от импортного отсутствием в составе драгоценных и редких металлов.

2. Изучены влияния исходных материалов на физико-механические и технологические свойства БФС. Определены ключевые характеристики качества исходных материалов (кварцевых песков, органобентонитов, углеводородных жидкостей). Предложены основные критерии оптимизации БФС, заключающиеся в применении исходных материалов следующего качества: кварцевые пески - Г.С < 1 %, W < 0,5 %, органобентониты - фракция 71 - 100 мкм, углеводородные жидкости с комплексом специальных полярных добавок, т.к. олеиновая кислота, диоктилфталат, экстракт селективной очистки ПН-бк, а также в соблюдении рациональной последовательности ввода исходных компонентов и оптимальном время их перемешивания - 20 - 25 мин.

3. Разработаны и оптимизированы составы БФС с использованием отечественных исходных материалов и специально разработанной углеводородной жидкости марки ЖТ-20 (ТУ 38.4011183-2008). Проведенная оптимизация и использование в составах БФС углеводородной жидкости марки ЖТ-20 позволили повысить прочность смесей на 20 % и исключить их осыпаемость, а также обеспечить стабильность этих свойств при многократном использовании смесей.

4. Установлено, что добавление в составы БФС мелкодисперсных фракций железоокис-ного пигмента, пылевидного кварца позволяет уменьшить шероховатость поверхности отливок в 1,5 раза. Использование этих добавок в составах БФС, за счет увеличения теплопроводности смесей, а, следовательно, увеличения скорости охлаждения отливок, позволяет получать более мелкозернистую структуру отливок.

5. Изучены процесс получения связующей композиции на основе органобентонита и глеводородной жидкости, а также механизм смесеобразования и упрочнения БФС. Пока-ано, что диспергирование органобентонита проходит в два этапа: набухание органобентони-а в углеводородной жидкости; диспергирование с помощью усилий сдвига (перемешива-шя). Механизм смесеобразования можно представить в виде трех основных этапов: I -авномерное распределении связующего; II - процесс смачивания и диспергирования орга-обентонита в углеводородной среде и образование связующих оболочек; III - образование авномерных связующих оболочек оптимальной толщины и увеличение числа стыковых кон-

.'актов, формирование оптимальных свойств БФС за с/ст равномерного распределения связующей композиции по зернам наполнителя.

6. Разработана опытно-промышленная технология изготовления БФС. Определен состав необходимого смесеприготовительного и вспомогательного оборудования. Определены основные технологические параметры приготовления легкоплавкого сплава. Разработаны и внедрены на ОАО «АВТОВАЗ» две технологические инструкции по приготовлению и контролю качества БФС (№№ И 30000. 37.101.0077-2007, И 32500.37.101.0185-2007). Применение разработанной безводной формовочной смеси позволяет сократить в 2,5 раза затраты на закупку импортного аналога БФС (ф. "НЕК GmbH", Германия). При годовом потреблении разработанной БФС в количестве 20 т ожидаемая экономия составит 404 080 руб.

7. Разработаны и внедрены в учебном процессе на кафедре ТЛП СамГТУ методические указания к лабораторной работе «Исследование безводных формовочных смесей на основе органобентонита».

8. Проведенные работы позволили внедрить технологии изготовления легкоплавкого сплава и безводной формовочной смеси, которые позволяют сократить сроки изготовления прототипов новых моделей автомобилей «ВАЗ».

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах

Публикации в центральных изданиях, включенных в перечень периодических изданий ВАК РФ:

1. Сироткин Д.Е. Улучшение качества безводных формовочных смесей для литья штампов в мелкосерийном производстве [Текст] / Д.Е. Сироткин, В.А. Чернов, В.И. Никитин, М.А. Жумлякова // Литейщик России. - 2008. - № 5. - С. 33-35.

2. Сироткин Д.Е. Новые технологии и материалы в литейном производстве ОАО «АВТОВАЗ» [Текст] / Д.Е. Сироткин // Литейное производство. - 2009. - №6. - С. 29-32.

Публикации в других изданиях:

3. Сироткин Д.Е. Новые технологии изготовления литых штампов из легкоплавких сплавов в мелкосерийном производстве [Текст] / Д.Е. Сироткин, В.А. Чернов, В.И. Никитин // Труды седьмого съезда литейщиков. Том 1. Новосибирск, 2005. - С. 289-294.

4. Сироткин Д.Е. Перспективы применения органобентонита для литья штампов из легкоплавких сплавов [Текст] / Д.Е. Сироткин, В.А. Чернов, В.И. Никитин // Высокие технологии в машиностроении: Труды международной научно-технической конференции - Самара: СамГТУ, 2005. - С.237-239.

5. Сироткин Д.Е. Повышение свойств безводных органобентонитовых формовочных смесей [Текст] / Д.Е. Сироткин, В.И. Никитин, Т.Н. Плотникова, H.H. Зонненберг//Прогрессивные литейные технологии: Труды III Международной научно-практической конференции - Москва: МИСиС, 2005. - С. 287-290.

6. Сироткин Д.Е. Органобентонитовые формовочные смеси для получения высококачественных отливок [Текст] / Д.Е. Сироткин // Физическое материаловедение: Сборник тезисов II Международной школы - Тольятти: ТГУ, 2006. - С. 51.

