автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Разработка ресурсосберегающих составов песчано-глинистых смесей и разделительных покрытий для получения отливок из железоуглеродистых сплавов

ЗАКУТАЕВ Виктор Алексеевич

«РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ СОСТАВОВ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ СМЕСЕЙ И РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ЖЕЛЕЗОУГЛЕРОДИСТЫХ

СПЛАВОВ»

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

О 3 ОНЗ 2011

Волгоград 2011

4843557

Работа выполнена на кафедре «Машины и технология литейного производства» ГОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университет»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Кидалов Николай Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Илларионов Илья Егорович кандидат технических наук, доцент Грачев Александр Николаевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Южно-Уральский государ-

ственный университет» Россия, 454080,Челябинск, проспект им. В. И. Ленина, 76.

Защита диссертации состоится 18 февраля 2011 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.165.07 при ГОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. P.E. Алексеева» по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, ГСП - 41, ул. Минина, д. 24, корп. 1., ауд. 1258.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГТУ им. Р.Е. Алексеева

Автореферат разослан 17 января 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета, ^ ^ В.А. Ульянов

доктор технических наук, профессор

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Современное машиностроение требует постоянного совершенствования технологии получения отливок, повышения производительности за счет сокращения цикла их изготовления, улучшения чистоты поверхности, значительного сокращения вредных для здоровья технологических операций. Поэтому создание новых и совершенствование существующих методов изготовления отливок имеет большое значение.

Качество литых заготовок зависит не только от правильно выплавленного металла, выбора и расчета литниковой системы, но и от качества изготовленной формы. В большинстве случаев разовая литейная форма состоит из огнеупорного наполнителя, связующих и технологических добавок. Качество данных формовочных материалов, их физико-химические и технологические характеристики требуют тщательного анализа. В свою очередь геометрическая точность отливки и чистота ее поверхности зависят от качества отпечатка формы, на который влияет взаимодействие компонентов формовочной смеси с материалом модельной оснастки.

Работы, выполненные известными российскими учеными в области процесса формообразования и формовочных материалов Карловым К.Н., Бергом П.П., Рыжиковым A.A., Аксеновым П.Н., Ляссом A.M. Баландиным Г.Ф., Васиным Ю.П., И.Е. Илларионовым, С.С. Жуковским, A.A. Волкомичем, в области физической и коллоидной химии А.Д. Зимоном, Ребиндером П.А., а также другими известными учеными, позволили разработать методы оценки адгезионного взаимодействия формовочной смеси с модельно-технологической оснасткой и меры по его снижению.

Несмотря на накопленный богатый производственный опыт, проблема прилипаемости песчано-глинистых формовочных смесей до настоящего времени не является окончательно изученной. Снижение адгезии смеси получают за счет применения подогрева модельной оснастки, использования методов электролитической защиты, нанесения жидких разделительных покрытий и прочих способов. В производстве широкое распространение получили разовые разделительные покрытия, состоящие из целевых, дорогостоящих материалов и требующих частого нанесения на поверхность оснастки. Эти покрытия значительно ухудшают санитарно-гигиенические условия труда и пожарную безопасность. В то же время в промышленности образуется значительное количество отходов, имеющих стабильный химический состав, которые возможно использовать для создания разделительных покрытий и составов формовочных смесей.

Таким образом, научно обоснованное создание условий получения качественного отпечатка литейной формы и снижение прилипаемости песчано-глинистых смесей в процессе формообразования является актуальной задачей.

Цель и задачи исследований. Целью данного исследования является получение бездефектных песчано-глинистых форм и отливок в них за счет снижения адгезионного взаимодействия смеси с материалом модельно-",.. технологической оснастки на основе разработки ресурсосберегающих технологий изготовления смесей и разделительных покрытий. \

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать комплексную методику, оценивающую прилипаемость смеси к оснастке, учитывающую силы адгезии и взаимодействие связующего с материалом модели;

- подобрать недефицитные компоненты для разделительного покрытия и составов песчано-глинистых смесей из числа отходов нефтехимической промышленности;

- изучить влияние предлагаемых добавок на свойства разделительных покрытий и формовочных песчано-глинистых смесей;

- разработать составы разделительных покрытий и формовочных песчано-глинистых смесей с низким пределом адгезионной прочности к поверхности модельной оснастки, отвечающих требованиям изготовления качественных литейных форм;

- провести промышленные испытания разработанных составов формовочной смеси и разделительного покрытия.

Объект исследования: формовочная смесь и ее компоненты, материалы модельно-технологической оснастки, чугунные отливки.

Предметом исследования является технологичность формовочных смесей и разделительных покрытий и их взаимодействие с модельно-технологической оснасткой в процессе формобразования. Научная новизна:

Научная новизна состоит в выявлении особенностей и закономерностей протекания процесса взаимодействия компонентов формовочной смеси с поверхностью модельно-технологической оснастки при формообразовании литейных форм и разработке мер по снижению адгезионного взаимодействия путем применения ресурсосберегающих разделительных покрытий, обладающих низким поверхностным натяжением и формовочных смесей:

- впервые получены условия неприлипания сырых песчано-глинистых формовочных смесей к материалу модельно-технологической оснастки, зависящие от отношения толщины пленки к диаметру зерна огнеупорного наполнителя

(-) и от вида его укладки; с увеличением степени укладки до координационного <1

числа К=12 увеличивается область неприлипания формовочной песчано-глинистой смеси. С помощью теоретической модели установлены рецептуры смесей с минимальной способностью к прилипанию;

- установлено, что работы адгезии глинистой суспензии к стальной подложке (сталь 25Л) составляет 106,36...110,48 мДж/м2 и сплавами на основе алюминия (АЛ9) 91,32...96,28 мДж/м2, и меди (Бр05Ц5С5) 86,15...92,81 мДж/м2, большей склонности стальной оснастки к прилипанию; при этом уточнено, что с увеличением шероховатости поверхности стальной модели с Ла 0,011 мкм, до Ла 11,5 мкм возрастает работа адгезии глинистой суспензии с 97,73 до 114,12 мДж/м2 \

- установлено, что при возрастании гранулометрического состава песча-но-глинистой формовочной смеси (с 0,16, до 0,99 мм) увеличивается предел прочности на сжатие во влажном состоянии (с 0,074, до 0,113 МПа) и снижается

предел адгезионной прочности к материалам моделей: сталь 25JI - с 0,011 МПа до 0,006 МПа; алюминиевый сплав AJI9 - с 0,009 МПа до 0,006 МПа; бронза Бр05Ц5С5 - с 0,008 МПа до 0,005 МПа;

- выявлено и установлено влияние ресурсосберегающей органоминераль-ной добавки на физико-механические и технологические свойства формовочных песчано-глинистых смесей, при этом повышается предел прочности смеси на сжатие во влажном состоянии до 0,1 МПа, текучесть по пробе Орлова - до 67%, предел адгезионной прочности к стальной модели снижается до 0,005 МПа, что улучшает отпечаток литейной формы и влияет на повышение качества чугунного литья.

Практическая значимость работы. Определены параметры формовочных песчано-глинистых смесей, влияющие на прилипаемость к модельной оснастке.

Предложена оригинальная методика для оценки физико-химического взаимодействия компонентов формовочных смесей с материалом модельной оснастки и предела адгезионной прочности контактной пары формовочная смесь-модель, с помощью которой получены экспериментальные зависимости, подобраны составы разделительных покрытий и формовочных смесей.

Разработанные составы разделительного покрытия и формовочной песча-но-глинистой смеси прошли промышленные испытания на заводах ФГУП ПО «Баррикады» и ОАО «ВолгоградНефтемаш». Ожидаемый экономический эффект от внедрения может составить 889 тыс. рублей в год; возможные источники эффекта: замена материала технологической добавки, разделительного покрытия; снижение затрат на очистку отливок, повышение качества литья.

Экологический эффект заключается в применении отхода производства в составах формовочных смесей, что сократит площади его захронения, а также сокращение газовыделения смеси по сравнению с аналогичными смесями, в состав которых входят целевые материалы.

Достоверность результатов обеспечивалась использованием высокоточного сертифицированного оборудования и средств измерения, и подтвердилось положительными результатами производственных испытаний разработанных составов формовочных смесей и разделительных покрытий. В экспериментальных исследованиях свойств смесей использовалось стандартные и оригинальные методики контроля формовочных смесей, а также лабораторное оборудование фирмы WAD АР (Польша), Микро-Фурье реометр MFR-2100.

Личный вклад автора состоит:

• в постановке задач исследования;

• в определении условий отсутствия прилипания формовочных смесей к модельно-технологической оснастки на основе дополнений теории прочности формовочной смеси Лясса А.М.;

• в создании комплексной методики, оценивающей взаимодействие формовочных смесей с материалом модельно технологической оснастки.

• в проведении экспериментов по определению параметров формовочных смесей и разделительных покрытий;

• в обработке и анализе полученных результатов;

• в организации производственных испытаний в производственных условиях.

На защиту выносятся:

• теоретическая модель, позволяющая оценивать взаимодействие формовочных смесей с модельно-технологической оснасткой и определять их рецептуры;

• основные факторы, влияющие на прилипаемость наиболее применяемых в серийном производстве формовочных песчано-глинистых смесей к материалам модельно-технологической оснастки;

• уточнена методика комплексной оценки взаимодействия компонентов и составов формовочных смесей к поверхности модельно-технологической оснастки;

• новые составы формовочных смесей и разделительных покрытий для чугунолитейных цехов с серийным и массовым характером производства, прошедшие промышленное апробирование.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы обсуждены на VI и VIII Международных молодежных научно-технических конференциях «Будущее технической науки», г. Нижний Новгород (2007 г., 2009г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве», г. Камышин (2008 г.); на Международном научном симпозиуме «Автотракторостроение - 2009», г. Москва (2009 г.); на X, XI, XII, XIII, XIV региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области, г. Волгоград (2005-2009 г.); на ежегодных научно-практических конференциях в Волгоградском государственном техническом университете (2005-2009) г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 печатных работ. Из них 3 статьи в изданиях по перечню ВАК, 1 патент РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов и приложений. Общий объем работы - 201 страница машинописного текста, 59 рисунков, 25 таблиц, 73 формулы, 141 наименование списка литературы. В приложении представлены документы, подтверждающие промышленные испытания полученных результатов исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведено обоснование актуальности работы, сформулирована ее цель, показана научная новизна и практическая ценность результатов исследований.

