Дослідження процесів тверднення стрижневих сумішей з фосфатними зв’язувальними компонентами, в тому числі для адитивного формування

Шрифт:
17

https://doi.org/10.15407/steelcast2021.01.061

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №1, P. 61-69

Р.В. Лютий1, канд. техн. наук, доц., доц., e-mail: rvl2005@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-6655-6499
В.С. Дорошенко2, д-р техн. наук, ст. наук. співр., пров. наук. співр., e-mail: doro55v@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0070-5663
М.В. Тишковець1, аспірантка, e-mail: maria15021996@gmail.com, https://orcid.org/0000-0001-9621-5249

1Національний технічний університет України «КПІ ім. Ігоря Сікорського» (Київ, Україна)
2Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України (Київ, Україна)

Надійшла 31.10.2020

УДК 621.742:661.862

Представлено результати дослідження динаміки тверднення і фізико-механічних властивостей піщаних стрижневих сумішей з фосфатними зв’язувальними компонентами при додаванні до цих сумішей рідких хімічних реагентів різної природи. Зв’язувальними компонентами у сумішах є фосфати кремнію, алюмінію, калію та натрію, які утворюються внаслідок взаємодії ортофосфорної кислоти із оксидами або неорганічними солями, які містять вказані елементи. Стрижневі суміші містять екологічно безпечні та недефіцитні компоненти, забезпечують високу якість виливків із різних ливарних сплавів. За умови теплового зміцнення вони є придатними для виготовлення складних стрижнів. Адитивні технології виготовлення ливарних стрижнів, які активно розвиваються, передбачають зокрема пошарове (до 1 мм) нанесення формувального матеріалу плюс максимально швидке зміцнення кожного шару. В такому разі хімічні реагенти, які проявляють підвищену активність до компонентів піщано-фосфатної суміші та не дають змоги здійснити процес перемішування, можуть розглядатися як перспективні затверджувачі миттєвої або швидкої дії. Досліджено дії 30 різних органічних та неорганічних хімічних реагентів на властивості 8 стрижневих сумішей та показано, що деякі із них дійсно забезпечують швидке поверхневе тверднення. При цьому вони не призводять до зміцнення зразків по всьому об’єму навіть після тривалої витримки протягом декількох днів. Наведені результати загальної міцності (при стисканні у МПа) і поверхневої міцності (обсипаємість у %) зразків показують, що з тридцяти досліджених хімічних реагентів лише дві суміші перспективні для удосконалення за параметрами живучості та терміну зміцнення як холоднотвердні суміші для простих стрижнів та стрижнів середньої складності. При цьому установлені ефекти швидкого поверхневого тверднення у ряді композицій є основою для подальшого розроблення адитивної технології на їх основі

Ключові слова: стрижнева суміш, зв’язувальний компонент, ортофосфорна кислота, фосфат, поверхневе тверднення, міцність піщаної суміші, адитивна технологія, виливок

Література

1. Лютый Р.В., Кеуш Д.В. Связующая система SiO2 – H3PO4 для литейных стержней. Литейное производство. 2017.№ 4. С. 23–28.
2. Liutyi R.V., Tyshkovets M.V., Liuta D.V. Foundry core mixtures with orthophosphoric acid and different aluminum-containing compounds. Physics and chemistry of solid state. 2020. Vol. 21. No. 1. Р. 176–184.
3. Лютий Р.В., Гурія І.М., Кеуш Д.В., Надточій О.С. Розроблення технології виготовлення форм і стрижнів із сумішей з ортофосфорною кислотою і солями натрію. Вестник ДГМА. 2012. № 4 (29). С. 140–147.
4. Лютий Р.В., Кеуш Д.В., Анісімова О.А., Смольська В.С., Шалай І.О. Нові суміші з фосфорними солями калію для виготовлення ливарнихстрижнів у гарячому оснащенні. Вестник ДГМА. 2014. № 1 (32). С. 99–104.
5. Кеуш Д.В. Закономерности образования связующих из ортофосфорной кислоты и огнеупорных наполнителей. Процессы литья. 2015. № 4 (112). С. 40–46.
6. Лютый Р.В., Кеуш Д.В., Гурия И.М. Упрочнение стержневых смесей с ортофосфорной кислотой и солями металлов. Литейное производство. 2015. № 7. С. 27–29.
7. Патент України № 99789. МПК В22С9/12. Спосіб зміцнення ливарних стрижнів / Р.В. Лютий, Д.В. Кеуш, О.А. Анісімова, опубл. 25.06.2015. Бюл. № 12.
8. Дорошенко С.П., Авдокушин В.П., Русин К., Мацашек И. Формовочные материалы и смеси. К.: Вища школа, 1980. 416 с.
9. Болдин А.Н., Давыдов Н.И., Жуковский С.С. и др. Литейные формовочные материалы. Формовочные, стержневые смеси и покрытия. М.: Машиностроение, 2006. 507 с.
10. Пономаренко О.И., Евтушенко Н.С., Берлизева Т.В. Влияние жидких отвердителей с разными добавками на свойства жидкостекольных смесей. Литейное производство. 2011. № 4. С. 21–23.
11. Берлизева Т.В., Пономаренко О.И., Каратеев А.М., Литвинов Д.А. Влияние фурфурилоксипропилциклокарбонатов (ФОПЦК) с различными добавками на свойства холоднотвердеющих смесей на жидком стекле. Компрессорное и энергетическое оборудование. 2013. № 3 (33). С. 26–29.
12. Кочешков А.С. Холоднотвердіючі суміші зі зниженим вмістом рідкого скла, що твердіють під дією складних ефірів / автореферат дисертації кандидата техн. наук: 05.16.04 – ливарне виробництво / Кочешков Анатолій Сергійович; Київ, 1994. 20 с.
13. Дорошенко В.С. Исследования и технологические разработки для декарбонизации процессов точного литья. Литейное производство. 2018. № 4. С. 22–28.
14. Селиванов Ю.А., Иванова Л.А. Процессы формообразования на основе стабилизированного кремнезема. К.: Лыбидь, 1991. 226 с.
15. Дорошенко В.С. 3D-технологии для формовки и литья. Литье и металлургия. 2015. № 3 (80). С. 30–39.
16. Дорошенко В.С., Кравченко В.П. Создание математической модели пропитки поверхностного слоя песка связующим при получении оболочковых форм. Процессы литья. 2008. № 5. С. 67–77.