7. Сироткин Д.Е. Повышение свойств безводных смесей на органобентонитовом связующем [Текст] / Д.Е. Сироткин, В.И. Никитин, Т.Н. Плотникова, H.H. Зонненберг // Сборник тезисов XVI Петербургских чтений по проблемам прочности - Санкт -Петербург, 2006. -

С. 121.

8. Сироткин Д.Е. Перспективы применения безводной формовочной смеси при литье штамповой оснастки в мелкосерийном производстве автомобильной промышленности [Текст] / Д.Е. Сироткин, В.И. Никитин, В.А. Чернов // Литейное производство сегодня и завтра: Тезисы докладов 6 Всероссийской научно-практической конференции - Санкт-Петербург, 2006. -С. 191-196.

9. Сироткин Д.Е. Технологические возможности применения безводных смесей в машиностроении [Текст] / Д.Е. Сироткин, В.И. Никитин, H.H. Зонненберг, A.A. Голикова, Ю.В. Сугробова// Высокие технологии в машиностроении: Материалы научно-технической интернет-конференции с международным участием — Самара: СамГТУ, 2006. - С. 557-564.

10. Сироткин Д.Е. Особенности технологии и применения органобентонитовых смесей при литье штампов [Текст] / Д.Е. Сироткин, В.А. Чернов, В.И. Никитин // Труды 8 съезда литейщиков России. Том 2. Ростов - на - Дону, 2007. - С. 179-184.

11. Сироткин Д.Е. Повышение оборачиваемости безводных формовочных смесей [Текст] / Д.Е. Сироткин, М.А. Жумлякова, В.И. Никитин // Прогрессивные литейные технологии: Труды IV Международной научно-практической конференции - Москва, 2007. - С. 220-224.

12. Сироткин Д.Е. Влияние происхождения кварцевых песков на свойства безводных формовочных смесей, применяемых для изготовления литых штампов из легкоплавких сплавов [Текст] / Д.Е. Сироткин, В.И. Никитин // Наследственность в литейных процессах: Труды VII международный научно-технический симпозиум - Самара: СамГТУ, 2008. - С. 247-256.

13. Заявка на изобретение № 2008123693 от 10.06.2008 «Формовочная смесь» //Д.Е. Сироткин и др. В настоящее время находится в ФГУ ФИПС на экспертизе по существу.

Подписано в печать « Г»

2009. Формат 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Уч.-изд. л. 1,0. _Тираж 100 экз._

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

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Области применения литых штампов, сплавы и особенности технологий плавки и литья.

1.2 Критерии, определяющие качество литых штампов.

1.3 Анализ процессов изготовления песчаных литейных форм.

1.4 Безводные формовочные смеси и перспективы их применения.

2. МАТЕРИАЛЫ, ОБОРУДОВАНИЕ, МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Объекты исследования и материалы.

2.2 Методы испытаний.

2.2.1 Методы испытаний исходных материалов.

2.2.2 Методы испытаний органобентонитовых суспензий в углеводородных жидкостях.

2.2.3 Методы испытаний БФС.

2.2.4 Методы исследований свойств легкоплавких сплавов системы Bi-Sn и отливок из легкоплавких сплавов.

2.3 Планирование экспериментов.

3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА НА СВОЙСТВА ЛЕГКОПЛАВКИХ СПЛАВОВ.

3.1 Исследование свойств сплава системы Bi-Sn.

3.2 Исследование влияния легирующих элементов Sb, Си, Ni на свойства сплава системы Bi-Sn.

3.3 Исследование свойств легкоплавких сплавов.

4. ВЛИЯНИЕ ИСХОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СВОЙСТВА БЕЗВОДНОЙ ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ И ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ СМЕС ЕПРИГОТОВ ЛЕН ИЯ.

4.1 Влияние органобентонита на свойства БФС.

4.1.1 Влияние количества органобентонита на свойства БФС.

4.1.2 Влияние разных марок органобентонита на свойства БФС.

4.2 Влияние формовочного песка на свойства БФС.

4.2.1 Влияние величины зерна формовочного песка на свойства БФС.

4.2.2 Влияние глинистой составляющей песка на свойства БФС.

4.2.3 Влияние влажности песка на свойства БФС.

4.3 Влияние УВЖ и дополнительных компонентов на свойства БФС.

4.3.1 Влияние углеводородной жидкости на свойства БФС.

4.3.2 Влияние УВЖ на технологические свойства БФС.

4.3.3 Влияние красного железоокисного пигмента.

4.3.4 Влияние пылевидного кварца.

4.4 Влияние параметров введения и перемешивания компонентов на свойства смеси.

4.4.1 Изучение порядка ввода компонентов при изготовлении БФС.

4.4.2 Влияние параметров перемешивания на свойства БФС.

4.5 Влияние режимов уплотнения на свойства БФС.

5. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ И МЕХАНИЗМА СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ БФС.

5.1 Разработка УВЖ на основе отечественных базовых и модифицирующих компонентов.

5.2 Изучение органобентонитовых суспензий.

5.3 Влияние УВЖ разных составов на физико-механические и технологические свойства смеси.

5.4 Оптимизация базовых составов БФС.

5.5 Основные критерии оптимизации БФС и механизм смесеобразования.