В первой главе изложены современные представления о физико-химических процессах на границе материал модельной оснастки - формовочная смесь, приводящие к образованию прилипаемости. Рассмотрены известные методики, позволяющие определить величину взаимодействия формовочной смеси с модельно-технологической оснасткой, проанализированы их достоинства и недостатки. Приведены известные методы борьбы с прилипаемостью. Описаны и проклассифицированы разовые разделительные покрытия, используемые при изготовлении песчано-глинистых форм. Сформулированы цель и основные задачи исследований.

Во второй главе приводятся методики исследований, Описана методика комплексной оценки прилипаемости, определяющая физико-химическое взаимодействие компонентов смеси и предел адгезионной прочности контакта формовочной песчано-глинистой смеси к материалу модельно-технологической оснастки.

Приводится установка для исследования величины краевых углов смачивания жидких компонентов формовочной песчано-глинистой смеси к поверхности кварца и модельных материалов. При этом подложки, моделирующие поверхность модельных материалов, использовались как без покрытия, так и с разделительными покрытиями, также изменялась их шероховатость поверхности. Для регистрации краевых углов смачивания был модифицирован биологический микроскоп МБС-9, с помощью которого капли связующей жидкости, нанесенные на поверхность модельного материала, фотографировались при 70-ти кратном увеличении цифровым фотоаппаратом Canon Power Shot - А620 (рисунок 1). Затем фотографии вносятся в компьютерную программу твердотельного моделирования, где замеряются размеры и краевые углы капель жидкости на подложке. Далее рассчитывались работы адгезии связующего материала к подложкам, с нанесенным разделительным покрытием и без покрытия, по формуле 1.

=cr21(l + cos<9), (1)

где Аадг - работа адгезии жидкости к твердой поверхности (мДж/м2); в- краевой угол смачивания твердого тела жидкостью; cos 9 - смачиваемость; <т21 - поверхностное натяжение жидкой фазы.

1 - стол; 2- биологический микроскоп МБС- 9; 3- предметный столик, регулируемый по высоте; 4- субстрат; 5- переходник для подключения цифрового фотоаппарата; 6- цифровой фотоаппарат Canon А620.

Рисунок 1- Схема установки для определения краевых углов смачивания жидких материалов к твердой поверхности.

Исследование процессов взаимодействия модельной оснастки с формовочной смесью проводили на разрывной машине РМ-50 с использованием специальной оснастки. Данным методом моделируется процесс взаимодействия с вертикальной стенкой модели 1 (рисунок 2) и уплотненной формовочной смесью.

1- модель с вертикальным участком; 2- испытательный цилиндр; 3- боек; 4- образец из формовочной смеси; 5-поддон.

W,

Рисунок 2- Схема оснастки, позволяющая определить предел прочности адгезионного контакта между вертикальной поверхностью модели и образца уплотненной формовочной смеси

При протяжке модели из уплотненного с помощью бойка 3 образца формовочной смеси, находящегося в испытательном цилиндре 2, определяется

предел адгезионной прочности (максимального сдвигового усилия, требуемого для разрушения адгезионного соединения адгезив-субстрат). Данный метод позволяет изменять материал модельно-технологической оснастки и составы формовочных смесей, а так же оценивать эффективность применения разделительных покрытий.

На установке для определения физико-механических свойств смесей LRuTS, используя специальную оснастку (рисунок 3), определяли усилия смещения заформованного в цилиндре образца, которые являлись мерой взаимодействия формовочной смеси с модельной оснасткой. Данный метод позволяет количественно оценить адгезию формовочной смеси к вертикальным стенкам модели, которая имеет различную шероховатость поверхности.

1- пуансон; 2- стандартный цилиндрический образец из формовочной смеси; 3- испытательная гильза; 4- траверса противодавления, соединенная с индуктивным датчиком; 5-. траверса нагружения; 6- штоки, передающие усилие на индуктивный датчик растяжения.

Рисунок 4- Схема определения усилия извлечения стандартного цилиндрического образца из испытательного цилиндра.

В испытательный цилиндр d 50 мм, изготовленный из исследуемого модельного материала и имеющего заданную шероховатость внутренней рабочей поверхности. В зависимости от задачи исследования на эту поверхность наносилось исследуемое разделительное покрытие, либо проводится испытание без покрытия. При испытании траверса нагружения 5 медленно воздействует на образец 2 с помощью пуансона, а индуктивный датчик регистрирует усилие, предаваемое ему траверсой противодавления 4 и штоков 6. Отношение данной силы к площади контакта характеризует предел адгезионной прочности контакта. Когезионная прочность исследуемых смесей оценивалась пределом прочности на разрыв стандартного цилиндрического образца во влажном состоянии. Для этого использовалась приставка к универсальному аппарату типа LRu для исследования прочностных свойств формовочных и стержневых масс. Предел измерений от 0 до 0,033 МПа.

Физико-механические, гидравлические и технологические свойства формовочных смесей и связующих материалов определялись по стандартным методикам.

В третьей главе, используя метод определения предела прочности формовочных смесей на растяжение, предложенный Ляссом A.M., а также условия неразрушения этих смесей, получены условия неприлипания сырых песчано-глинистых формовочных смесей к материалу модельно-технологической оснастки. Из данных условий следует, что для снижения прилипаемости и получения качественного отпечатка формы, необходимо получить плотную упаковку зерен смеси с координационным числом К=12, для песчано-глинистых смесей, включающих 80-90 мас.% огнеупорного наполнителя, 5-12 мас.% глины, 5-8 мас.% воды.

В четвертой главе исследовалось адгезионное взаимодействие, протекающее в парах модельная оснастка и кварцевый наполнитель - жидкие компоненты формовочной смеси. На поверхность кварцита, моделирующего поверхность наполнителя смеси, и на металлические (сталь 25Л ГОСТ 977-88, алюминий АЛ9 ГОСТ 1583-93, медный сплав Бр05Ц5С5 ГОСТ 613-79) подложки, моделирующие поверхность модели, наносилась вода, которая входит в состав песчано-глинистой смеси и связующего - водноглинистой суспензии.

Результаты исследования показали, что адгезия воды к материалу стальной оснастки максимальна и составляет 104,97 мДж/м2, к алюминиевой оснастке - 87,94 мДж/м2, а к медной - 83,21 мДж/м2.

Далее в качестве адгезива использовали 5-ти и 10-ти % глинистые суспензии, с помощью которых можно более точно, по сравнению с водой, определить величину взаимодействия на границах раздела глинистая пленка - кварцевое зерно и глинистая пленка - модельная оснастка.

Таблица 1- Экспериментальные данные работ адгезии глинистых суспензий к

экспериментальным подложкам

Материал подложки

Марка глины Концентрация, Кварцит Сталь 25Л АЛ 9 Бр05Ц5С5

% в Ацдг, мДж/м1 в Аядг, мДж/м1 в мДок/м1 в мДж/м2

П1Т2 5 57,5 112,91 63,47 106,36 76 91,32 80,11 86,15

ГОСТ 28177-96 10 62,5 110,24 61,79 110,48 76,36 96,28 73,61 92,81

Стальная модельно-технологическая оснастка отличается наибольшей величиной работы адгезии 106,36..Л 10,48 мДж/м2 и является близкой работе к кварциту 110,24... 112,91 мДж/м2. Это вызвано большей поверхностной энергией субстрата и повышает вероятность физико-химического взаимодействия, и прилипания частиц смеси к модельно-технологической оснастке.

Для определения предела адгезионной прочности смеси к поверхности модели использовали песчано-глинистые смеси, отличавшиеся размерами зерен кварцевого песка. Составы и свойства приведены в таблице 2. Таблица 2- Состав и свойства песчано-глинистых смесей_

Состав смеси Номер смеси

1 | 2 | 3 | 4 | 5

Содержание компонентамас.%

Песок кварцевый (фракция мм) 86 (0,16-0,19) 86 (0,2-0,314) 86 (0,315-0,399) 36 (0,4-0,62) 86 (0,63-0,99)

Глина бентонитовая П1Т2, ГОСТ 28177-96 8

Мука древесная, №180 ГОСТ 16361-87 1,7

Вода техническая 4,3

Всего: 100 •

Свойства смеси

Влажность, % 4 4 4 4 4

Газопроницаемость, ед 69,3 136,2 148,3 295 497

Предел прочности на сжатие во влажном состоянии, МПа 0,074 0,085 0,09 0,099 0,113

Предел прочности на разрыв во влажном состоянии, МПа*\0'3 8,8 12,43 13,5 13,97 15,33

Текучесть по методу Орлова, % 60,74 58,16 54 53,85 48,52

Проведенные исследования показали, что с увеличением размера зерна и возрастанием предела прочности на сжатие во влажном состоянии, снижалась текучесть формовочной смеси, что представлено в таблице 2. Это можно объяснить тем, что песчинки с максимальным, из приведенного интервала (0,16 - 0,99 мм), размером обладают меньшей удельной поверхностью, и при равном содержании глинистого связующего в составе смеси глинистая пленка лучше распределяется по поверхности зерна, что и приводит к более высоким прочностным показателям. Когезионная прочность на разрыв сырых стандартных цилиндрических образцов так же возрастает с увеличением размера зерен огнеупорного наполнителя и составляет для смеси №5 15,33*10'3 МПа, что снижает вероятность прилипаемости формовочной смеси

На рисунке 5 представленью данные, показывают, что при увеличении предела прочности на сжатие в сыром состоянии происходит сокращение предела адгезионной прочности смеси к оснастке. Формовочная смесь, обладающая большей прочностью внутри себя менее склонна прилипать к оснастке.

Рисунок 5- Влияние фракционного

состава огнеупорного наполнителя песчано-глинистых смесей на их прочность на сжатие во влажном состоянии и адгезионную прочность к стальной модели.

Далее представлены данные по исследованию прилипаемости методом сдвига образцов модели из различных материалов (рисунок 6) из песчано-глинистых смесей (таблица 2). Исследования показали, что модельная оснастка, выполненная из стали 25Л ГОСТ 977-88, отличается большим пределом адгезионной прочности контакта; так для смесей с фракцией (0,16-0,19 мм), (0,2-0,314 ; мм), (0,315-0,399 мм), (0,4-0,62 мм), (0,63-0,99 мм) он составляет 0,1075*105 Па, 0,1048* 105 Па, 0,087*105 Па, 0,0868*105 Па, 0,0673* 105 Па, соответственно. Оснастка, выполненная из алюминиевого и медного сплавов, обладает меньшими значениями предела адгезионной прочности на 6...40% и на 25...55%, соответственно.

- предел адгезионной прочности смесей к стальной модели

- предел прочности на сжатие во влажном состоянии ____]

"1 1.2

I 0.4 -м £

5

н

С 0,2-ш

О.

