автореферат диссертации по металлургии, 05.16.04, диссертация на тему:Технология производства оболочковых форм и монолитных стержней из жидкостекольных смесей пескодувным способом

5 ОД

КИЕВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ФАМ НГОК ЧУК (Вьетнам)

УДК 621.742

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ И МОНОЛИТНЫХ СТЕРЖНЕЙ ИЗ ВДКОСТЕКОЛЬНЫХ С1ЛЕСЕЙ ПЕСКОДУВНЫМ СПОСОБОМ

Специальность 05.16.04 - Литейное производство

АВТОРЕФЕРАТ

•диссертации на соискание ученой степени кандидат технических наук ■

Киев - 1994

Диссертация является рукописно.

Работа выполнена на кафедре "Литейное производство чернцх и цветных металлов" Киевского политехнического института.

Научные руководители:

Член-корр.ША академик АИНУ д-р техн.наук проф. Дорошенко С.П. д-£ техн.наук проф. Макаревич А.П.

Официальные оппоненты:

д-р техн.наук проф. Борисов Г.П. канд.техн.наук доц. Андерсон В.А.

Ведущая организация:, НЮ "Большевик".-, г.Киев

Защита состоится 14 ноября 1994 г. в 15 часов на заседании специализированного совета'К 068.14.09 по присуждению ученых степеней кандидата технических наук при Киевском политехническом институте по адресу: г.Киев-056, Проспект Победы; 37, КПИ, ИФФ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Киевского политехнического института. Ваши отзывы в 2-х экз., заверенные гербовой печатью, просим направлять по указанному адресу. ,

Автореферат разослан 12 октября 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета—,. канд.техн.наук, доц. /^^Сда' Федоров Г.Е.

Общая характеристика работы Актуальность работы

В настоящее время оболочковые формы и монолитные стерж-и изготовляются в основном из песчано-смоляных смесей. Данные меси характеризуются большой прочностью и легкой выбиваемостыо з отливок. Однако при заливке форм жидким металлом песчано-смо-яные смеси выделяют токсичные газообразные продукты, которые не олько загрязняют воздушную среду, но и способствуют повышенному раку отливок по газовым дефектам, особенно при недостаточной ентиляции форм и стертаей. Кроме того, синтетические смолы, при-еняемые для изготовления оболочковых форм, являются дорогими и ефицитными материалами, которые не производятся как на Украине, ак и во Вьетнаме. Поэтому замена смол доступными, недорогими и е токсичными связующими материалами является актуальной задачей ля дальнейшего развития литейного производства.

Жидкое стекло - один из таких перспективных материалов. Од-ако по удельной прочности традиционные жидкостекольные смеси ступают песчано-смоляным. Поэтому для успешной замены песча-о-смоляных жидкостекольными смесями необходимо повысить их дельную прочность. Другими словами, повышение прочности ' жид-остекольных смесей является актуальной задачей для замены ими есчано-смоляных смесей при производстве оболочковых форм.

Кроме того, опыт применения жидкого стекла в качестве связу-щего в литейном производстве показал, что основными недостатками меси на его основе являются их затрудненные выбиваемость и реге-ерация. Причина этого - расплавление силикатов натрия при нагре-е форм жидким металлом с последующим спеканием формовочной смеси ри охлаждении, что приводит к резкому повышению ее остаточной рочности. Поэтому изыскание и совершенствование методов улучйе-ия выбиваеыости жидкостекольных смесей является еше одной акту-льной задачей, без решения которой замена смоляных смесей на идклстекольные невозможна.

Целью диссертационной работы является развитие теоретических снов повышения прочности жидкостекольных смесей при их тепловом тверждешш, разработка на этой основе легковыбиваемых смесей и птимизация параметров пескодувного процесса производства оболоч-овых форм и монолитных стержней.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить сле-ующие задачи:

1. Исследовать закономерности формирования структуры жид-

костекольных смесей на основе принципов поверхностных явлений дисперсных системах и разработать способы повышения связуюа сповобности жидкого стекла.

2. Изыскать эффективные разупрочнкющие добавки для улучшен выбиваемости жидкостекольных смесей из отливок.

3. Оптимизировать составы легковыбиваемых жидкостекольн смесей с показателями технологических свойств не ниже, чем д песчано-смоляных, для изготовления оболочковых .форм и монолитн стержней пескодувным способом.