5.6 Влияние состава и свойств БФС на качество отливок из легкоплавкого сплава.

6. РАЗРАБОТКА ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БФС И ЛИТЬЯ ШТАМПОВ ИЗ ЛЕГКОПЛАВКИХ

СПЛАВОВ.

6.1 Разработка технологии приготовления смеси.

6.2 Разработка технологии приготовления сплава и литья штампов.

6.3 Опытно-производственные испытания.

Характерной особенностью современного машиностроения является непрерывное и быстрое видоизменение объектов производства, связанное с совершенствованием существующей конструкции и внедрением новых конструкционных решений. При создании нового автомобиля одним из важнейших факторов являются сокращение стоимости и сроков на разработку при улучшении качества и функциональности продукции. С этой целью необходимо, чтобы в минимальные сроки был изготовлен прототип новой модели. Создание прототипов сопровождается изготовлением большого количества технологической оснастки (штампы, пресс-формы, приспособления) и на современном этапе требует применения гибких технологий, позволяющих оптимизировать конструкцию и сократить сроки на их изготовление.

Штампы и штамповая оснастка изготавливаются слесарно-механической обработкой поковок и литьем. Изготовление штампов литьем позволяет значительно повысить коэффициент использования металла (КИМ) и снизить трудозатраты на их изготовление. Литейные процессы позволяющие получать литые заготовки штампов, максимально приближенные по размерам, конфигурации, качеству поверхности к готовым изделиям, позволяют не только уменьшить затраты на механическую обработку, но и сократить срокг изготовления штампов, а следовательно ускорить выпуск нового автомобиля. Возможности изготовления таких отливок определяются уровнем литейной технологии.

В настоящее время большое развитие получили технологии изготовления литейных форм, основанные на химических и физических методах затвердевания смесей. Среди них успешно развиваются и применяются смеси на холоднотвердеющих синтетических смолах (ХТС), жидкостекольные пластичные (ПСС) и жидкие смеси (ЖСС). Однако несмотря на значительное совершенствование технологий, процент бракованных отливок остается довольно высоким, велики затраты на исправление поверхности отливок.

Трудоемкость изготовления форм составляет 40 - 50 %, затраты на очистку и исправление дефектов - 30 - 35 % от общей трудоемкости изготовления отливок. При этом 40 — 60 % дефектов отливок возникает как следствие низкого качества литейной формы [1 - 3]. Следовательно, повышение качества смесей и изготавливаемых из них форм, наряду с совершенствованием технологии, обеспечивающей значительное сокращение цикла производства и количества трудоемких операций, на современном этапе имеет огромное значение.

Известно, что для каждого сплава, с учетом метода изготовления литейной формы, подбирают формовочную смесь с комплексом необходимых технологических и термомеханических свойств. Нет универсальных смесей, поэтому необходимо постоянно совершенствовать составы, находить оригинальные решения применительно к конкретной номенклатуре отливок ц реальным условиям производства.

Настоящая диссертация посвящена проблеме получения литых штампов из легкоплавких сплавов, обладающих минимальными шероховатостью и припусками, с использованием форм из безводной формовочной смеси (БФС).

Актуальность затронутой в диссертации проблемы вызвана невозможностью применения в условиях мелкого и опытного производств традиционных средств и способов изготовления штампов, сложившихся в серийных производствах. Затраты на дорогие и трудоемкие стационарные штампы (чугунные, стальные), отнесенные к небольшим партиям деталей, во много раз увеличивают себестоимость продукции, а их работоспособность используется в незначительной степени. Сроки проектирования и изготовления стационарных штампов оказываются настолько значительными, что многие изделия к моменту окончания периода их освоения становятся морально устаревшими. г

Становится понятным, что в условиях мелкосерийного производства должны применяться специфические конструкции штампов, а также материалы и технологии их получения, позволяющие снизить время и расходы на их изготовление. Так, если традиционные штампы (чугунные, стальные) получают в большинстве случаев литьем в формы из дорогостоящих термореактивных и холоднотвердеющих смесей, то в условиях мелкосерийного производства экономически оправданным является применение специальных формовочных смесей и сплавов с температурой плавления (tnjI 80 - 400 °С). Такие материалы должны обеспечивать снижение времени и расходов на изготовление штампов, тем самым, сокращая время и расходы на производство нового автомобиля.

Цель работы. Исследование и разработка технологии изготовления безводной песчано-глинистой смеси и форм для получения высокоточных литых штампов из легкоплавких сплавов, обладающих минимальными шероховатостью и припусками, и их применение в мелкосерийном и опытном производствах легкового автомобилестроения.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1. Изучить влияние химического состава на физико-механические и технологические свойства легкоплавких сплавов системы Bi-Sn.

2. Исследовать влияние исходных формовочных материалов на физико-механические и технологические свойства и разработать базовые составы БФС.

3. Исследовать влияние параметров введения и перемешивания исходных компонентов на свойства БФС. Изучить влияние режимов уплотнения на свойства БФС.

4. Исследовать влияние качества углеводородных жидкостей на многократность использования (оборачиваемость) БФС и увеличить ресурс их оборачиваемости.

5. Изучить механизм смесеобразования и упрочнения БФС и сформулировать критерии их оптимизации.

6. Разработать опытно-промышленные технологии приготовления легкоплавкого сплава и безводной формовочной смеси.