с 0,0-

(0,16-0,19) (0,2-0,314) (0,315-0,399) (0,4-0,62) (0.33-0,99)

Фракционный состав смесей, мм->-

Фракционный состав смесей, мм

Рисунок 6- Влияние размера зерен огнеупорного наполнителя и типа модельной оснастки на предел адгезионной прочности

Приведенные результаты показывают, что материал модельной оснастки влияет на величину взаимодействия с формовочной смесью и является максимальным на всех составах формовочных смесей при использовании стальной модельно-технологической оснастки, ввиду большей работы адгезии глинистой пленки к поверхности данного субстрата. Применение оснастки из алюминиевых и медных сплавов снижает адгезию смеси, вследствие более низких значении адгезии глинистой пленки к материалу моделей.

Поэтому для исследования величины предела адгезионной прочности между материалом модели с различной шероховатостью поверхности и формовочной смесью была использована модельная оснастка, выполненная из стали 25Л ГОСТ 977-88.

Исследования проводили по методу выталкивания стандартного цилиндрического образца из специальной гильзы с различной шероховатостью поверхности (Ла 1,25 мкм; Ла 6,3 ям; Ла 9мкм). Данные представлены в таблице 3.

Таблица 3- Предел адгезионной прочности (влажность 4%)

№ гильзы Шероховатость поверхности гильзы, мкм Предел адгезионной прочности, * 105 Ла

смесь № 2 (0,16-0,19 мм) смесь № 3 (0,2-0,314 мм) смесь № 4 (0,315-0,3 99 мм)

1 11а 1,25 0,09 0,075 0,073

2 Яа 6,3 0,093 0,086 0,083

3 Яа9 0,11 0,094 0,082

Так как модель, выполненная из стали отличается меньшей стоимостью и большей износостойкостью по сравнению с алюминиевой и медной оснастками, то необходимо использовать дополнительные методы, снижающие адгезионное взаимодействие к данному модельному материалу.

Для снижения прилипаемости и улучшения качества отпечатка литейной формы предложено использовать разделительное покрытие на основе отработанного трансформаторного масла. Для улучшения стойкости разделительного покрытия, снижения поверхностного натяжения и фрикционных сил на границе модельно-технологическая оснастка - уплотненная формовочная смесь, в состав трансформаторного масла была введена противоизносная, антифрикционная присадка, представляющая собой маслянистую жидкость светло желтого цвета, содержащую диалкилдитиофосфорную кислоту (рисунок 7).

88,8 68,4 ■ 58,2 58,0

67,8 87,4 87,2 57,0

ч

Рисунок 7- Зависимость величины поверхностного натяжения от содержания антифрикционной добавки ДФ-11.

Ч--

Содержание добавки, >

При концентрации добавки в покрытии на основе отработанного трансформаторного масла 8 мас.% поверхностное натяжение снижается до 56,76 мДж/м2, что удовлетворяет принятой гипотезе по подбору разделяющих жидкостей с минимальным поверхностным натяжением и соответствующей работой когезии. Дальнейшее увеличение содержания присадки в отработанном трансформаторном масле не приводит к повышению его свойств, а стоимость покрытия возрастает.

Для определения влияния разделительного покрытия на работу адгезии, капля исследуемой жидкости (глинистая суспензия 5-ти и 10-ти % концентрации) наносилась на предварительно очищенную поверхность стальной подложки без покрытия и с разделительными покрытиями. Определив поверхностное натяжение адгезива (глинистой суспензии) и краевые углы, вычислялись работы адгезии по формуле 1,

Анализ работы адгезии 5%-ной суспензии (р=1,02 г/см3) о„.„= 73,54 мДж/м2) на глине (П1Т2, ГОСТ 28177-96) на рисунке 8 подтвердил, что взаимодействие связующего с поверхностью модели без покрытия находится на уровне 100... 110 мДж/м2 и повышается с увеличением шероховатости поверхности оснастки (Ка 0,011 мкм, Яа 0,025 мкм, Ла 11,5 мкм). ШЩШШ^ШшКР^Рйй^й!!!!!

I

а) стальная подложка (Ла 0,011 мкм)

ттттяшш»

б) стальная подложка (Яа 0,025 мкм) без покрытия

в) стальная подложка (Яа 11,5 мкм) без покрытия

г) стальная подложка (Яа 0,011 мкм), д) стальная подложка (Яа 0,025 мкм), е) стальная подложка (Яа 11,5мкм), с разделительным составом №8 с разделительным составом №8 с разделительным составом №8

Рисунок 8- Смачивание стальной модели 5% глинистой суспензией (ШТ2, ГОСТ 28177-96)

Разделительное покрытие, состав №8, формирует на подложке ровный тонкий слой, обладающий гидрофобными свойствами (краевой угол смачивания 66...76°). Работа адгезии глинистой суспензии снижается на 12,5% в случае с подложкой №1, Яа 0,011 мкм, на 13,6% с подложкой №2, Яа 0,025 мкм и на 7% в случае с подложкой №3, Яа 11,5 мкм, по сравнению с аналогичными подложками без покрытия.

Было выявлено, что взаимодействие 10% глинистой суспензии с поверхностью модели находится на уровне 97... 114 мДж/м2 и повышается с увеличением шероховатости поверхности оснастки. Нанесение покрытия, состав №8, снижает работу адгезии на 10% по сравнению со стальной подложкой Яа 0,011 мкм без покрытия, на 4% при использовании подложки 11а 0,025 мкм и на 16,4%, при подложке с шероховатостью поверхности Ла 11,5 мкм.

При применении разделительного покрытия на основе отработанных трансформаторных масел - состав №8, работа адгезии к стальной модели снижается до 4... 16,4%. Этот эффект на практике может привести к снижению прили-паемости песчано-глинистых смесей к поверхности модельно-технологической оснастки.

Экспериментальные данные, полученные при использовании методики страгивания модели из образца смеси, показывают, что максимальным пределом адгезионной прочности контакта, во всех случаях, обладает контактная пара стальная модель без покрытия - формовочная смесь (рисунок 9).

Рисунок 9- Влияние размера зерен огнеупорного наполнителя и типа разделительного покрытия на предел адгезионной прочности песчано-глинистой смеси к стальной оснастке.

При применении разделительных покрытий адгезионный контакт смеси с моделью снижается наряду с уменьшением прилипаемости частичек к поверхности стальной модели. С разработанным разделительным покрытием, состав №8, включающим отработанное трансформаторное масло, предел прочности контакта снизился от 1,6 до 30%, при этом наибольший эффект снижения прилипаемости достигнут при контакте с формовочной смесью, содержащей фракции песка (0,315-0,399 мм). Его действие основано на снижении работы адгезии глинистой суспензии к поверхности стальной оснастки и когезионного разрыва пленки покрытия за счет низкого поверхностного натяжения при протяжке модели.

Величина предела прочности адгезионного контакта формовочных смесей, полученных по рецептурам в соответствии с таблицей 2, исследовалась на приборе ЬИиТБ с применением специальной оснастки (рисунок 10).

Рисунок 10- Влияние гранулометрического состава формовочной смеси, шероховатости поверхности модели и типа применяемого разделительного покрытия на предел адгезионной прочности.

Применение покрытий на масляной основе снижает предел адгезионной прочности смеси к оснастке за счет меньшего поверхностного натяжения слоя покрытия, нанесенного на модель, по сравнению с натяжением пленки глинистой суспензии, распределенной между зернами огнеупорного наполнителя. Покрытие «Формол» снижает предел адгезионной прочности контакта к стальной гильзе №1 (Ra 1,25 мкм) смеси с фракцией песка 0,2-0,314 мм на 10%, смеси с фракцией песка 0,315-0,399 мм - на 11%, смеси с фракцией песка 0,4-0,629 мм -на 14% по сравнению с аналогичными данными без покрытия. Состав №8 на основе отработанных трансформаторных масел снижает данный предел прочности на 16...18% соответственно. При использовании покрытия «Формол» и состава №8 на гильзе №2 (Ra 6,3 мкм) также происходит снижение усилия выталкивания образца. На смеси с фракцией песка 0,2-0,314 мм на 14,5% и 17%, на смеси с фракцией песка 0,315-0,399 мм - на 15% и 18,5%, на смеси с фракцией песка 0,40,629 мм - на 18% и 22%, соответственно. Стальная гильза №3, обладающая большей шероховатостью (Ra 9 мкм) создает условия повышенной прилипаемо-сти, что видно из графика (рисунок 10), однако, применение покрытий на масляной основе снижает предел адгезионной прочности смеси к оснастке аналогично гильзам №1 и №2. Применение покрытия «Формол» снижает адгезионую прочность контакта на 4... 12%. Наиболее эффективно разделительное покрытие состав №8, снижающее данные величины в интервале 11...20% в зависимости от состава и свойств контактирующей смеси. Это можно объяснить тем, что наряду с пониженным поверхностным натяжением покрытия 56,76 мДж/м, оно снижает адгезию глинистой пленки к покрытию за счет большего краевого угла смачивания глинистой суспензии стальной подложки с нанесенным составом.

Таким образом, разработанное разделительное покрытие, включающее отработанное трансформаторное масло с добавкой 8% диалкилдитиофосфорную кислоту эффективно снижает работу адгезии глинистой суспензии и предел прочности адгезионного контакта формовочной песчано-глинистой смеси к поверхности стальной оснастки, позволяя использовать ее взамен дорогостоящих модельных материалов.

1

с 0.02

0,2-0.314 0,316-0.390

—Ra 1,25

I ! - без покрытия ЩШ- покрытие "Формол" ■■ - покытие состав №8

0,2-0,314 0.315-0,Зве 0,4-0,823 0.2-0.314 0,3' 6-0,368

-FTaTT3---R~5~ir~

Шероховатость поверхности оснастки, мкм

В пятой главе приведены результаты исследования технологической добавки кека - отхода производства присадки к моторным маслам на физико-механические и технологические свойства песчано-глинистых формовочных смесей. Данная органоминеральная добавка представляет собой порошок серого цвета с размерами частиц 0,7 мкм, состоящий из минеральной части 59-63% и органической фазы - 37-41%. Состав минеральной части кека в основном представлен оксидами: 8Ю2, А1203, М£0 и СаО. Свойства данных неорганических веществ в составе песчано-глинистой смеси могут приводить к дополнительному связыванию воды, набуханию и повысят ионообменную способность глинистой пленки на поверхности частицы огнеупорного наполнителя. Из этого следует, что дисперсная добавка кека может приводить к повышению прочностных свойств смеси.

В состав смесей вводилась известная органическая добавка - кубовые остатки от дистилляции жирных кислот (КО) в количестве 1,4 мас.%, а также новая органоминеральная добавка - кек в количестве 1,5 мас.%. При получении смеси использовался кварцевый песок Орловского карьера с фракцией 0,315.. .0,399 мм. т.е. остаток на сите 0,315 мм. Состав и свойства смеси приводятся в таблицах 5.7, 5.8, а исследования на прилипаемость к стальной модели методом протяжки модели из образца смеси, приведенные на рисунке 11.