4. Оптимизировать параметры пескодувного способа изготовь ния оболочковых форм и монолитных стержней из жидкостекольи смесей.

5. Провести промышленные испытания разработанного технолог! ческого процесса и оценить качество получаемых отливок.

6. Дать технико-экономическое и экологическое обоснован) целесообразности замены песчано-смоляных смесей на жидкостекол) ные.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:

1. Созданы теоретические основы повышения прочности № костекольных смесей, упрочняемых тепловой сушкой, за счет улучик ния распределения связующего на зернах наполнителя путем уменьши ния ■ его вязкости и поверхностного натяжения и .'ввода ультрг дисперсных кремнеземнистых добавок с высокой реакционной спосо( ностыо к едкому натрию, увеличивающих количество связующих звеш ев в смеси в процессе ее приготовления.

2. Установлены закономерности, распределения на гернах наш» нителя жидкого стекла в зависимости от его вязкости и поверхносэ ного натяжения, на основе чего теоретически и практически обоснс вано повышение адгезионной составляющей прочности за счет' снюгс ния содержания связующего в смесях до 2.0 - 2.5 иасс.ч.

3. Углублены представления о механизме упрочнения жидкое« кольных смесей вводом в их состав ультрадисперсных кремнезек

истых добавок. Установлено, что такие добавки характеризуете высокой реакционной способностью по отношению к свободной щело^ жидкого стекла, чем обеспечивается дополнительное образован» связующего в процессе приготовления смеси. .

4. Обоснован принцип выбора алюмооксидных добавок для улу* шения выбиваемости жидкостекольных смесей, заключающийся в ток что они должны быть такими соединениями,которые бы разлагались г температурах ниже температуры заливаемого металла и образующийс

ж этих условиях реакционно активный оксид алюминия или его )единения взаимодействует с силикатом натрия с образованием ту-шлавких алюмосиликатов.

6. Разработан технологический процесс производства оболочко-к форм и монолитных стержней из жидкостекольных смесей, обеспе-шающий получение качественных отливок из черных и цветных спла->в.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработайся технология производства оболочковых форм и монолитных стержня из жидкостекольных смесей пескодувным способом заменяет тра-щионную технологию, основанную на применении песчано-смоляных ?есей, благодаря чему достигается снижение материальных затрат, 1вышается качество отливок, улучшаются санитарно-гигиенические :ловия труда и резко уменьшается загрязнение токсическими газами :ругаюа,ей среды.

На завдту выносятся следующие положения:

1. Теоретические основы повышения прочности жидкостекольных [есей, упрочняемых тепловой сушкой, за счет повышения ее адгези-:ной составляющей путем улучшения характера распределения связу-;его на поверхности зерен наполнителя, достигаемого уменьшением о вязкости и снижением поверхности натяжения.

2. Механизм упрочнения жидкостекольных смесей за счет ввода них ультрадисперсных рентгеноамфорных игольчатых кремнезем-стых добавок типа порошка силикатного (ПС) - химического агента высокой реакционной способностью по отношению к едкому натрию, зволяющему в процессе приготовления смеси увеличить количество язующего в ней (функции армирования).

3. Механизм разупрочнений жидкостекольных смесей при повинных температурах путем ввода соединений оксида алюминия (нап-мер, гидроалюмосиликата), которые образуют с силикатом натрия и температурах прогрева формы залитым металлом тугоплавкие алю-силигаты.

4. Новые составы легковыбиваемых смесей с пониженным содер-нием жидкого стекла (до 2.0 - 2.5 масс.ч.) и высокими прочност-ми свойствами.

5. Оптимальные параметры пескодувного процесса производства олочковых форм и монолитных стержней из разработанных жидкосте-льных смесей.

6. Техническая , экономическая и экологическая целесообраз-сть замены песчано-смоляных жидкостекольными смесями при изго-

- 6 -

товлении ободочковых форм и монолитных стержней.

Методика исследований. При выполнении работы применялись стандартные методы испытания технологических свойств смесей, определение вязкости, поверхностного натяжения жидкого стекла и самостоятельно разработанные методы оценки характера распределения связующего на зернах наполнителя, конструкция установки для пескодувного способа производства оболочковых форм и монолитных стержней, различная оснастка для изготовления ¡технологических образцов и оболочковых форм и др.

При проведении исследований использовались рентгеновский фазовый анализ, дифференциально-термический м оптический; методы математического планирования эксперимента с последующей их обработкой на ЭВМ.