Научная новизна:

1. Установлено влияние химического состава легкоплавких сплавов на основе системы Bi-Sn на их структуру и механические свойства. Выявлено, что микролегирование сурьмой околоэвтектических сплавов системы Bi-Sn позволяет сформировать в них ярковыраженную дендритную структуру и повысить их температуру плавления. Показано, что дополнительное легирование данной группы сплавов никелем и/или медью позволяет измельчить их структуру и повысить твердость.

2. Выявлена зависимость влияния количества органобентонита (ОБ) в составе БФС на ее технологические параметры. Показано, что уплотняемость-и прочность БФС растут при увеличении содержания ОБ и после достижения экстремума начинают снижаться, а осыпаемость, наоборот — увеличиваться. Установлена зависимость газопроницаемости БФС от количества ОБ.

3. Определено влияние параметров исходных формовочных материалов на свойства БФС, в рамках которого оптимизированы параметры формовочного песка — размер зерна, содержание глинистой составляющей, влажность; количества углеводородной жидкости (УВЖ); железо-окисного пигмента; пылевидного кварца; режимов перемешивания. Показано, что величина зерна формовочного песка имеет обратную зависимость от количества связующей добавки.

4. Установлен механизм смесеобразования и упрочнения БФС, составлена его физическая модель. Показано, что данный механизм можно представить в виде трех основных этапов. Сформулированы критерии оптимизации БФС.

5". Выявлено влияние модифицирующих добавок на степень диспергирования органобентонита в углеводородной среде. Показано, что сочетание таких добавок как олеиновая кислота, диоктилфталат, экстракт селективной очистки ПН-бк в составе УВЖ, обеспечивает наилучшую диспергируемость органобентонита в углеводородной среде, благодаря чему многократность использования (оборачиваемость) БФС значительно возрастает.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

1. Разработаны и внедрены в условиях экспериментального производства ОАО «АВТОВАЗ» составы, технологии приготовления и контроля качества безводной формовочной смеси.

2. Получен состав легкоплавкого сплава и разработана технология его приготовления.

3v Предложена методика оценки оборачиваемости БФС, позволяющая оценить многократность использования этой формовочной смеси.

4. Создана углеводородная жидкость марки ЖТ-20 (ТУ 38.4011183-2008) для составов БФС, позволяющая повысить оборачиваемость безводных смесей.

5. Разработана и внедрена в учебный процесс на кафедре ТЛП СамГТУ лабораторная работа «Исследование безводных формовочных смесей на основе органобентонита».

На защиту выносятся:

1. Закономерности влияния химического состава на структуру и механические свойства легкоплавких сплавов на основе системы Bi-Sn.

2. Зависимости влияния исходных материалов на свойства безводной формовочной смеси.

3. Особенности режимов приготовления и уплотнения безводных формовочных смесей.

4. Результаты изучения влияния качества различных углеводородных жидкостей на степень диспергирования органобентонита и многократность использования (оборачиваемость) безводных формовочных смесей.

5. Описание процесса получения связующей композиции на основе органобентонита и углеводородной жидкости, а также механизма смесеобразования и упрочнения безводных формовочных смесей.

Достоверность. Достоверность полученных в работе результатов исследований обеспечивается применением комплекса современного оборудования и методик исследований, сравнением результатов лабораторных испытаний с результатами производственных испытаний, а также использованием методов статистической обработки результатов экспериментов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 7 и 8 съездах литейщиков России (Новосибирск, 2005, Ростов-на-Дону, 2007), научно-технической конференции «Высокие технологии в машиностроении» (Самара, 2005), III Международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии» (Моск.ва, 2005), II Международной школе «Физическое материаловедение» (Тольятти, 2006), 6 Всероссийской научно-практической конференции «Литейное производство сегодня и завтра» (Санкт-Петербург, 2006), IV Международной научно-практической конференции «Прогрессивные литейные технологии» (Москва, 2007).

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 12 печатных работах, из которых - 2 опубликованы в изданиях из Перечня ВАК и 7 в материалах международных и общероссийских конференций. Подана заявка на изобретение № 2008123693 «Формовочная смесь».

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения; изложена на 177 страницах, включая 55 рисунков, 70 таблиц и список литературы из 116 источников.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Изучено влияние легирующих элементов Sb, Си, Ni на микроструктуру и физико-механические свойства сплава системы Bi-Sn и определено оптимальное содержание в сплаве этих элементов. Установлено, что увеличение содержания Sb от 0,5 до 1,0 % способствует измельчению эвтектики Bi-Sn и повышает температуру плавления сплава на 2,0 - 3,0 °С. Увеличение содержания Си с 0,1 до 1,0 % в составе легкоплавкого сплава приводит к повышению температуры плавления на 3 °С п твердости на 15 %. Введение Ni в систему Bi-Sn-Sb в пределах 0,1 - 1,0 % приводит г незначительному увеличению температуры плавления сплава на 2 °С и твердости на 10 %. В результате проведенной работы разработан состав легкоплавкого сплава для литья штамповой оснастки в условиях мелкосерийного и опытного производств, являющийся альтернативным материалом легкоплавкому сплаву марки МСР-137 (ф. "НЕК GmbH", Германия) и отличающийся от импортного отсутствием в составе драгоценных и редких металлов.