Номер смеси Содержание компонентов, мас.%

песок кварцевый, фракция 0,315...0,399 Глина бентонитовая П1Т2, ГОСТ 28177-96 Древесная мука Вода Добавка

1 86 8 1,7 4,3 -

2 86 8 1,7 4,3 1,4 (КО)

3 86 8 1,7 4,3 1,5 (кек)

Таблица 5- Свойства экспериментальных смесей

Номер смеси ас„ МПа Предел прочности на разрыв во влажном состоянии оК0Г, X ШгМПа Влажность % Газопрони цаемость, ед. Текучесть, %

1 0,89 13,5 4 148,3 54

2 0,072 10,16 4 87 60,74

3 0,102 15,86 4 129 67,3

Без покрытия ЮШ Формол ЕтТЭ Состав N88 I ¡Ас. №827421

Рисунок 11- Влияние типа смеси и применяемого разделительного покрытия на предел адгезионной прочности.

Представленные на рисунке 13 данные показывают, что при отсутствии в составе смеси №1 (таблица 5.7) технологических добавок, она обладает большим сцеплением с поверхностью стальной модельной оснастки (0,087x103Па) и тем самым влияет на повышение прилипаемости. При введении в состав смеси органических добавок типа КО (смесь №2) происходит заметное снижение адгезии смеси к оснастке, но одновременно с этим снижаются и прочностные показатели и газопроницаемость (таблица 5.7, 5.8). Предел адгезионной прочности уменьшается на 55% и составляет 0,039х105 Па. При использовании в составе смеси (смесь №3) новой органоминеральной добавки (кек) адгезия так же снижается до величин 0,050 хЮ Па, что на 42,5% меньше базовой смеси без добавок. Это объясняется повышенными прочностными показателями смеси (стсж=0,102 МПа, <W=15,86x Ю-2МПа), которые препятствуют прилипанию смеси к модели. Наряду с этим смесь обладает высокой текучестью и газопроницаемостью, влияющих на получение качественного отпечатка литейной формы и снижение образования в отливках дефектов газового происхождения.

Состав формовочной смеси влияет на величину предела адгезионной прочности и соответственно на прилипаемость смесей к оснастке. Наибольший эффект по снижению адгезионной прочности достигается при использовании формовочной смеси, включающей кубовые остатки от дистилляции жирных кислот, однако данная смесь не отличается высокими прочностными показателями и газопроницаемостью. Формовочная смесь с органоминеральной добавкой кека придает смеси более высокие физико-механические и технологические свойства и снижает прилипаемость к модельно-технологической оснастке. Снижение предела адгезионной прочности формовочная смесь - модельная оснастка достигает 42,5%, по сравнению со смесью без добавок.

Представленные на рисунке 12 данные показывают, что дополнительное нанесение на поверхность оснастки жидких разделительных покрытий снижает предел адгезионной прочности. Наиболее эффективно действие разделительных покрытий на смеси №1 без добавок, при использовании покрытий «Формола», состав №8 и а.с. №827421 на смеси №2 (таблица 4) предел адгезионной прочности снижается на 12,8%, 18% и 18% соответственно, на смеси, включающей кек, снижение предела адгезионной прочности достигает 4%, 10% и 6%, соответственно.

Введение в составы песчано-глинистых смесей органоминеральной добавки кека не приводит к ухудшению атмосферы рабочей зоны литейного цеха и снижает склонность формовочных смесей к образованию пригара и появлению дефектов газового происхождения.

В шестой главе представлены результаты промышленных испытаний, разработанных рецептур формовочных смесей и разделительного покрытия, которые проходили на предприятиях ФГУП ПО «Баррикады» и ОАО «Волгоград-Нефтемаш».

Для испытаний бьши взяты разделительные покрытия, включающие: отработанные маловязкие масла 92 мас.%, комплексная добавка 8,0 мас.% (разработанное в ВолгГТУ) и керосин 75 мас.%, серебристый графит 25 мас.% (используемое на заводе).

Разработанное разделительное покрытие наносится на поверхность моде-

ли пульверизацией до создания равномерного тонкого слоя на поверхности модели. Оценивались покрытия визуально по чистоте модельно-технологической оснастки после съема и по качеству полученного отпечатка.

Облицовочная смесь, разработанная в ВолгГТУ, обладает пределом прочности на сжатие сырых образцов от 64 до 100 КПа, газопроницаемостью 125...155 ед., текучестью по пробе Орлова 58. ..65 %, осыпаемостью 0,62...0,71°/о и меньшей прилипаемостью к горизонтальным поверхностям модели по сравнению с заводской смесью.

Результаты производственных испытаний показали, что предлагаемое разделительное покрытие и состав формовочной смеси, включающий ресурсо-сбрегающую добавку, приводят к улучшению качества отпечатка литейной формы и получению качественного литья.

Общий предполагаемый экономический эффект от внедрения данных разработок составит 889 тыс. рублей (при проектной загрузке цеха 12 тыс. тонн).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана методика комплексной оценки прилипаемости, определяющая физико-химическое взаимодействие (работу адгезии) компонентов смеси и предел адгезионной прочности контакта формовочной песчано-глинистой смеси к материалу модельно-технологической оснастки.

2. Установлено, что работа адгезии глинистой суспензии к стальной подложке (сталь 25Л ГОСТ 977-88), составляет 106,36...110,48 мДж/м2 и является большей по сравнению с работой к алюминиевой (АЛ9 ГОСТ 1583-93) (91,32...96,28 мДж/м) и медной (Бр05Ц5С5 ГОСТ 613-79) (86,15...92,81 мДж/м2). Предел адгезионной прочности формовочной песчано-глинистой смеси к стальной модельной оснастке является максимальным и составляет (0,1075 * 105 Па- 0,0673 * 105 Па).

3. Разработан состав разделительного покрытия, включающий отработанное трансформаторное масло с добавкой диалкилдитиофосфорной кислоты. Этот состав обладает минимальным поверхностным натяжением 56,76 мДж/м2 и позволяет снизить работу адгезии глинистых суспензий к стальной оснастке до величины 87,84 мДж/м2 (на 7-14%) за счет гидрофобитизации поверхности и формирования тонкого равномерного слоя на модели. Покрытие снижает до 30% предел адгезионной прочности песчано-глинистой смеси к стальной оснастке, что достигается путем когезионного разрушения по его пленке и за счет меньшей работы адгезии жидких компонентов смеси к поверхности оснастки.

4. Изучен состав отхода производства - кек, который представляет собой порошок серого цвета с размерами частиц 0,7 мкм, с содержанием 59-63 мас.% минеральной (алюмосиликатной) части и 37-41 мае. % органической фазы, имеющей большой выход углеродистого образования (0,168- г- атомов на 1 г.).

5. Минеральная часть кека за счет ионного обмена А13+ и образования комплексов с ионами ОН" водного глинистого связующего приводит к дополнительному связыванию воды и повышению прочности смеси. Наличие органической фазы в составе кека обеспечивает повышение текучести формовочной смеси на 20...25%.

6. Разработана ресурсосберегающая технология изготовления песчано-глинистой смеси с использованием в качестве добавки дисперсного отхода производства кека, снижающего предел адгезионной прочности формовочной смеси с материалом модельно-технологической оснастки до величин 0,05 0x105 Па, что на 42,5% меньше базовой смеси без добавок.

7. Разработанные составы формовочной смеси и разделительного покрытия прошли промышленные испытания в цехах серийного производства ФГУП ПО «Баррикады» и ОАО «ВолгоградНефтемаш» и рекомендованы для внедрения. Ожидаемая экономическая эффективность от внедрения разработанных технологий может составить 899 тыс. рублей в год (при проектной загрузке цеха 12 тыс. тонн).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

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

1. Бутов Г.М., Климов Д.С., Кидалов H.A., Осипова H.A., Закутаев В.А. Новая область применения органоминерального отхода нефтехимии // Нефтепера-ботка и Нефтехимия. - 2008. - № 11.-е. 43-46.

2. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Взаимодействие формовочных смесей с модельно-технологической оснасткой // Литейщик России. - 2009. -№ 6. - с. 44-46.

3. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова Н.А, Поташева Н. А., Князева А. С. Исследование свойств песков Орловского месторождения и смесей на их основе // Литейщик России. 2010. - №4. - с. 39-42.

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

'4. Закутаев В.А., Осипова H.A. Исследование влияния состава формовочных песчано-глинистых смесей на прилипаемость к модельно-технологической оснастке и способы ее снижения // Материалы XI региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГТУ, 2006.-е. 162-163.

5. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Анализ адгезионного взаимодействия формовочных смесей с модельно-технологической оснасткой // Машиностроение: Тезисы докладов VI Международной ' молодежной научно-технической конференции. «Будущее технической науки». - Нижний Новгород: НГТУ, 2007. - с. 100-101.

6. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Ресурсосберегающая добавка для песчано-глинистых смесей // Материалы XII региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГТУ, 2007. -с. 147-148.

7. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Исследование влияния органоми-неральной добавки на текучесть и прилипаемость формовочных песчано-глинистых смесей // Материалы XIII региональной конференции молодых ис-

следователей Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГТУ, 2008. - с. 150152.

8. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Использование ресурсосберегающих материалов в составах песчано-глинистых смесей // Инновационные технологии в обучении и производстве: материалы V всероссийской конференции. - Камышин, 4-6 декабря 2008. В 3 т. Т. 2 / КТИ (филиал) ВолгГТУ [и др.]. - Камышин, 2008. - с. 34-36.

9. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A., Алиев Д.О. Использование орга-номинерального отхода в составах облицовочных песчано-глинистых смесей для чугунного литья // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров: матер. 65-й международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров / МГТУ «МАМИ». - М., 2009. - Кн. 6. - с. 31-36.

Ю.Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Повышение предела прочности, текучести и снижение прилипаемости песчано-глинистых смесей с помощью органоминеральной добавки // Машиностроение: Тезисы докладов VI Международной молодежной научно-технической конференции. «Будущее технической науки». - Нижний Новгород: НГТУ, 2009. - с. 118-119.

11.Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Исследование влияния прилипаемости песчано-глинистых смесей к поверхности модельной оснастки и испытания разовых разделительных покрытий// Материалы XIV региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГТУ, 2009.-с. 130-132.

12.3акутаев В.А., Андрюшина В.В. Исследование адгезии песчано-глинистых смесей к стальной модельно-технологической оснастке и меры по ее снижению// Материалы XIV региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГТУ, 2009. - с. 163-166.

