Внутрішні тріщини у стрижнях, що структуровані в паро-мікрохвильовому середовищі

Шрифт:
35

https://doi.org/

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №2, P. 64-71

Л.І. Солоненко1, канд. техн. наук., доц. каф. технології та управління ливарними процесами, e-mail: solonenkoli14@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-2029-8044
С.І. Реп’ях2, д-р техн. наук., проф. каф. ливарне виробництво, e-mail: 123rs@ua.fm, https://orcid.org/0000-0003-0203-4135

1Одеський національний політехнічний університет (Одеса, Україна)
2Національна металургійна академія України (Дніпро, Україна)

Надійшла 10.01.2021

УДК 621.742.52

Метою дослідження є з'ясування механізму виникнення внутрішніх тріщин в ливарних формах та стрижнях, що виготовляють за процесом паро-мікрохвильового затвердіння (ПМЗ), з піску, що плакований рідким склом. У дослідженнях використовували кварцовий пісок марки 1К1О102, який плакували содовим натрієвим рідким склом з величиною силікатного модуля 2,9 і питомою щільністю 1440 кг/м3 при 20 °С. Дилатометричні вимірювання проводили в камері спеціально пристосованої для цього мікрохвильової печі з потужністю магнетрону 700 Вт і частотою 2,45 ГГц. Лінійну зміну висоти піску в ємності фіксували шляхом відеореєстрації показань індикатора годинникового типу у часі. Випробування пісків проводили як в середовищі мікрохвильового, так і паромікрохвильового випромінювання з попереднім просіюванням сухого плакованого піску через сито з осередком 0,4 мм і 0,63 мм. В статті представлено результати дилатометричних досліджень зміни розмірів зразків з чистого піску і піску, що плакований рідким склом, від часу їх обробки мікрохвильовим випромінюванням на повітрі і в середовищі водяної пари. Показано, що причиною появи внутрішніх тріщин в ливарних формах та стрижнях, які виготовляють за ПМЗ-процесом, є тимчасове припинення мікрохвильового впливу на суміш під час її структурування. В результаті цього через різницю у характері і величини зміни розмірів шарів структурованої і неструктурованої суміші в опоці (стрижневому ящику) на фронті структурування з'являється шар зі слабким механічним зв'язком між сусідніми піщинками, а згодом і внутрішня тріщина. Наукова новизна роботи полягає в з'ясуванні причин і механізму виникнення внутрішніх тріщин в ливарних формах і стрижнях, що виготовляють за процесом паро-мікрохвильового затвердіння з піску, що плакований рідким склом.

Ключові слова: стрижень, пісок, рідке скло, випромінювання, структурування, тріщина, водяна пара, манжета.

Література

1. Крутилин А.Н., Гуминский Ю.Ю., Русевич О.А. Повышение эффективности использования жидкостекольных смесей. Ч. 4. Комбинированное упрочнение. Литейное производство. 2018. № 4 (93). С. 38–44. 
DOI: https://doi.org/10.21122/1683-6065-2018-4-38-44
2. Белобров Е.А., Карпенкова О.Л., Белобров Л.Е., Белобров Е.Л. Вспомним забытые технологии: песчано-глинистые 
технологии для изготовления отливок в сухих формах. Литье Украины. 2015. № 2 (184). С. 12–17.
3. Белобров Е.А., Карпенкова О.Л., Белобров Л.Е., Белобров Е.Л. Вспомним забытые технологии: отверждение форм и 
стержней из жидкостекольных смесей теплом в камерных сушилах. Литье Украины. 2016. № 3 (187). С. 18–23.
4. Белобров Е.А., Карпенкова О.Л., Белобров Л.Е., Белобров Е.Л. Вспомним забытые технологии: формы из жидкостекольных смесей, отверждаемые на воздухе и при помощи переносных колпаковых газовых или электровентиляторных 
сушил. Литье Украины. 2016. № 2 (186). С. 20–22.
5. Пат. України 122538, МПК В22С 9/12, 9/10. Спосіб виготовлення ливарних форм і стрижнів з рідкоскляної суміші / Солоненко Л.І., Реп’ях С.І., № а201901350; заявл. 11.02.2019; опубл. 25.11.2020, Бюл. № 22, 7 с.
6. Солоненко Л.І., Реп’ях С.І., Узлов К.І. Кінетика структурування піщано-рідкоскляних сумішей паро-мікрохвильовим 
затвердінням. Теорія і практика металургії. 2019. № 4. С. 50–60. DOI: https://doi/org/10.34185/tpm.4.2019.07
7. Solonenko L.I., Bilyi O.P., Repiakh S.I., Kimstach T.V., Uzlov K.I. Heating rate of granular inorganic materials by microwave radiation. 
Naukovyi Visnyk Natsionalnogo Hirnichogo Universytetu. 2020. № 2. P. 37–41. DOI: https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-2/037
8. Бречко А.А., Великанов Г.Ф. Формовочные и стержневые смеси с заданными свойствами. Л.: Машиностроение, 1982. 
216 с.
9. Жуковский С.С. Холоднотвердеющие связующие и смеси для литейных стержней и форм: справочник. М.: Машиностроение, 2010. 256 с. 
10. Солоненко Л.И. Некоторые особенности сушки литейных форм и стержней в области стоячих волн сверхвысокочастотного излучения. Метал та лиття України. 2020. № 1. С. 69–78. DOI: https://doi.org/10.15407/steelcast2020.01.069
11. Лыков А.В. Теория сушки. М.: Энергия, 1968. 472 с.
12. Ткаченко С.С., Колодий Г.А., Знаменский Л.Г., Ермоленко А.А. Холоднотвердеющие смеси на неорганическом связующем: состояние и перспектива развития (неорганика против органики). Литейное производство. 2018. № 2. С. 16–22. 
DOI: https://doi.org/10.21122/1683-6065-2018-2-16-22
13. Фиговский О.Л., Кудрявцев П.Г. Жидкое стекло и водные растворы силикатов, как перспективная основа технологических процессов получения новых нанокомпозиционных материалов. Инженерный вестник Дона. 2014. № 2. С. 1–42.
14. Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А., Дерябин Д.А., Хренов И.Б. Исследование свойств огнеупорного наполнителя холоднотвердеющих смесей. Теория и технология металлургийного производства. 2016. № 1. С. 47–51.
15. Клюквина Т.Д., Власова К.А., Леонов К.А., Яшина С.А. Изучение механизма образования прочности в самотвердеющих смесях с фенольным связующим (обзор). Труды ВИАМ. 2018. № 3. С. 18–27.