2. Изучены влияния исходных материалов на физико-механические и технологические свойства БФС. Определены ключевые характеристики качества исходных материалов (кварцевых песков, органобентонитов, углеводородных жидкостей). Предложены основные критерии оптимизации БФС, заключающиеся в применении исходных материалов следующего качества: кварцевые пески - Г.С < 1 %, W < 0,5 %, органобентониты -фракция 71 - 100 мкм, углеводородные жидкости с комплексом специальных полярных добавок, т.к. олеиновая кислота, диоктилфталат, экстракт селективной очистки ПН-бк, а также в соблюдении рациональной последовательности ввода исходных компонентов и оптимальном времени нх перемешивания — 20-25 мин.

3 у Разработаны и оптимизированы составы БФС с использованием отечественных исходных материалов и специально разработанной углеводородной жидкости марки ЖТ-20 (ТУ 38.4011183-2008). Проведенная оптимизация и использование в составах БФС углеводородной жидкости марки ЖТ-20 позволили повысить прочность смесей на 20 % и исключить их осыпаемость, а также обеспечить стабильность этих свойств при многократном использовании смесей.

4. Установлено, что добавление в составы БФС мелкодисперсных фракций железоокисного пигмента, пылевидного кварца позволяет уменьшить шероховатость поверхности отливок в 1,5 раза. Использование этих добавок в составах БФС, за счет увеличения теплопроводности смесей, а, следовательно, увеличения скорости охлаждения отливок, позволяет получать более мелкозернистую структуру отливок. 5. Изучены процессы получения связующей композиции на основе органобентонита и углеводородной жидкости, а также механизмы смесеобразования и упрочнения БФС. Показано, что образование связующей композиции проходит в два этапа: набухание органобентонита в углеводородной жидкости; диспергирование с помощью усилий сдвига (перемешивания). Механизм смесеобразования можно представить в виде трех основных этапов: I - равномерное распределении связующего; II — процесс смачивания и диспергирования органобентонита в углеводородной среде и образование связующих оболочек; III — образование равномерных связующих оболочек оптимальной толщины и увеличение числа стыковых' контактов, формирование оптимальных свойств БФС за счет равномерного распределения связующей композиции по зернам наполнителя.

6. Разработана опытно-промышленная технология изготовления БФС: Определен состав необходимого смесеприготовительного и вспомогательного оборудования. Определены основные технологические параметры приготовления легкоплавкого сплава. Разработаны и внедрены на ОАО «АВТОВАЗ» две технологические инструкции по приготовлению и

166 контролю качества БФС (№№ и 30000. 37.101.0077-2007, И 32500.37.101.0185-2007). Применение разработанной безводной формовочной С смеси позволяет сократить в 2,5 раза затраты на закупку импортного аналога БФС (ф. "НЕК GmbH", Германия). При годовом потреблении разработанной БФС в количестве 20 т ожидаемая экономия составит 404 080 руб.

7. Разработаны и внедрены в учебном процессе на кафедре ТЛП СамГТУ методические указания к лабораторной работе «Исследование безводных формовочных смесей на основе органобентонита».

8. Проведенные работы позволили внедрить технологии изготовления легкоплавкого сплава и безводной формовочной смеси, которые позволяют сократить сроки изготовления прототипов новых моделей автомобидей «ВАЗ».

1. Дибров И.А. Состояние и перспективы развития литейного производства России // 7 съезд литейщиков России: Сб. трудов. Новосибирск, 2005. - Т. 1. — С. 4-13.

2. Жуковский С.С. Современные технологии изготовления стержней и форм в литейном производстве России // 7 съезд литейщиков России: Сб. трудов. Новосибирск, 2005. - Т. 1. - С. 39 -42.

3. Бречко А.А., Великанов Г.Ф. Формовочные и стержневые смеси с заданными свойствами. Л.: Машиностроение, 1982. - 216 с.

4. Беренфельд В.В. Изготовление штампов. Пер. Ю.К. Крутика. -М.: Машиностроение, 1984. —244 с.А

5. Мендельсон B.C., Рудман Л.И. Технология изготовления штампов и пресс-форм: Учебник для машиностроительных техникумов. — М.: Машиностроение, 1982.-207 с.

6. Бородачев С.А. Литье штампов по выплавляемым моделям // Литейное производство. 1981. — № 1. — С. 36 —37.

7. Крутиков В.К., Куниловский В.В., Губарев Л.А. Долговечность стальных ковочных штампов, отлитых в формы со стержнями из ХТС // Литейное производство. 1978.-№ 11.-С. 33-34.

8. Лысенко А.И. Изготовление фасонных вкладышей методом точного литья // Литейное производство. 1969. - № 3. - С. 34 — 35.

9. Носков Б.А. Производство литых молотовых штампов. Киев — Москва: Машгиз, 1953.- 150 с.

10. Чичагова Н.П., Пургина В.И., Жвачкина Т.В. Отливка деталей штампов в комбинированные формы // Литейное производство. — 1973. — № 6. — С. 41 — 42.

11. Примеров Е.Н., Тусаев В.В., Чернов В.А. Литые штампы напряженной конструкции // Литейное производство. — 1976. № 1. - С. 37 - 38.