13.Закутаев, В. А. Влияние органоминеральной добавки на противопригарные свойства формовочной смеси для чугунного литья / В. А. Закутаев, Н. А. Кидалов, В.Ю. Сухоносова, Г.М. Бутов // Технологии, кооперация, инвестиции: Тезисы докладов 6-й Межрегиональной научно-практической конференции «Взаимодействие научно-исследовательских подразделений промышленных предприятий и вузов с целью повышения эффективности управления и производства». - г. Волжский, 18-19 мая 2010 г. / ВПИ (филиал) ВолгГТУ. - Волгоград, 2010.-с. 167-169.

Патенты:

14.Облицовочная смесь для литейных форм: пат. № 2397839 Российская Федерация, МПК C1 В22С 1/02 / Н. А. Кидалов, Н. А. Осипова, В. А. Закутаев; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный технический университет». - № 2009101697/02; заявл. 20.01.2009, опубл. 27.08.2010, бюл. №24.

Подписано в печать 17.01.2011. Заказ № 18. Тираж 100 экз. Печ. л. 1,0 Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография ИУНЛ Волгоградского государственного технического университета. 400131, г. Волгоград, просп. им. В.И. Ленина, 28, корп. №7

Введение

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Работа адгезии и когезии в составах формовочных смесей

1.2 Адгезия жидкости и смачивание

1.3 Прилипаемость формовочной смеси к модельно- технологической оснастке и факторы, влияющие на данное взаимодействие

1.3.1 Влияние процессов смешивания, уплотнения и прочности смеси на возникновение прилипаемости

1.3.2 Влияние влажности формовочной смеси на прилипаемость

1.3.3 Влияние материала модели на прилипаемость формовочной смеси к материалу модельно-технологической оснастки

1.4 Методики определения прилипаемости формовочных смесей к модельно- технологической оснастке

1.5 Способы снижения адгезионного взаимодействия формовочной смеси с модельной оснасткой

1.5.1 Формовочные припылы (сухие разделительные покрытия)

1.5.2 Жидкие разовые разделительные покрытия

1.5.3 Полупостоянные разделительные покрытия 46 Выводы по,главе 1 49 Цели и основные задачи исследований

2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Методика определения краевых углов смачивания и работы адгезии жидких связующих к поверхностям модельно-технологической оснастки

2.2 Определение поверхностного натяжения методом П.А. Ребиндера (метод отрыва пузыря)

2.3 Определение прилипаемости формовочной смеси к модельно-технологической оснастке

2.4 Седиментационный анализ

2.5 Метод определения динамической вязкости

2.6 Хромато-масс-спектрометрический метод исследования

2.7 Дифференциально-термический и термогравиметрический анализ 65 2.7 Метод определения шероховатости поверхности 66 Выводы по главе

3. РАСЧЕТЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УСЛОВИЯ ПРИЛИПАНИЯ СЫРЫХ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ СМЕСЕЙ К МОДЕЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКЕ

3.1 Приближенный расчет предела прочности сырых песчано-глинистых смесей

3.2 Приближенный расчет предела прочности сырых песчаных смесей, учитывающий действие сил когезии

3.3 Условия разрушения склеенной массы наполнителя при статическом растяжении

3.4 Условия отсутствия прилипания пленки связующего к материалу модели

Выводы по главе

4. ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИИ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТЫХ СМЕСИ И ЕЕ КОМПОНЕНТОВ К ПОВЕРХНОСТЯМ КВАРЦА И МОДЕЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ

4.1.1 Влияние компонентов песчано-глинистых смесей на адгезию к модельно-технологической оснастке

4.1.2 Влияние зернового состава песчано-глинистой смеси на величину предела адгезионной прочности к модельно-технологической оснастке

4.1.3 Влияние шероховатости поверхности стальной оснастки на предел адгезионной прочности 110 4.2. Разработка состава разделительного покрытия для сокращения прилипаемости песчано-глинистой смеси

4.2.1 Влияние разделительного покрытия на адгезию компонентов песчано-глинистой смеси к поверхностям стальной модельной оснастки и огнеупорного наполнителя

4.2.2 Влияние разделительного покрытия на предел адгезионной прочности песчано-глинистой смеси к модельной оснастке

4.2.3 Влияние разделительных покрытий на предел адгезионной прочности к стальной модельной оснастке с различной шероховатостью поверхности 137 Выводы по главе

5. ПРИМЕНЕНИЕ В СОСТАВЕ ПЕСЧАНО-ГЛИНИСТОИ ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАЧЕСТВЕННОЙ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ

5.1 Выбор материала и исследование его структуры

5.2 Исследование влияния кека на свойства песчано-глинистых смесей

5.3 Влияние добавки кека на прилипаемость смесей к модельно-технологической оснастке

5.4 Влияние шероховатости поверхности стальной оснастки и добавок, вводимых в состав формовочных песчано-глинистых смесей, на предел адгезионной прочности

5.5 Влияние органоминеральной добавки кека на величину образования 164 пригара, дефектов газового происхождения и экологичности атмосферы литейного цеха.

Выводы по главе

6 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАЗРАБОТАННОГО

РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ И ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ 169 6.2 Расчет экономической эффективности от применения разработанного

разделительного покрытия и состава формовочной смеси

Выводы по главе

Литейное производство является основной заготовительной базой машиностроения. Большинство заготовок, получаемых литьем, после обработки встречаются с нами ежедневно, начиная с литых элементов в собственной квартире, транспорте, элементов галантереи, заканчивая большими заготовками для машиностроения, атомной промышленности, энергетики и военной техники. Большая часть отливок, около 70%, производится литьем в разовые формы из песчано-глинистых смесей [1].

Современное машиностроение требует постоянного совершенствования технологии получения отливок, повышения производительности за счет сокращения цикла их изготовления, улучшения чистоты поверхности, значительного сокращения вредных для здоровья технологических операций. Создание новых и совершенствование существующих методов изготовления отливок имеет поэтому большое значение.

Качество литых заготовок зависит не только от правильно выплавленного металла, выбора и расчета литниковой системы, но и от качества изготовленной формы. В большинстве случаев разовая литейная форма состоит из огнеупорного наполнителя, связующих и технологических добавок. Качество данных формовочных материалов, их физико-химические и технологические характеристики требуют тщательного подбора и анализа. В свою очередь геометрическая точность отливки и чистота ее поверхности зависит от качества отпечатка формы, на который влияет взаимодействие компонентов формовочной смеси с материалом модельной оснастки.

Следует отметить, что в России преобладает доля чугунного литья по отношению к отливкам, получаемым из сталей и цветных сплавов [2]. Поэтому важным является получение качественного чугунного литья в разовых песчаных формах с минимальными припусками на механическую обработку и металлоемкостью, низкими расходами на очистку и исправление дефектных отливок. Это может быть достигнуто за счет модернизации технологии получения отливок, разработки новых рецептур формовочных смесей, подбора новых технологических добавок и вспомогательных материалов.

При изготовлении песчаной формы между материалом оснастки и компонентами формовочных смесей происходит активное взаимодействие, одним из основных факторов этого процесса является прилипаемость формовочной смеси к модельно-технологической оснастке, что отрицательно влияет на качество литейной формы. Прилипание смеси к модельной оснастке наблюдается в случае, когда силы сцепления смеси с моделью или стержневым ящиком (силы адгезии) превысят силы сцепления между отдельными частицами смеси (силы когезии). При этом происходит отрыв зерен песка, частиц компонентов смеси, разрыхление и разрушение поверхностного слоя песчаной формы [3]. Прилипаемость - это технологическое свойство, характеризующее способность сырой смеси прилипать к лентам транспортера, стенкам бегунов, бункеров, к другому оборудованию во время приготовления, транспортирования и хранения, к поверхностям модели или стержневого ящика при изготовлении форм и стержней [4].

Недооценка важности такой технологической проблемы, как прилипаемость смесей, причисление этого свойства к разряду второстепенных приводит к ухудшению качества отливок, снижает производительность, способствует преждевременному износу и выходу из строя модельно-технологической оснастки.

Прилипаемость формовочной смеси к оснастке в основном зависит от: количества влаги, природы связующих и технологических добавок, влияющих на адгезионные и когезионные силы; гранулометрического состава зерен песка, входящего в состав формовочной смеси; материала, конфигурации и шероховатости модели; типа применяемого разделительного покрытия; способа и степени уплотнения литейных форм.

Адгезионное взаимодействие компонентов формовочной смеси с модельно-технологической оснасткой может протекать по-разному. Для управления этим явлением следует установить характеристики контактирующих материалов; определить силы, возникающие при нарушении адгезионного контакта; влияние на прилипаемость материалов, конфигурации и шероховатости моделей, участвующих во взаимодействии.

На практике одним из наиболее простых и эффективных способов снижения прилипаемости является применение разделительных покрытий и смазок, обладающих антифрикционными свойствами, которые позволяют использовать модели из недорогих недефицитных материалов с оптимальной чистотой рабочих поверхностей. В реальных же заводских условиях составы применяемых разделительных покрытий не постоянны, что не обеспечивает неизменного качества формы.

Работы, выполненные известными российскими учеными в области процесса формообразования и формовочных материалов Карловым К.Н., Бергом П.П., Аксеновым П.Н., Ляссом A.M. Рыжиковым A.A., Баландиным Г.Ф., Черногоровым П.В., Бречко A.A., Валисовским Й.В., Васиным Ю.П., Васильевым В.А., Ващенко К.И., Дорошенко С.П., С.С. Жуковским, Иткисом З.Я., Колотило Д.М., Комиссаровым В.А., Константиновым JI.C., Корнюшкиным O.A., Кривицким B.C., Кукуй Д.М., Куманиным И.Б., Медведевым Я.И., Ромашкиным В.Н. и A.A. Волкомичем, в области физической и коллоидной химии А.Д. Зимоном, Ребиндером П.А., а также другими известными учеными, позволили разработать меры по борьбе с прилипаемостью.

Данное диссертационное исследование посвящено исследованию причин возникновения прилипаемости, классификации существующих разделительных покрытий, разработке новых составов на основе недефицитных материалов и созданию составов формовочных смесей путем введения ресурсосберегающих технологических добавок, позволяющих в комплексе снижать адгезионное взаимодействие формовочной смеси к материалу оснастки и улучшать ее физико-механические и технологические свойства.

Целью данного исследования является получение качественной песчано-глинистой формы за счет снижения адгезионного взаимодействия смеси с материалом модельно-технологической оснастки на основе разработки составов песчано-глинистых смесей и разделительных покрытий с использованием ресурсосберегающих материалов.