Промышленная апробация. Разработанная технология успешно прошла лабораторные (в Киевском политехническом институте) и промышленные ( на Киевском мотоциклетном заводе) испытания, подтвердившие технические , экономические и экологические преимущества технологии перед базовой.

Публикация. Пэ материалам диссертации имеется 4 публикации.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Материалы работы изложены на 110 страницах машинописного текста, содержат 47 рисунков и 8 таблиц. Список литературы включает 81 наименование. Имеется 3 приложения на 21 странице.

Содержание работы Исследование структуры и свойств жидкостекольных смесей, упрочняемых тепловой сушкой.

Важнейшим структурным фактором формовочных и стержневых смесей является толщина пленки связующего на зернах наполнителя, от которой зависят прочность и другие свойства смесей. Однако имеющиеся в литературе данные о толщинах пленок связующего в реальных жидкостекольных смесях противоречива По одним данным они составляют О. 5... 2.0, по другим - 6... 7, по третьим - 3 мкм.

Для объективной оценки характера распределения . связующего на зернах наполнителя разработана принципиально новая экспериментально-расчетная методика. Сущность ее заключается в измерении вьюоты ставдартньа образцов (Н),с последующим расчетом толщинь пленки (6<ц). Для монофракционного песка зернистостью 0.2 мы расчетное уравнение имеет следующий вид:

- 7 -

( 0.1+б)3 - 0.0000202 Н

По значению 6 расчитываются объемы связующего на зернах на-злнителя и в манжетах, а также объем пустот в смеси и ее по-ютость.

Исследованиями установлено, что в уплотненном состоянии в <есях с различным содержанием жидкого стекла (от 1 до 15 X) свя-тощее находится в виде тонких пленок (0.05. ..1.72 мкм) на по-»рхнооти зерен наполнителя. В количественном отношении на зернах " шолнителя жидкого стекла находится от 8 до 50 X, а остальное -манжетах.

Особенностью жидкостекольных смесей является то, что при со-ржании = 3 X связующего в манжетах оно находится в минимальном |личестве.

Это объясняется следующим. При приготовлении смеси жидкое екло равномерно распределяется на зернах наполнителя, что подт-рждено оптическими исследованиями их поверхности. Пленки свяэу-,его на зернах наполнителя в приготовленной смеси удерживаются лами Лапласа и адгезии.

При уплотнении смеси распределение связующего в ней резко няется. Сближение зерен наполнителя приводит к вытеснению свя-ющего с них в межзерновое пространство, благодаря чему образу-ся мандаты.

В соответствии с положениями молекулярной теории адгезии граничный слой связующего состоит из ориентированного под влия-зм несбалансированного электрического поля в поверхностном слое яолнителя, переходного слоя с молекулами промежуточной ориента-н и слоя с равномерной по объему концентрацией молекулярных !зей. Наиболее прочным из перечисленных является промежуточный • эй, наиболее слабым - последний.

На основании этих данных правомерно утверждать, что в смесях ■(алым содержанием жидкого стекла (-до 3 %) слой с чисто молеку-зными связями не образуется и работа уплотнения на разрушение -езионной прочности связующего не значительна.

При определенном ( = 3 X) содержании связующего в смеси в по-шюстном слое появляется слой с молекулярными связями, дефор-шя которого при уплотнении затрудняется когезионной прочностью «ого связующего, поэтому относительно меньший его объем выдав-¡ается в манжеты.

При дальнейшем ( > 3 X ) увеличении содержания жидкого стек-в смеси растет толщина слоя с равномерной по объему концентра-

¿-¿¡-ЧЗОЬ

Схема структуры уплотненных смесей с различным содержанием жидкого стекла, в масс. ч.:

а) -1, б) -2, в) -3 и г) -5

а;

цией молекулярных связей, однако его прочность постоянна, поэток чем больше связующего, тем относительно больший его объем выда! ливается в манжеты при уплотнении.

11а основании изложенного структуру смеси с различным содег жанием жидкого стекла можно представить в виде схемы, приведенс на рис.1.

Знание структур жидкостекольльных смесей позволяв прогнозировать и свойства в зависи мости от содержа ния связующего наметить пути и регулирования целью оптимизаци составов смесей.

С этой цель на рис. 2 приведен зависимости браз ( кр. 1...3 ) браз.уд. (кр. 4.. 6 ), упрочненны тепловой сушка смесей от толщин пленки связуюцег на зернах наполни теля.