12. Рассказов А.Ф., Никитенко Э.В. Состояние и перспективы изготовления литых штампов для горячего деформирования // Кузнечно-штамповочное производство. 1981. -№ 5. -С. 33 -34.

13. Куниловский В.В., Крутиков В.К. Литые штампы для горячего объемного деформирования. Л.: «Машиностроение», 1987. - 122 с.

14. Шинский О.И., Шульга В.Т., Вишнякова Л.П. Новое в литье по газифицируемым моделям крупных отливок // Литейное производство. 2003. - № 9. -С. 26-28.

15. Владимиров В.М. Изготовление штампов, пресс-форм и приспособлений: Учебник. М.: Высшая школа, 1981.-431 с.

16. Климычев С.Б., Михаленко Ф.П. Прогрессивная технология изготовления листоштампованных деталей // Вестник машиностроения. 1985. - № 11. -С. 60-62.

17. Вайнтрауб Д.А., Клепиков Ю.М. Холодная штамповка в мелкосерийном производстве: Справочное пособие. — Л.: Машиностроение, 1975. 240 с.

18. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. М. Л.: Машиностроение, 1971. - 848 с.

19. Чернов В.А., Сироткин Д.Е., Никитин В.И. Новые технологии изготов ления литых штампов из легкоплавких сплавов в мелкосерийном производстве // 7 съезд литейщиков России: Сб. трудов. Новосибирск, 2005. - Т. 1. - С. 289 -294.

20. Климычев С.Б., Широкий Г.Б., Кутырев А.С. Разработка элементов гибкой технологии мелкосериного штамповочного производства в ОАО «ГАЗ» // Кузнечно-штамповочное производство. 1997. - № 5. - С. 15 — 18.

21. Кравчук С.И., Васюков И.А., Бурьян В.Д. Применение легкоплавкого сплава олово-висмут для изготовления литых штампов. Вып. 2. - Тольятти; Автомобилестроение, 1985. - С. 28-31.

22. Хансен М., Андерно К. Структура двойных сплавов. Т.1. — М.: Метал-лургиздат, 1962. —608 с.

23. Вол А.Е. Строение и свойства двойных металлических систем. Т.2. — М.: ФМ, 1962-982 с.

24. Лашко С.В., Лашко Н.Ф. Пайка металлов. -М.: Машиностроение, 1988. -376 с.

25. Говард П., Манко Г. Пайка и припои. М.: Машиностроение, 1968. -267 с.

26. Берг П.П. Качество литейной формы. М.: Машиностроение, 1971.- 286 с.

27. Тодоров Р.П., Пешев П.Ц. Дефекты в отливках из черных сплавов.- М.: Машиностроение, 1984. 184 с.

28. Куманин И.Б. Вопросы теории литейных процессов. М.: Машиностроение, 1976. - 214 с.

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

30. Туманова Л.П., Кваша Ф.С. О контроле влажности песчано-глинистых смесей // Литейное производство. 2003. - № 1. - С. 33-35.

31. Лыков А.В. Явления переноса в капилярно-пористых телах. М.: Госиздат технико-теоретической литературы, 1954. - 480 с.

32. Медведев Я.И., Валисовский И.В. Технологические испытания формовочных материалов. М.: «Машиностроение», 1973. - 312 с.

33. Абрамов Н.П., Степанов А.А. Состояние воды в песчано-глинистых формовочных смесях// Литейное производство. 1969. - № 12. - С. 22 -24.

34. Гуляев Б.Б. Литейные процессы. -М. Л.: Машгиз, 1960. - 416 с.

35. Оболенцев Ф.Д. К вопросу образования газовых раковин в фасонных отливках: Сб. науч. тр. / Улучшение качества отливок. — М.: Машгиз, 1954. -143 с.

36. Петриченко A.M. О природе ужимин в отливках // Литейное производство. 1960.-№ 3. - С. 26-31.

37. Dlezek I. Zakladni vlasnos iformovacich smesi a jejich vliv na povrch od- litku. "Slevarenstvi". 1960. - № 2.

38. Marek C.T., Ward C.B. Gas pressures in Green sand mould. "Modern Castings". 1958. -№ 7.

39. Жуковский C.C., Анисович Г.А., Давыдов Н.И. Формовочные материалы и технология литейной формы: Справочник. — М.: Машиностроение, 1993.- 432 с.

40. Галкин Г.П., Некрасов В.Р. Применение углеродсодержащих материалов для чугунных отливок, получаемых в сырых формах: Обзорная информация. Вып. 1. - Москва, 1990. - 94 с.

41. Гуляев Б.Б., Корнюшкин О.А., Кузин А.В. Формовочные процессы.- JL: Машиностроение, 1987. 264 с.

42. Медведев Я.И. Газы в литейной форме. М.: Машгиз, 1965. - 239 с.

43. Евстратов Ю.А. Выделение и фильтрация газов в литейной форме: С5. / Газы в литом металле. М.: Наука, 1964. - 298 с.

44. Леушин И.О., Грачев А.Н., Григорьев И.С., Пряничников В.А. Многофункциональные покрытия разовых литейных форм для стальных и чугунных отливок // Технология металлов. 2004. - № 8. - С. 33 - 35.

45. Борсук П.А. Исследование условия образования пригара на отливках из специальных сталей: Труды ЦНИИТМАШ. — Москва, 1960. № 6.