Основные материалы диссертационной работы обсуждены на VI и VIII Международных молодежных научно-технических конференциях «Будущее технической науки», г. Нижний Новгород (2007 г., 2009г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве», г. Камышин (2008 г.); на Международном научном симпозиуме «Автотракторостроение - 2009», г. Москва (2009 г.); на X, XI, XII, XIII, XIV региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области, г. Волгоград (2005-2009 г.); на ежегодных научно-практических конференциях в Волгоградском государственном техническом университете (2005-2009 г.).

Основное содержание диссертационной работы отображено в следующих публикациях:

1. Закутаев В.А., Осипова H.A. Исследование влияния состава формовочных песчано-глинистых смесей на прилипаемость к модельно-технологической оснастке и способы ее снижения // Материалы XI региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГТУ, 2006.-с. 162-163.

2. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Анализ адгезионного взаимодействия формовочных смесей с модельно-технологической оснасткой // Машиностроение: Тезисы докладов VI Международной молодежной научно-технической конференции. «Будущее технической науки». - Нижний Новгород: НГТУ, 2007. - с. 100-101.

3. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Ресурсосберегающая добавка для песчано-глинистых смесей // Материалы XII региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГТУ, 2007. -с. 147-148.

4. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Исследование влияния органо-минеральной добавки на текучесть и прилипаемость формовочных песчано-глинистых смесей // Материалы XIII региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГТУ, 2008. - с. 150-152.

5. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Использование ресурсосберегающих материалов в составах песчано-глинистых смесей // Инновационные технологии в обучении и производстве: материалы V всероссийской конференции. — Камышин, 4-6 декабря 2008. В 3 т. Т. 2 / КТИ (филиал) ВолгГТУ [и др.]. - Камышин, 2008. - с. 34-36.

6. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A., Алиев Д.О. Использование ор-ганоминерального отхода в составах облицовочных песчано-глинистых смесей для чугунного литья // Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров: матер. 65-й международной научно-технической конференции «Ассоциации автомобильных инженеров» / МГТУ «МАМИ». - М., 2009. - Кн. 6. - с. 31-36.

7. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Повышение предела прочности, текучести и снижение прилипаемости песчано-глинистых смесей с помощью органоминеральной добавки // Машиностроение: Тезисы докладов VI Международной молодежной научно-технической конференции. «Будущее технической науки». - Нижний Новгород: НГТУ, 2009. - с. 118-119.

8. Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Исследование влияния прилипаемости песчано-глинистых смесей к поверхности модельной оснастки и испытания разовых разделительных покрытий// Материалы XIV региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГТУ, 2009. - с. 130-132.

9. Закутаев В.А., Андрюшина В.В. Исследование адгезии песчано-глинистых смесей к стальной модельно-технологической оснастке и меры по ее снижению// Материалы XIV региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области. - Волгоград: ВолгГТУ, 2009. - с. 163-166.

10.Облицовочная смесь для литейных форм: пат. № 2397839 Российская Федерация, МПК C1 В22С 1/02 / Н. А. Кидалов, Н. А. Осипова, В. А. Закутаев ; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Волгоградский государственный технический университет». - № 2009101697/02 ; заявл. 20.01.2009, опубл. 27.08.2010, бюл. №24.

11.Бутов Г.М., Климов Д.С., Кидалов H.A., Осипова H.A., Закутаев В.А. Новая область применения органоминерального отхода нефтехимии // Нефтепера-ботка и Нефтехимия. - 2008. - № 11.-е. 43-46.

12.Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова H.A. Взаимодействие формовочных смесей с модельно-технологической оснасткой // Литейщик России. - 2009. -№6. -с. 44-46.

13.Закутаев, В. А. Влияние органоминеральной добавки на противопригарные свойства формовочной смеси для чугунного литья / В.А. Закутаев, Н. А. Кидалов, В.Ю. Сухоносова, Г.М. Бутов // Технологии, кооперация, инвестиции: Тезисы докладов 6-й Межрегиональной научно-практической конференции «Взаимодействие научно-исследовательских подразделений промышленных предприятий и вузов с целью повышения эффективности управления и производства». - г. Волжский, 18-19 мая 2010 г. / ВПИ (филиал) ВолгГТУ. -Волгоград, 2010. - с. 167-169.

14.Закутаев В.А., Кидалов H.A., Осипова Н.А, Поташева И.Е., Князева А.,С. Исследование свойств песков Орловского месторождения и смесей на их основе // Литейщик России. 2010. - №4. - с. 39-42.

На защиту выносятся следующие научные положения

• теоретическая модель, позволяющая оценивать взаимодействие формовочных смесей с модельно-технологической оснасткой и определять их рецептуры;

• основные факторы, влияющие на прилипаемость наиболее применяемых в серийном производстве формовочных песчано-глинистых смесей к материалам модельно-технологической оснастки;

• уточнена методика комплексной оценки взаимодействия компонентов и составов формовочных смесей с поверхностью модельно-технологической оснастки;

• новые составы формовочных смесей и разделительных покрытий для чугунолитейных цехов с серийным и массовым характером производства, прошедшие промышленное апробирование.

В.А. Закутаев12Кандидатская диссертация

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана методика комплексной оценки прилипаемости, определяющая физико-химическое взаимодействие (работу адгезии) компонентов смеси и предел адгезионной прочности контакта формовочной песчано-глинистой смеси к материалу модельно-технологической оснастки.

2. Установлено, что работа адгезии глинистой суспензии к стальной подложке (сталь 25Л ГОСТ 977-88) составляет 106,36. 110,48 мДж/м2 и является большей по величине в сравнении с аналогичными работами к алюминиевой (АЛ9 ГОСТ 1583-93) (91,32.96,28 мДж/м2) и медной (Бр05Ц5С5 ГОСТ о

613-79) (86,15.92,81 мДж/м ) подложкам. Предел адгезионной прочности формовочной песчано-глинистой смеси к стальной модельной оснастке является максимальным и составляет (0,1075*105 Па- 0,0673*105 Па).

3. Разработан состав разделительного покрытия, включающий отработанное трансформаторное масло с добавкой диалкилдитиофосфорной кислоты. Этот состав обладает минимальным поверхностным натяжением 56,76 мДж/м2 и позволяет снизить работу адгезии глинистых суспензий к стальной оснастке до величины 87,84 мДж/м" (на 7-14%) за счет гидрофобитизации поверхности и формирования тонкого равномерного слоя на модели. Покрытие снижает до 30% предел адгезионной прочности песчано-глинистой смеси к стальной оснастке, что достигается путем когезионного разрушения по его пленке и за счет меньшей работы адгезии жидких компонентов смеси к поверхности оснастки.

4. Изучен состав отхода производства - кек, который представляет собой порошок серого цвета с размерами частиц 0,7 мкм, с содержанием 59-63 мас.% минеральной (алюмосиликатной) части и 37-41 мас.% органической фазы, имеющей большой выход углеродистого образования (0,168- г- атомов на 1 г.).

5. Минеральная часть кека за счет ионного обмена А13+ и образования комплексов с ионами ОН" водного глинистого связующего приводит к дополнительному связыванию воды и повышению прочности смеси. Наличие органической фазы в составе кека обеспечивает повышение текучести формовочной смеси на 20. .25%.

6. Разработана ресурсосберегающая технология изготовления песча-но-глинистой смеси с использованием в качестве добавки дисперсного отхода производства кека, снижающего предел адгезионной прочности формовочной смеси с материалом модельно-технологической оснастки до величин 0,050x105 Па, что на 42,5% меньше базовой смеси без добавок.

7. Разработанные составы формовочной смеси и разделительного покрытия прошли промышленные испытания в цехах серийного производства ФГУП ПО «Баррикады» и ОАО «ВолгоградНефтемаш» и рекомендованы для внедрения. Ожидаемая экономическая эффективность от внедрения разработанных технологий может составить 899 тыс. рублей в год (при проектной загрузке цеха 12 тыс. тонн).

•-'•г

1. Ш 1. Дибров, И. А. Состояние и перспективы развития литейного производства-•г" . .••.• . .

2. России / И. А. Дибров. // Прогрессивные литейные технологии : Труды кон-^ | ференции / Под ред. проф. В.Д. Белова- М. : ИД МЕДПРАКТИКА, 2007, С.| 14-22.

3. Дибров, И. А. Перспективные направления развития литейного производства России / И. А. Дибров. // Труды девятого съезда литейщиков. Уфа,1. Й 2009, С. 3-6.

4. Гуляев, Б.Б. Взаимодействие между модельной оснасткой и формовочной смесью / Б. Б. Гуляев, Ю. П. Кондратьев // Технологические свойства формовочных смесей. Труды двенадцатого совещания по теории литейных процессов. М. : Наука. 1968. - С. 66-76.

5. Медведев, Я. И. Технологические испытания формовочных материалов / Я.

6. И. Медведев, И. В. Валисовский. — М. : Машиностроение, 1973. 312 с.

7. Берг, П. П. Основы учения о формовочных материалах / П. П. Берг.- М. : Машгиз, 1948. 341 с.

8. V 6. Аксенов, П. Н. Технология литейного производства / П. Н. Аксенов. — М. :1. Машгиз, 1957. 664 с.

9. Лясс, А. М. Быстротвердеющие формовочные смеси / А. М. Лясс. М. :

10. Машиностроение, 1965. 332 с.

11. Рыжиков, А. А. Технологические основы литейного производства / А. А. Рыжиков. -М.: «Москва», 1962. 527 с.

12. П.Васин, Ю. П. Прилипаемость формовочных смесей к оснастке / Ю. П. Васин // Процессы литья. 1993. - №2. - С. 129-134.

13. Боровский, Ю. Ф. Формовочные и стержневые смеси. Библиотечка литейщика выпуск №2 / Ю. Ф. Боровский, М. И. Шацких. -Ленинград : Машиностроение, 1980. 86 с.

14. Кондратьев, Ю. П. Исследование и разработка материалов для модельной оснастки: дис. . канд. техн. наук / Ю. П. Кондратьев. — Ленинград, 1966. — 334 с.

15. Ненахов, С. А. Основные термины и определения / С. А. Ненахов // Клеи. Герметики. Технологии. 2007. №4. - С.2-5.

16. Васин Ю.П. «Формовочные материалы» / Ю.П. Васин, И.Е. Илларионов -Чебоксары, изд-во ЧувГУ, 1992, часть 1.-142 стр.

17. Васин, Ю. П. Физико-химическая (адгезионная) прилипаемость формовочных смесей к оснастке / Ю. П. Васин // Процессы литья. 1993. - №4. - С. 53-61.

18. Волкомич, А. А. Разработка и применение разделительных покрытий для модельной оснастки / А. А. Волкомич, Н. Б. Кирюхина, В. П. Спасский, В. К. Елисеев, Ю. И. Иванов // Литейщик России. 2006. - № 10. - С. 22-28.

19. Комаров, В. В. Разработка механизмов рационального выбора материалов моделей при изготовлении отливок на автоматических линиях: дис. . канд. техн. наук / В. В. Комаров. М. : 1986. - 174 с.

20. Васин, Ю. П. Современные научные представления и практика устранения прилипания формовочных смесей к оснастке / Ю. П. Васин // Процессы литья. 1994. - №3. - С. 63-73.

21. Степанов, Ю. А. Формовочные материалы / Ю. А. Степанов, В. И. Семенов. М. : Машиностроение, 1969. - 157 с.

22. Васильев, В. А. Физико-химические основы литейного производства / В.А. Васильев. М.: «Интермет Инжиниринг», 2001. - 336 с.

23. Васин, Ю. П. Адгезионные свойства поверхности зерен кварцевого песка / Ю. П. Васин, 3. М. Васина // Вопросы теории и технологии литейных процессов : тематический сборник научных трудов / Челябинск, 1981. №264. -С. 3-16.

24. Гуляев, Б. Б. Формовочные процессы / Б. Б. Гуляев, О. А. Корнюшкин, А. В. Кузин.- Л. : Машиностроение. Ленингр. отделение, 1987. 264 с.

25. Кондратьев, Ю.П. Материалы модельной оснастки / Ю. П. Кондратьев // Литейное производство. 1967. - № 6. - С. 5-7.

26. Гуляев, Б. Б. Прилипаемость жидкостекольных смесей и ее устранение / Б. Б. Гуляев, И. К. Огородов, В. С. Кривицкий // Литейное производство. — 1964. -№ 11.-С. 28-31.

27. Прибор для определения прилипаемости формовочных и стержневых смесей: а.с. №1226185 СССР, МПК G 01 N 19/04 / В.И. Каплун, Т.П. Лосева, A.A. Сварика, Д.Е. Фурман ; № 3770150/25-28 ; заявл. 04.07.1984 ; опубл. 23.04.1986.29.www.litaform.ru

28. Сварика , А. А. Сухое разделительное покрытие / А. А. Сваркина, В. И. Каплун // Литейное производство. 1980. № 10. - С. 28.

29. Припыл для литейных моделей: а.с. 163330 СССР, МПК В22 С 3/00 / Б. Б. Гинцбург ; № 744660/22-2 ; заявл. 13.09.1961 ; опубл. 22.06.1964.

30. Припыл для стержневых ящиков: а.с. 145722 СССР, МПК В22 С 3/00 / К. М. Ткаченко, С. А. Кулчков, М. А. Рапопорт, В. А. Лисина ; № 747819/25-8 ; заявл. 07.10.1961 ; опубл. 17.11.1966.

31. Технология литейного производства. Литье в песчаные формы / под ред. А. П. Трухова. -М : «Академия», 2005. 352 с.

32. Технология литейного производства: формовочные и стержневые смеси / под ред. С. С. Жуковского. — Брянск : БГТУ, 2002. — 470 с.

33. Противопригарные литейные краски и натирки. Разделительные припылы. М. : Центральное бюро технической информации, 1952. 14 с.

34. Технология литейного производства. / под ред. Н. Д. Титов, Ю. А. Степанов. -М : «Маштностроение», 1985. — 400 с.

35. Припыл для литейных форм, моделей и стержневых ящиков: а.с. № 393022 СССР, МПК В22 С 3/00 / М. И. Брайнин, В. В. Юдин ; № 1756977/22-2 ; заявл. 09.03.1972, опубл. 10.08. 1972.

36. Способ получения припыла для литейных моделей и стержневых ящиков: а.с. № 180307 СССР, МПК В22 С 3/00 / Ю. В. Меньков, И. А. Кротов ; № 885999/22-2 ; заявл. 29.11.1964, опубл. 21.03.1966.

37. Припыл и краска для форм и стержней чугунного литья: а.с. № 109817 СССР, МПК В22 С 3/00 / Н. X. Иванов, И. Д. Пархоменко, П. А. Подосин-кин, Н. 3. Цыпляков, Н. Н. Шерлаимов ; № 565876 ; заявл. 3.02.1957.

38. Сэкидо Кутто. Разделительное покрытие для модельной оснастки. // Реферативный журнал.- 1976.- №8.

39. Разделительное покрытие для модельной оснастки: а.с. № 281757 СССР, МПК В22 С 3/00 / В. М. Грузман, И. Б. Евзельман, И. А. Касьянов ; № 1207947/22-2 ; заявл. 03.01.1968, опубл. 14.09.1970.

40. Разделительное покрытие для модельной оснастки: а.с. № 592508 СССР, МПК В22 С 3/00 / 3. И. Колодкина, А. П. Копосова ; заявитель «Уральский ордена Трудового Красного Знамени автомобильный заовд» . № 2330763/22-02 ; заявл. 04.03.1976, опубл. 15.02.1978.

41. Разделительное покрытие: а.с. № 282605 СССР, МПК В22 С 3/00 / Э. А. Гуллер, В. П. Спицкий, Н. А. Видонова, Л. Г. Козленков, Г. Н. Щепочкина, Н. А. Ахтырская, В. А. Суханов ; № 1157718/22-2 ; заявл. 15.05.1967, опубл. 28.09.1970.

42. Разделительное покрытие для модельной оснастки: а.с. 923713 СССР, МПК В22 с 3/00 / П. П. Ковалев, опубл. 30.04.1982.

43. Разделительное покрытие для модельной оснастки: а.с. № 1082545 СССР, МПК В22 С 3/00 / В. В. Русскина, Н. П. Щепелина, М. И. Романов, М. В. Вольтман ; № 3467119/22-02 ; заявл. 06.05.1982, опубл. 30.03.1984.

44. Состав разделительного покрытия для модельной оснастки: а.с. № 1360872 СССР, МПК В22 С 3/00 / М. И. Романов, В. А. Кондратьев, В. В. Русскина, М. В. Вольтман ; № 3974393/23-02 ; заявл. 10.11.1985, опубл. 23.12.1987.

45. Состав разделительного покрытия для модельной оснастки: а.с. № 1514457 СССР МПК В22 С 3/00 / Е. Н. Евстифеев ; опубл. 15.10.1989.

46. Разделительное покрытие для модельной оснастки: а.с. № 827241 СССР, МПК В22 С 3/00 / И. М. Исаева, Ю. П. Чистухин, М. И. Аманацкая. № 260892/22-02, заявл. 31.03.1978, опубл. 7.05.1981.

47. Разделительное покрытие: а.с. № 282605 СССР, МПК В22 С 3/00 / Э. А. Гуллер, В. П. Спицкий, Н. А. Видонова, Л. Г. Козленков, Г. Н. Щепочкина, Н. А. Ахтырская, В. А. Суханов № 1157718, опубл. 01.01.1970.

48. ЗАО «ВИТех-Сервис». «Формол» и «Барьер» современные материалы для литейного производства // Литейщик России. - 2009. - № 4. - С. 34-41.

49. Колосова, А. П. Использование масла ВИ-4 в качестве разделительного покрытия для стержней и форм / А. П. Колосова, 3. И. Колодкина // Литейное производство. 1979. - № 5. С. 32.

50. Майоров, Ф. И. Формол новый шаг в улучшении свойств разделительных покрытий / Ф. И. Майоров, А. Н. Ухов // Литейщик России. - 2008. - № 2. -С. 44-4564.http://wwwЛitmat.ru/prodltcts/7 ТУ 0258-005-11035757-2006. Покрытие разделительное «Формол».

51. Разделительное покрытие для литейно-технологической оснастки: а.с. № 681650 СССР, МПК В22 С 3/00 / В. А. Егоров, М. Н. Петракова, Г. А. Чи-кааленко, Ю. Д. Кузьмин. № 2869176, заявл. 28.11.1977, опубл. 7.08.1981.

52. Разделительное покрытие для модельной оснастки: а.с. № 1026928 СССР, МПК В22 С 3/00 / А. М. Москунов, И. А. Москунов, Ю. Л. Буньков, Катаева Р. М. № 3372971/22-02, заявл. 23.12.1981, опубл. 07.07.1983.

53. Разделительное покрытие для модельной оснастки: а.с. № 850257 СССР, МПК В22 С 3/00 / Д. Ф. Саленко, Г. А. Гришанкин. № 2798166, заявл. 19.07.1979, опубл. 30.07.1981.

54. Гриднев, Ю. Г. Повышение стойкости модельной оснастки за счет применения новых высокостойких покрытий / Ю. Г. Гриднев, Д. Н. Диденко, Н. Я. Токарев, В. В. Пустовалова // Литейное производство. 1992. - № 7.- С. 35.

55. Балынин, М. С. Износостойкое разделительное покрытие для модельной оснастки // М. С. Балыпин, Э. 3. Каримов, Г. И. Неймарк, Б. М. Штейнвас // Литейное производство. 1990. - № 5.- С. 2-3.

56. Разделительное покрытие для модельной оснастки: а.с. № 471148 СССР, МПК В22 С 3/00 / С. А. Эльберт, П. Н. Бурман, А. М. Жежера. № 1853035/22-2, заявл. 06.12.72, опубл. 25.05.75.

57. Малышева, Ж. Н. Теоретическое и практическое руководство по дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы»: учеб. пособие / Ж. Н. Малышева, И. А. Новаков // ВолГТУ. Волгоград. - 2007. — с. 344.

58. Фигурновский, Н. А. Седиментационный анализ / Н. А. Фигурновский. -М.: Госхимиздат, 1968. 205 с.

59. Горбаткина, Ю. А. Адгезия полимеров к волокнам. Дальнейшее развитие метода pull-out / Горбаткина Ю.А., В.Г., Иванова-Мумжиева // Клеи. Герметики. Технологии. 2009. - №3. - С.28-30.

60. Gorbatkina, Yu. A. Adhessive Strendth of Fiber- Polymer System / N. Y. London: Ellis Horwood, 1992. 264 p.

61. Miller В., Muri P., and Rebenfeld L. // Composites Sei. Technology. 1989. V. 34. P 35-51.

62. Кузелев, M. Я. Справочник мастера-литейщика / M. Я. Кузелев, А. А. Скворцов, H. Н. Смеляков. Москва-Свердловск : Машгиз. — 1952. -527 с.

63. Платонов, П. М. Формовочные и стержневые смеси, краски и припылы / П. М. Платонов. Ленинград. 1953. - 38 с.

64. Технико-эксплуатационная документация прибора для определения прочностных характеристик смесей LRuTS / Краков.- 1986. 14 с.

65. Технико-эксплуатационная документация прибора для определения прочностных характеристик смесей LRu/ Краков.- 1986. 27 с.

66. Технико-эксплуатационная документация приставки к прибору LRu / Краков.- 1986. 5 с.

67. Bechold H., Neumann S. // Angew. Chem. 1924. Bd. 37. S. 225, 534, 569.

68. Черных, П. Я. Историко-этимологический словарь современного русского языка/П. Я. Черных. М.: Русский Язык, 1994. Т.1. С. 14.

69. Хмельницкий, Р. А. Хромато-масс-спектрометрия (Методы аналитической химии) / Р. А. Хмельницкий, Е. С. Бродский. М.: Химия, 1984. - 216 с.

70. Руководство к дериватографу системы Ф. Паулик, И. Паулик, Л. Эрдей, Венгерский оптический завод, Будапешт 1965

71. Руководство по пользованию профилографа-профилометра АБРИС-ПМ7

72. Баландин, Г.Ф. Физико-химические основы литейного производства / Г. Ф. Баландин, В. А. Васильев. М. : Машиностроение, 1971. — 216 с.

73. Винников, А. Л. Исследование комплексного влияния полигона отходов нефтеперерабатывающих заводов на окружающую среду: дис. . канд. техн. наук / А. Л. Винников. Волгоград, 2003. - 151 с.

74. ТУ 5712-ОО1-04О02183-00А. Порошок перлитовый фильтровальный. ГОССТАНДАРТ РОССИИ ВНИИстандарт. Внесен в реестр 22.02.00 №200/026166.99■http://www.doska-l■ru/28375.html. Порошок перлитовый фильтровальный. Фильтроперлит.

75. Бутов, Г.М. Новая область применения органоминерального отхода нефтехимии / Г. М. Бутов, Д. С. Климов, Н. А. Кидалов, Н. А. Осипова, В. А. Закутаев // Нефтепеработка и Нефтехимия. 2008. - № 11. - С. 43-46.

76. Васин, Ю. П. Получение отливок с чистой поверхностью / Ю. П. Васин, П. В. Черногоров. Свердловск : «Уральский рабочий», 1961. - 141 с.

77. Берг, П. П. Формовочные материалы / П. П. Берг. М. : Машиностроение, 1963.-409 с.

78. Валисовский, И. В. Технологические испытания формовочных материалов / И. В. Валисовский, Я. И. Медведев. М. : «Машгиз», 1963. - 213 с.

79. Святкин, Б. К. Производство отливок с минимальными формовочными уклонами / Б. К. Святкин, В. Г. Грушевский. М. : 1972. - 50 с.

80. Липницкий, А. М. Справочник рабочего-литейщика / А. М. Липницкий, И. В. Морозов. Л. : «Машиностроение», 1976. -344 с.

81. Озеров, В. А. Основы литейного производства / В. А. Озеров, А. С. Мур-кина, М. Н. Сосненко. М. Высшая школа, 1987. - 304 с.

82. Васин Ю.П. «Формовочные материалы и смеси» / Ю.П. Васин, И.Е. Илларионов -Чебоксары, изд-во ЧувГУ, 1995, часть 2.-269стр.

83. Автоматизация и механизация процесса изготовления литейных форм / Г. М. Орлов М. : Машиностроение, 1988. - 264 с.

84. Болдин, А. Н. Литейные формовочные материалы. Формовочные и стержневые смеси и покрытия: Справочник / А. Н. Болдин, Н. И. Давыдов, С. С. Семенов М. Машиностроение, 2006. -507 с.

85. ГОСТ 23409.5-78. Определение влажности формовочных и стержневых смесей.

86. ГОСТ 2138-93. Пески формовочные.

87. Облицовочная смесь для изготовления литейных форм: а.с. № 722648 В 22 С 1/00 / Р. А. Акмаев, Н. И. Семенченко, А. В. Васильев, Н. И. Ручко, Л. Г. Бухтнарова, В. А. Васильев. № 2672166/22-02, заявл. 11.101978, опубл. 25.03.80.

88. Некрасов, В. Г. О качестве трансформаторных масел для высоковольтных вводов и их надёжности / В. Г. Некрасов, С. Д. Кассихин, И. П. Клима-шевский // Электрические станции. 1996. - №8. - С. 79-81.

89. Дерягин, Б. В. Поверхностные силы / Б. В. Дерягин, Н. В. Чураев, В. М. Мулл ер. М. : Наука. 1987. - 398 с.

90. ТУ 38.5901254-90. Антифрикционная присадка к моторным маслам ДФ-11.

91. Карлов, К. Н. Формовочные материалы и их связь с браком литья / К. Н. Карлов, М. Н. Самойлов. Харьков 1940. - 245 с.

92. Рубцов, Н. Н. Технология литейного производства. Литейные формы / Н. Н. Рубцов, В. В. Балабин, М. И. Воробьев. М. : Машгиз. 1959. - 553 с.

93. Сергеичев, Н.Ф. Модельное производство / Н. Ф. Сергеичев. Москва-Свердловск : Машгиз. 1962. - 160с.

94. Кидалов, Н. А. Исследование свойств песков Орловского месторождения и смесей на их основе / Н. А. Кидалов, А. С. Князева, И. Е. Поташева, И. Е. Осипова, В. А. Закутаев // Литейщик России. 2010. №4. - с. 39-42.

95. Колотило, Д. М. Углеродные литейные формы / Д. М. Колотило, Л. М. Челядинов. Киев : «Наукова Думка». -1971.- 161 с.

96. ТИ №268 25000.00548 на приготовление формовочных смесей чугунолитейного цеха / Волгоградский тракторный завод, ОАО «Росмашком». Волгоград. 2006.

97. ТИ 0303.2515.60005 на приготовление формовочных и стержневых смесей чугунолитейного цеха / ОАО «ВолгоградНефтемаш». Волгоград. 2007.

98. Филогриевская, 3. Н. Собирайте ликоподий / 3. Н. Филогриевская. М. : ГОСТОРГИЗДАТ. 1942. 8 с.

99. Берг, П. П. Курс формовочных материалов / П. П. Берг. Ленинград-Москва-Свердловск. : «Металлургиздат». 1933.

100. Карлов, К. Н. Формовочные материалы, их происхождение, свойства и приготовление / К. Н. Карлов. Москва-Ленинград : ГНТИ. 1931. - 223 с.

101. Челноков, А. Т. Изготовление форм для чугунного литья / А. Т. Челноков. Москва-Ленинград : ГНТИ. 1940. - 315 с.

102. Закутаев, В. А. Взаимодействие формовочных смесей с модельно-технологической оснасткой / В. А. Закутаев, Н. А. Кидалов, Н. А. Осипова // Литейщик России. 2009. - № 6. - с. 44-46.

103. Закутаев, В. А. Ресурсосберегающая добавка для песчано-глинистых смесей / В. А. Закутаев, Н. А. Кидалов, Н. А. Осипова // Материалы XII региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области.- Волгоград: ВолгГТУ, 2007. с. 147-148.

104. Сергеев В.И. « i » Cßfr. I 2006 г.1. АКТот 23 ноября 2006 г. производственных испытаний разделительного покрытия

105. Для испытаний были взяты разделительные покрытия следующего состава, масс.%:

106. Покрытие 1 (предлагаемое): Маловязкие масла 90,0

107. Технологическая добавка 10,0

108. Покрытие 2 (используемое на заводе):1. Керосин 75,01. Мазут 15,01. Серебристый графит 10,0

109. СФМ- 4 (наполнительная- единая)1. Песок кварцевый 10,01. Глина 4,01. Лигно- связующее КЛС 1,01. Отработанная смесь 85,01. СФМ- 5 (облицовочная)1. Песок кварцевый 94,71. Глина 5,3

110. Жидкое стекло (сверх 100 масс.%) 7,6

111. Едкий натр (сверх 100 масс.%) 0,8

112. Мазут (сверх 100 масс.%) 0,4

113. Результаты испытаний показали, что предлагаемое разделительное покрытие не ухудшает качество отпечатка формы от модельно-технологической оснастки по сравнению с заводским покрытием.

114. Для принятия решения о внедрении покрытия, целесообразно провести его опробования на промышленной партии изготавливаемых форм, в том числе на ручной формовке крупных форм.1. От ФГУП ПО «Баррикады»:

115. Шуршин А.Н. Козякин А.А. Рябенко А.С.подпись.)подпись)^^-^-(подпись^1. От Волг ГТУ:1. Осипова Н.А. (подпись)1. Закутаев В.А. (подпись)1. Гг?1. Утверждаюый инженер А^А. Павлов 2008 г.1. АКТпроизводственных испытаний

116. Цель производственных испытаний: -сравнительные испытания составов производственного и разработанных облицовочных формовочных смесей;сравнительные испытания составов производственного и разработанного разделительного покрытия.

117. Ф- 4 (заводская облицовочная смесь) :1. Состав мае. ч.

118. Песок кварцевый ЗК3О2О2 (ГОСТ 2138-93) Глина П1Т2 (ГОСТ 28177-96) Древесная мука (ГОСТ 16361-87) КО (ТУ 38-10741-85)

119. Вода до содержания влаги в составе смеси85,8 7,65 1,7 1,4 3.4 %1*1

120. Ф- 4М1 (облицовочная смесь ВолгГТУ)1. Состав мае. ч.

121. Песок кварцевый ЗК3О2О2 (ГОСТ 2138-93) 85,8

122. Глина П1Т2 (ГОСТ 28177-96) 7,65

123. Древесная мука (ГОСТ 16361-87) 1,7

124. Технологическая добавка 0,5. .2

125. Вода до содержания влаги в составе смеси 3. .4 %

126. Ф- 4М2 (облицовочная смесь ВолгГТУ)1. Состав

127. Песок кварцевый ЗК3О2О2 (ГОСТ 2138-93)

128. Глина П1Т2 (ГОСТ 28177-96)

129. Древесная мука (ГОСТ 16361-87)1. Технологическая добавка

130. Вода до содержания влаги в состве смеси1. Результаты испытания:

131. Рисунок 1- Отливки «Корпус 014» после выбивки а) с использованием заводской облицовочной смеси Ф-4, б) с использованием облицовочной смеси Ф-4М1; в) с использованием смеси Ф-4М2.

132. Покрытие 1 (предлагаемое ВолгГТУ):

133. Маловязкие масла Комплексная добавка Покрытие 2 (используемое па заводе): Керосин1. Серебристый графит90,0 мае. ч.; 10,0 мае. ч.;75,0 мае. ч.; 25,0 мае. ч.