Анализ " данны рис.2 показывает что для смесей ( жидким стекло] разного модуля ] плотности б'раз, пленки, однако по абсолютной величин! в области 8 пл до 0.6 мкм достигают ]

Рис. 1

растет с ростом толщины максимальные прочности смесях с низкомодульным (М-1.5) жидким стеклом. В этой же област1 большую прочность имеют смеси с жиюким стеклом меньшей (1250 кг/1 плотности. Это указывает на больше влияние параметров жидко! стекла на прочностныесвойства смесей.

Зависимости браз. (кр. 1...3) и Более показательно 5раз.уд. (кр. 4. ..6) упрочненных влияние 8пл. на тепловой сушкой смесей от 8пл. свя- браз. уд. Характерным зующзго на зернах наполнителя для данных зависи-

мостей является

экстремальный характер кривых, позволяющий.сделать однозначный вывод о том, что максимальную прочность смесям обеспечивает ввод в них низкомодульного жидкого стекла ( см. кр. о, 6 ) . При этой толщины пленок, которым соответствует максимальные Браз. уд., сдвигаются в область меньших значений. Это указывает на то, что относительная толщина ориентированного и промежуточного слоев (как более прочных и характеризующих адге-» знойную прочность) в

1 и 4 - Ц=2.64; ^ "1450 кг/м*; таких пленках больше,

2 и 5 - 11-1.5; й -1250 кг/м1; чем для высокомодуль-

3 и 6 - М-1.5; Я-1500 кг/м3; ного стекла.

Рис. 2

Из изложенного вытекает важный дня практики вывод по 8 пл., ри которых в максимальной степени реализуется связующая способ-ость .жидкого стекла Приведенные условиям отвечают пленки из изкоподульного стекла толщиной 0.4...0.7 !!ки. Они образуются в нзсях при согергаиил а ней всего 2. ..3 масс. ч. мщксго стекла, . е. в 2-4 раза меньшем, чем з традиционных мадкостеиолышх мэсях.

причина повышения связующей способности низкомодульных ствол объясняется улучшением смачивания связующим зерен налолните-

%

ля, за счет чего повышется доля адегизионной составляющей прочности. Это подтверждается проведенными исследованиями по влияние модуля жидкого стекла на его вязкость и поверхностное натяжение и прочностные свойства смесей, причем решающее влияние на распределение связующего на зернах наполнителя, а, следовательно, и на прочность смеси, оказывает не поверхностное натяжение связующего, а его вязкость. Снижение вязкости жидкого стекла способствует лучшему распределению его на поверхности зерен наполнителя, что повышает адегезию связующего к наполнителю. Более равномерное распределение связующего способствует уменьшению внутренних напряжений в пленках при сушке, что повышает и когезионную составляющую прочности смеси.

Поскольку лимитирующей является именно когезионная прочность жидкостекольных пленок, то для ее повышения оказался целесообразным ввод в смеси армирующих добавок ( например, порошка силикатного (ПС) ). Выбор добавки обусловлен ее игольчатой структурой и молекулярной природой, близкой к силикатам натрия.

ПО является эффективным упрочнителем смесей с низкомодульным стеклом. Кроме армирующего влияния, ПС повышает &раз. за счет образования дополнительного количества связуккцзго в результате взаимодействия со свободной щелочью в жидком стекле. .

По абсолютной величине б раз. смесей с 2.0 - 2.5 масс, ч жидкого стекла и ПС составляет 2.6 МПа. Этой прочности вполне достаточно для изготовления оболочковых форм. Горячая прочность смеси > 1.8 МПа, что также обеспечит сталкивание форм с оснастки без их разрушения или коробления.

-Для улучшения выОиваемости жидкостекольных смесей изыскивались добавки, содержащие оксиды алюминия и разлагающиеся при температуре ниже температуры заливаемого металла. Наиболее эффективной оказался гидроалюмосиликат (ГАС).

Дифрактограммами исходных веществ , снятых при 20°С, и их продуктов взаимодействия после нагрева до 700. ..1000°С установлено образование новых соединений, по всей вероятности, нефелина и парагонита (характеристические линии 1.ББ и 1.38 10"7мм, 2.10 и 0.96 10"7мм соответственно).

Проведенные расчеты по диаграмме состояния системы Ыаг0 -А1г0з- 310гподтверждага образование тугоплавких соединений (температура плавления выше 1500°С). Благодаря зтому уменьшается количество жидкой фазы и, следовательно, спекание смеси.

Возможность взаимодействия ГАС с силикатом натрия при низких

температурах обоснована данными ДТА, согласно которым при 535 -545 °С ГАС разлагается, а образующийся в этот момент рекцион-носпособный алюмосиликат взаимодействует с силикатом натрия при этих температурах.

11а основании проведенных исследований сформулирован принцип выбора добавок для улучсения выбиваемости жидкостекольных смесей - они дол.'ты быть такими соединениями алюминия, которые бы разлагались при температурах нике теютературы заливаемого металла, взанмодейстЕовали с силикатом натрия с образованием тугоплавких соединений. Примером такой добавки является ГАС, поэтому он , в 2-3 раза снижающий работу еы6иеки смесей из отлива, принят в качестве разупрочняющзй добавки для улучшения выбиваемости жид-костекольных смесей.

С целью практического применения результатов исследований установлены с применением ЗЕМ математические модели свойств смесей в зависимости от модуля гладкого стекла, содержание ПС и ГАС.

Анализ моделей свойсв смесей позволит рекомендовать для производства оболочковых форм и монолитных стеретей смеси, состав которых и их технологические свойства приведены в таблице 1.

Таблица 1

Рекомендуемые составы легковыбиваемых жидкостекольных смесей и их технологические свойства

Назначение смеси

Содержание компонентов смеси, в масс. ч.

Шсок 1К0315

Жидкое ПС ГАС Вода

стекло

1М. 5

1=1500 -

кг/м5

Раствор НП-1

Свойства смеси

браз.,

МПа

беж., МПа

Работа выбивки, Ш

Для 100 2.5 Еорм Для

;терлней 100 2. О

2.0 1.5 3.0 0.2 1.5 2.0 2.0 0.2

2.4- 0.0040- 70-90

2. б 0.0042

1.4- 0.0033- 28-35

1.5 0.0035

- 12 -

Оптимизация параметров пескодувного процесса изготовления оболочковых форм из жидкостекольных смесей

Основными параметрами пескодувного процесса формообразования являвляшся давление и время надува смеси, температура и длительность нагрева оснастки и оболочек.

Для оптимизации параметров процесса из множества технологических свойств выбрали в качестве главных прочность при нормальной и повышенной температуре (соответствующей, температуре нагрева оснастки ) и объемную массу форм (стержней).

Исследования влияния давления надува на свойства форм показали, что 'максимальная прочность на разрыв как в горячем состоянии, так и, при нормальной температуре достигается при давлении 0.5 МПа. Повышение давления сверх 0.5 МПа нецелесообразно из-за оттеснения пленок связующего потоком воздуха и выдувания жидкого стекла из смеси через вентиляционные каналы в оснастке.

Аналогичное влияние на прочность и объемную массу форм (стержней) оказывает длительность надува смеси в оснастку, превышение которой сверх 3 с также способствует миграции связующего и выдуванию его из смеси.

Оптимальная температура нагрева оснастки 280... ЗОО'С. Отклонение от указанных пределов приводит к понижению прочности форм. При превышении температуры интенсифицируется удаление влаги из смеси, приводящее к нарушению сплошности пленок связующего и, следовательно, прочность жидкостекольных смесей понижается.

Невысокая температура оснастки (< 280 °С) не обеспечивает полного удаления влаги из смеси эа ограниченный б минутами цикл формообразования, поэтому прочность недосушенных смесей так же не достигает максимально возможных значений.

Максимальная прочность жидкостекольных форм достигается при температуре 280°С при длительности нагрева 6 минут. Характерной особенностью указанного температурного режима сушки жидкостекольных смесей является то обстоятельство, что "пересушка" смеси не наблюдается даже при 15 мин. нагрева. Это объясняется тем, что остаточная влага в смеси прочно связана с силикатом натрия и ее удаление возможно только при более высоких температурах.

Отсутствие явления "пересушки" смеси позволило рекомендовать для практики температуру нагрева оснастки 280°С. немаловажно и то обстоятельство, что снижение температуры нагрева оснастки увеличивает ее долговечность и уменьшает склонность к короблению.

По программе ПРИАМ-PC на ЭВМ проведен анализ результатов

экспериментов, в результате чего оценено влияние величины фшсторон на временное сопротивление разрыву и объемную массу смеси и установлены математические модели свойств оболочковых форм в зависимости от параметров пескодувного способа их изготовления.

В качестве оптимальных для получения форм с максимальной прочностью и высокой объемной массой в табл. 2 приведены параметры пескодувного способа изготовления оболочковых форм и их свойства

Таблица 2

Оптимальные параметры пескодувного способа изготовления оболочковых форм из жидкостекольных смесей и их свойства

Параметры процесса Свойства оболочковых форм

Наименование и единица Величины браз., браз. гор., объемная

измерения МПа МПа масса,кг/м3

Давление надува, МПа О. 45-0.50 2.1- 1.6- 1640-

Длительность надува, с 3 - 4 2.5 1.8 1650

Температура оснастки, "с 280-300

Длительность сушки, мин. 6-7

Промышленные испытания технологичеасого процесса изготовления оболочковых форм и монолитных стержней из жидкостекольных смесей пескодувным способом и его техническая, экономическая и экологическая оценка.

Производственные испытания разработанной технологии проведены на Киевском мотоциклетном заводе на оболочковых формах и монолитных стержнях для получения стальных отливок "Кронштейн".

Для получения данных отливок завод применяет оболочковые. формы и монолитные стержни из песчано-смоляных смесей с 6 % смолы СФП-011Л. При испытаниях они заменены жидкостекольными смесями. Жидкостекольные оболочковые формы и монолитные стержни изготавливались из смесей,приведенных в табл.1. Формы заливались сталью СтЗО.

Производственные испытания показали, что замена синтетических смол жидким стеклом практически полностью исключает газот-ворость форм и стержней и газовые дефекты в отливках. После заливки металлом формы самопроизвольно разрушаются. Выбивка стержней осуществляется при дробеструйной очистке отливок.

Структура металла, и механические свойства отливок, полученных в жидкостекольных оболочковых формах, такие же, как и при литье в песчано-смоляные оболочковые формы.

Замена песчано-смоляных кидкостекольныш смесями сокращает их стоимость в 5 раз, уменьшает длительность процесса приготовления смеси с 2-3 ч до 6 мин, предотвращает выделение токсичных газов из форм и стержней при их изготовлении и заливке металлом.

Общие выводы

1. Разработан принципиально новый экспериментально-расчетный иетод исслендования распределения связующего на зернах наполнителя, положенный в основу установления структуры смеси.

2. Созданы теоретические основы повышения прочности жидкостекольных смесей, упрочняемых тепловой сушкой, ва счет улучшения распределения связующего на зернах наполнителя путем уменьшения его вязкости и поверхностного натяжения и ввода ультрадисперсных кремнеземистых добавок с высокой реакционной способностью к едкому натрию,увеличивающих количество связующего в смеси.

3. Установлены закономерности распределения жидкого стекла в уплотненной смеси. Оно покрывает зерна 'наполнителя и выдавливается в манжеты под действием приложенных при уплотнении нагрузок. С увеличением содержания связующего толщина его пленок на песчинках непрерывно повышается, но не превышает 1.8 мкм. С увеличением толщин пленок возрастает доля когезионной и уменьшается доля адгезионной состовляющей прочности, что .приводит к уменьшению удельной прочности смеси. При толщине пленок 0.6-0.7 мкм достигается максимальное значение адгезионной составляющей прочности.

4. Установлен механизм повышения прочности жидкостекольных смесей за счет лучшего распеределения в ней связующего путем понижения его вязкости и рекомендован способ достижения этого за счет снижения модуля жидкого стекла до 1.5, на основе чего теоретически и практически обосновано повышение адгезионной составляю1 щей прочности снижением содержания связующего в смесях до 2.0 -2.5 масс. ч.

5. Обоснован принцип выбора алюмосиликатних добавок для улучшения выбиваемости жидкостекольных смесей, заключающийся в том, что они должны быть такими соединениями, которые бы разлагались при температурах ниже температуры заливаемого металла Образующийся при этих условиях реакционно активный оксид алюминия или его силикат взаимодействует с силикатом натрия с образованием тугоплавких алюмосиликатов.

6. Разработаны и оптимизированы составы легковыбиваемых смесей с пониженным содержанием до 2.0-2.5 масс. ч. жидкого стекла и высокими прочностными свойствами ( 6раз.«2.5 МПа).

7. Оптимизированы параметры пескодувного процесса- производства оболочковых форм и монолитных стержней из жидкостекольных смесей: давление надува - 0.45 ... 0.50 МПа,

длительность надува - 3 ... 4 с,

температура нагрева оснастки - 280 ... 300°С, длительность нагрева оболочек- 6 мин.

8. Разработан технологический процесс производства оболочковых форм и монолитных стержней из жидкостекольных смесей пескодувным сповобом и проведены его производственные испытания. Испытания показали полную пригодность оболочковых аидностекольных 50рм для производства качественных стальных отливок взамен форм из песчано-смоляннх смесей.

9. Проведена техническая, экономическая и экологическая эценка разработанного технологического процесса. Установлены сле-цукщпе преимущества процесса: незначительная газотворность смеси, исключающая газовые дефекты в отливках; сокращение длительности ;с 2. ..3 ч до 6 мин.) и упрощение технологии приготовления смеси; зникение в 5 раз ее стоимости по сравнению с песчано-смоляной; зтсутствие выделения токсичных газов из форм и стержней при их приготовлении и заливке яидким металлом улучшает санитарно-гигие-шческие условия труда в литейных цехах и уменьшает загрязнение жружающей среды.

Основное содержание диссертации отрагано в следующих работах:

1. Дорошенко С. П., Макаревич А. П., &м Нгок Чук. Улучшение технологических свойств смесей с жидки)! стеклом / Современные технологические процессы в литейном производстве - Киев,1993.-С. 5.

• 2. Дорошенко С. П., Изкаревич А. П., &м Нгок Чук. Изготовле-ше оболочковых форм из лядкостекпльных смесей / Состояние и ¡ерспективы развития научно-технического потенциала Липецкой об-:асти. - Липецк, 1993.-С. 11.

3. Дорошенко С. П., Глкаревич А. П., Фам Нгок Чук. Замена син- • этических смол жидким стеклом для изготовлешет оболочковых форм/ 1ути повышения качества и экономичности литейных процессов. -)десса, 1994.-С. 11.

•4. Дорошенко С. IL , Макаревич А. П., £ам Нгок Чук. Разработка ■ехнолсгии получения оболочковых форы из тлдкостеколькьпс с?-зсей в iai-йн песчано-смоляных / Шталл и литье Украины, 1994. - iJ 9-10.

Аннотация

®ам Нгок Чук. Технология производства оболочковых форм и монолитных стержней из жидкостекольных смесей пескодувным способом.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.16.04 - Литейное производство. Киевский политехнический институт, Киев, 1994.

Защищается 4 научные работы, которые содержат развитие теоретических основ повышения прочности зкидкостекольных смесей при тепловом отверждении, разработку на этой основе легковыбиваемых смесей и оптимизацию параметров пескодувного процесса производства оболочковых форм и монолитных стержней с целью замены ими песчано-смоляных смесей. Установлено, что прочность смесей повышается за счет улучшения распределения жидкого стекла на зернах наполнителя путем уменьшения его вязкости и поверхностного натяжения и ввода ультрадисперсных кремнеземистых добавок с высокой реакционной способностью к едкому натрию.

Осуществлено промышленное испытание разработанной технологии Киевским мотоциклетным заводом.

Pham Ngoc True. Technology of production of shall molds and monolithic cores from liquid glass mixtures by sand blow method.

A dissertation submitted for the degree of Doctor of Philosophy in the speciality 05.16.04 - Casting Engineering, Kiev Polytechnic Institute, Kiev, 1994.

There are submitted 4 scientific papers which contain development of theoretical bases of strengthering liquid glass mixtures during their thermal solidification, elaboration of easily beaten out mixtuers and optimization of sand blowing process parameters in production of shell molds and monolithic cores with the purpose of substituting oil-sand cores, conclusion ■. was made about that the strength of liquid glass mixtures is increased because of an improved distribution on filler grains by its reduced viscosity, surface tension and an ultradispersed high sodium-reactivity siliceous sand addition, that improves quality of binders. Worked out technology was tried at Kiev motocycle factory.

Ключов1 слова:

оболонкова форма, монол1тний стержень; п1счано-смоляна сум1ш; адеПзЮнна та когез1онна м1цн1сть; структура сум1ш1; товщина пл1вки зв'язуючого на зернах наповнювача; м1цн1сть; газопроник-лив!сть; об'емна вага; робота вибивки cyuiml.

annotation