46. Валисовский И.В. Смачивание литейной формы расплавленным металлом и образование пригара на отливках: Сб. / Дефекты отливок и меры их предупреждения. — М.: Машгиз, 1962. — 365 с. (

47. Денисов В.А. Влияние газовой среды на образование механического пригара: Сб. / Дефекты отливок и меры их предупреждения. М.: Машгпз, 1962.-317 с. г

48. Гуляев Б.Б., Боровский Ю.Ф. Поверхностные дефекты в отливках и борьба с ними: Сб. / Новое в литейном производстве. Горький, 1960. - 198 с.

49. Fursund К. Das Eindringen von Metall in Sandkeme // Giesserei. 1959.- № 7. — C. 159-164.

50. Белобров E.A., Бульштейн Р.И., Подуздиков А.Ф., Ковригин О.С. Изготовление отливок в формах из ХТС в массовом и серийном производстве // Литейное производство. 2001.- № 8. - С. 21-23.

51. Степанов Ю.А., Семенов В.И. Формовочные материалы. М.: Маши-" ностроение, 1969. - 157 с.

52. БергП.П. Формовочные материалы. М.: Машиностроение, 1963. -408 с.

53. Тепляков С.Д. Современные процессы, оборудование, материалы для получения стержней // Литейщик России. 2002. - № 4. - С. 10 - 19.ь*

54. Илларионов И.Е., Гамов Е.С., Васин Ю.П., Чернышевич Е.Г. Металло-фосфатные связующие и смеси. Чебоксары, 1995. - 524 с.

55. Технология литейного производства. Литье в песчаные формы: Учебник / Под ред. проф. А.П. Трухова. М.: Академия, 2005. - 524 с.

56. Наседкин В.В., Кваша Ф.С., Стаханов В.В. Бентонит в промышленности России. М.: ГЕОС, 2001. - 136 с.

57. Илларионов И.Е., Васин Ю.П. Формовочные материалы и смеси.- Часть 1. Чебоксары, 1991.- 223 с.

58. Илларионов И.Е., Васин Ю.П. Формовочные материалы и смеси.- Часть 2.- Чебоксары, 1991. 287 с.

59. ГОСТ 5791-81. Льняное и конопляное масло. Технические условия. -Введ. 01.07.1982. -М.: Изд-во стандартов, 1981. 3 с.

60. Дорошенко С.П., Авдокушин В.П., Русин К., Мацашек И. Формовочные материалы и смеси. Киев: Высшая школа, 1990. - 488 с.

61. ГОСТ 7931-76. Олифа натуральная. Технические условия. Введ. 01.01.1977. -М.:Изд-во стандартов, 1988.-Юс.

62. ГОСТ 190-78. Олифа оксоль. Технические условия. Введ. 01.01.1980.- М.: Изд во стандартов, 2001. - 6 с.6£. ТУ 6-10-1317-76. Связующее 4ГУ. Технические условия. Введ. ?. -М.: Изд - во стандартов, 1989. — 14 с.

63. Tim Butler. The Oil Alternative for Sand Molding // Modern Casting, 2003. -v. 93. -№ 2. P. 40-42.

64. Петров Б.Н., Кузьмин H.H., Романов А.Ю., Омельченко Е.Ф. Безводные органобентонитовые формовочные смеси // Литейное производство. 1989. '- № 4. С. 7 - 9.

65. Кузьмин Н.Н., Кирюхин Т.Н., Болдин А.Н, Яковлев А.И., Поддубный А.Н. Формовочные песчано-глинистые смеси / Монография. Брянск: БГТУ, 2002.- 183 с.

66. Брике В., Брике А. Безводные масло-бентонитовые смеси // Литейное4 производство. 1967. - № 6. — С. 38 - 39.

67. Грим Р. Минералогия и практическое использование глин. — М.: Мир, 1967.-448 с.

68. Васильев В.А. Физико-химические основы литейного производства: Учебник. М.: МГТУ, 1994. - 320 с.

69. Hauser Е.А., Leclgett М.В. Color Reaction between clays and amin // Am. Chem. Soc.-62.- 1811.- 1940.

70. Nc Connell D. The crystal chemistry of montmorillonite // Am. Min., 35, -1950.-P. 166-172.

71. Мерабишвили М.С. Бентонитовые глины. Состав, свойства, производство, использование. Тбилиси: Мецниереба,1979. - 308 с.

72. Жуковский С.С. Прочность литейной формы. — М.: Машиностроение, 1989. -288 с.

73. G.Lagaly, S.Ziesmer. Colloid chemistry of clay minerals: the coagulation of montmorillonite dispersions // Advances in Colloid and Interface Science, 2003. v. 106.-P.100- 102.

74. Калашникова А.Я., Галкин Г.П. Формовочные материалы и смеси для прогрессивных технологических процессов изготовления форм и стержней. -Москва, 1976.-59 с.

75. Шмидт Ф., Хуппертц А., Ритцшер Р. Новое связующее хорошо зарекомендовало себя на практике // Литейное производство. — 2006. — № 8. — С. 26 — 28.

76. Кваша Ф.С. Стабилизация состава и свойств песчано-глинистых формовочных смесей. М.: МГИУ, 2003. - 108 с.

77. Калашникова А.Я. Современные формовочные материалы для песчано-глинистых форм // 2-й Всесоюзный научно-технический съезд литейщиков: Тезисы докладов. М.: НИИ информации по машиностроению, 1983. — С. 197 -198.

78. Грефхорс К., Крепаж Р. Песчано-бентонитовые смеси без органических добавок // Литейное производство. 2005. - № 5. - С. 16 — 20.

79. ГОСТ 28177-89. Глины бентонитовые.-Введ. 1991-01-01. -М.:Изд-во стандартов, 1989. — 30 с.

80. Уоррел У. Глины и керамическое сырье. Пер. с англ. М.: Мир, 1978. -237 с.

81. Бентонитовые глины Грузии и их применение в народном хозяйстве: Сб. Тбилиси: Изд. АН Груз. ССР, 1953.- 146 с.

82. Бентонитовые глины Узбекистана. — Ташкент: Изд. АН Узбек. ССР, 1963.- 115 с.

83. Бентонитовые глины Чехословакии и Украины. Киев: Наукова думка, 1966.-- 173 с.

84. Макеева Е.Д., Блюзов А.П., Вейсман С.Г., Михайлова К.М., Таранова Н.В. Пластичные смазки на основе аминированных бентонитовых глин. Химия и технология топлив и масел. № 2. - Изд. «Химия», 1964.

85. Бродский Ю.А., Файнштейн И.З. Организация производства органобентонита — универсального структурообразователя масляных сред // Промышленность России. 2000. - № 6. - С. 78 - 79.

86. Бродский Ю.А. Органобентонит ключ к повышению качества целого ряда технологий // Координатор инноваций. - 2003. - № 1. - С. 27 - 28.

87. Бродский Ю.А., Файнштейн И.З. Качественно вскрыть продуктивный пласт поможет буровой раствор с органобентонитом // Нефтегазовая вертикаль. 2002. - № 15.-С. 56-58.

88. ТУ 95-2752-2000. Органобентонит универсальный структурообразоЕа-тель масляных сред. - Введ. 2001-08-10. - М.: ООО «Консит-А», 2001. - 9 с.

89. Aluminum Casting Technology // AFS. 1986. - С. 151-157.

90. LaRue J.P. Basic Metalcasting // AFS. 1989. - С. 113-116.

91. Болдин A.H., Давыдов Н.И., Жуковский C.C. Литейные формовочные материалы. Справочник. -М.: Машиностроение, 2006. 506 с.

92. Колтыгин А.В., Цыновникова Ю.П. Использование безводных формовочных смесей как заменителя традиционных песчано-глинистых смесей // IV

93. Международная научно-практическая конференция «Прогрессивные литейные технологии»: Сборник трудов. Москва, 2007. - С. 191 - 193.9Р. Neuer Spezialbinder hat sich in der Praxis bewahrt // Giesseerei. 2005. - № 9. - C. 89-91.

94. Налимов В.В., Голикова Т.И. Логические основания планирования эксперимента. М.: Металлургия, 1976. - 128 с.

95. Рогов В.А. Методика и практика технических экспериментов. М.: Издательский центр «Академия», 2005. — 288 с.

96. Крассовский М.Ф., Филаретов Л.Ф. Планирование эксперимента. -Минск.: БГУ, 1988. 213 с.

97. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. — М.: Машиностроение, 1981. — 184 с.

98. Зимон А.Д. Адгезия жидкости и смачивание. М.: Химия, 1974. -416 с.

99. Сироткин Д.Е., Чернов В.А., Никитин В.И. Особенности технологии и применения органобентонитовых смесей при литье штампов // 8 съезд литей- . щико^ь России: Сб. трудов. Ростов — на — Дону, 2007. - С. 179 — 184.

100. Сироткин Д.Е., Жумлякова М.А, Никитин В.И. Повышение оборачиваемости безводных формовочных смесей // IV Международная научно-практическая конференция «Прогрессивные литейные технологии»: Сб. трудов. г. Москва, 2007. - С. 220 - 224.

101. Сироткин Д.Е., Чернов В.А., Никитин В.И., Жумлякова М.А. Улучшение качества безводных формовочных смесей для литья штампов в мелкосерийном производстве // Литейщик России. 2008. - № 5. - С. 33 - 35.

102. Марков В.А., Маркова А.В. Концепция механизма формирования свойств песчано-глинистых смесей // Литейщик России. — 2003. — № 5. — С. 45 — 47.

103. Ершов М.Ю. Новый взгляд на распределение влаги при смешивании песчано-глинистых смесей // Литейщик России. 2004. — № 2. - С. 20 - 25.

104. Евлампиев А.А., Чернышов Е.А., Королев А.В. Общие положения и рекомендации при выборе процессов приготовления и составов формовочных смесей // Литейное производство. 2005. — № 8. - С. 10-13.

105. Дорошенко С.П. О двух важнейших проблемах песчаной формы // Литейное производство. 2001. - № 4. - С. 26 - 27.

106. Дистлер Г.И., Кабзарева С.А. Дальнодействие поверхностных сил твердых тел. В кн.: Исследования в области физики твердых тел. - М.: Наука, 1967.-С. 97-104.

107. Лясс A.M. Быстротвердеющие формовочные смеси. М.: Машинот строение, 1965. - 332 с.1. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИш