Вплив піщано-рідкоскляних формувально-стрижневих сумішей, структурованих за способом паромікрохвильового затвердіння, на якість дрібних виливків

Шрифт:
32

https://doi.org/10.15407/steelcast2021.04.067

Met. litʹe Ukr., 2021, Tom 29, №4, P. 67-77

Л.І. Солоненко, канд. техн. наук, доц., докторант каф. ливарне виробництво, e-mail: solonenkoli14@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-2092-8044
С.І. Реп'ях, д-р техн. наук, ст. дослідник, проф. каф. ливарне виробництво, e-mail: 123rs@ua.fm, https://orcid.org/0000-0003-0203-4135
К.І. Узлов, д-р техн. наук, проф., проф. каф. матеріалознавства, e-mail: konst.uzlov@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-0744-9890
О.П. Білий, канд. техн. наук, доц., доц. каф. ливарне виробництво, e-mail: baplitvo@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-1234-5404

Національна металургійна академія України (Дніпро, Україна)

Надійшла 04.09.2021 

УДК 621.74

Мета досліджень – оцінити вплив способу виготовлення форм з піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані за способом паро-мікрохвильового затвердіння, на якість поверхні і точність розмірів литих виробів та встановити придатність способу паро-мікрохвильового затвердіння для виготовлення дрібних виливків загальномашинобудівного призначення. Ступінь точності литої поверхні за ДСТУ 8981:2020 та параметри її шорсткості досліджували на виливках Ø30×150 мм зі сталі 40Х24Н18С2Л, 30Л, сірого чавуну СЧ200, бронзи БрО5С5Ц5 і БрА9Ж3Л. Виливки отримували у ливарних формах, що виготовляли шляхом структурування кварцового піску, плакованого рідким склом, в паро-мікрохвильовому середовищі. Визначення параметрів шорсткості проводили на профілографі в комплекті з інформаційно-обчислювальним комплексом мод. 170622. Визначення впливу способу структурування формувальної суміші на точність розмірів лиття проводили на виливку «Плита решітки» зі сталі 40Х24Н18С2Л. Дослідження проводили порівнянням величин відхилень габаритних розмірів виливка «Плита решітки» від їх номінальних значень, а також зіставленням числа бракованих виливків, що були виготовлені у формах, які структурували за СО2-процесом та за способом паро-мікрохвильового затвердіння. Розміри виливків вимірювали штангенциркулем з величиною похибки вимірювань до 0,01 мм. Якість поверхні виливків на наявність поверхневих дефектів оцінювали візуально. За результатами досліджень встановлено, що відповідно до ДСТУ 8981:2020 ступінь точності литої поверхні виливків розміром від 100 до 250 мм відповідає 7–10 класу, що знаходиться на рівні ступеня точності бронзового лиття в оболонкові форми з термореактивних сумішей, а сталевих і чавунних виливків – на рівні лиття під низьким тиском в кокіль без піщаних стрижнів і вище, ніж у виливків, що виготовляють в піщано-глинистих, вакуум-плівкових формах і формах з рідкоскляних самотвердіючих сумішей. Точність розмірів виливків, виготовлених в формах за способом паро-мікрохвильового затвердіння, дещо вища, ніж виливків, виготовлених в формах за СО2-процесом. При цьому, у виливках, отриманих в формах за способом паро-мікрохвильового затвердіння, відсутні газові раковини і спаї, а остаточний брак за невідповідністю розмірів і виправний брак за поверхневими дефектами виливків, відповідно, в 3,7 і 13,5 рази нижче, ніж у виливків, що були виготовлені у формах за СО2-процесом. Вперше досліджено і відповідно до ДСТУ 8981:2020 встановлено ступінь точності литої поверхні та параметри її шорсткості для виливків з розмірами 100–250 мм зі сталі 40Х24Н18С2Л, 30Л, сірого чавуну СЧ200, бронзи БрО5С5Ц5 і БрА9Ж3Л, що були залиті в ливарні форми, суміш яких була структурована за способом паро-мікрохвильового затвердіння. Отримані дані будуть корисні при виборі способу виготовлення ливарних форм та стрижнів для виробництва дрібних виливків загальномашинобудівного призначення.

Ключові слова: ступінь точності, розмірна точність, шорсткість, дефекти, виливок, піщано-рідкоскляна суміш, паро-мікрохвильове затвердіння, СО2-процес.

Література

1. Одарченко И.Б., Прусенко И.Н. Процессы взаимодействия жидкого металла и литейного стержня при формировании качества внутренних полостей отливок. Литье и металлургия. 2015. № 4. С. 33–37.
2. Груздева И.А., Брусницын С.В., Сулицин А.В., Мысик Р.К., Ожгихин И.В. Влияние добавок на микроструктуру и качество поверхности отливок из сплава системы Сu-Ni-Zn. Теория и технология металлургического производства. 2014. № 1. С. 49–50.
3. Одарченко И.Б., Прусенко И.Н. Управление качеством литейных стержней и внутренних поверхностей отливок. Литье и металлургия. 2015. № 1. С. 12–16.
4. Одарченко И.Б., Синицкий А.А., Прусенко И.Н. Обеспечение стабильности внутренних полостей стальных отливок. Литье и металлургия. 2019. № 1. С. 24–27. DOI: https://doi.org/10.21122/1683-6065-2019-1-24-27
5. Тринева Т.Л. Обеспечение размерной точности формообразующих поверхностей литейной оснастки, изготовленной с помощью технологий быстрого прототипирования (Rapid prototyping). Процессы литья. 2009. № 3. С. 31–35.
6. Орендарчук Ю.В., Мариненко Д.В., Борисенко С.В., Лоек И.О., Ананьин В.С. Мониторинг качества отливок для использования в системах автоматизированного проектирования технологий литейного производства. ScienceRise. 2017. Т. 4. С. 48–52. DOI: https://doi.org/10.15587/2313-8416.2017.99442
7. Куликов В.Ю., Квон С.С., Ковалева Т.В., Щербакова Е.П., Еремин Е.Н. Влияние режимов формообразования песчаносмоляных оболочек на качество изготовленных в них отливок. Литье и металлургия. 2019. № 2. С. 13–18. DOI: https:// doi.org/10.21122/1683-6065-2019-2-13-18
8. 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. С. 20–22.
9. Маслов К.А., Леушин И.О., Субботин А.Ю. Теоретические аспекты некоторых методов повышения технологичности жидкостекольных стержневых смесей, отверждаемых по СО2 -процессу. Литейщик России. 2010. № 6. С. 36–38.
10. Белобров Е.А., Карпенкова О.А., Белобров Л.Е., Белобров Е.Л. Вспомним забытые технологии: стержни и формы из жидкостекольных смесей, упрочняемых порошковыми отвердителями. Литье Украины. 2016. № 4 (188). С. 25–27.
11. Белобров Е.А., Карпенкова О.А., Белобров Л.Е., Белобров Е.Л. Вспомним забытые технологии: стержни и формы из жидкостекольных смесей, упрочняемых жидкими отвердителями. Литье Украины. 2016. № 5 (189). С. 17–21.
12. Белобров Е.А., Карпенкова О.А., Белобров Л.Е., Белобров К.Е., Белобров Е.Л. Вспомним забытые технологии: упрочнение литейных форм инфракрасными и переносными электрическими сушилами. Литье Украины. 2019. № 4. С. 24–27.
13. Илларионов И.Е., Петрова Н.В. Жидкостекольные смеси, отверждаемые продувкой углекислым газом. Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева. 2011. № 2 (87). С. 208–213. 14. Илларионов И.Е., Стрельников И.А. О применении техногенных отходов в литейном производстве. Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2016. Т. 14. № 4. С. 36–41.
15. Пономаренко О.И., Каратеев А.М., Евтушенко Н.С., Берлизева Т.В. Опыт изготовления отливок на основе жидкого стекла с использованием АЦЭГ. Металл и литье Украины. 2010. № 11. С. 20–23.
16. Крутилин А.Н., Гуминский Ю.Ю., Русевич О.А., Кульбицкая Л.В. Повышение эффективности использования жидкостекольных смесей. Обзорная информация. Ч. 1. Модифицирование. Литье и металлургия. 2018. № 1 (90). С. 47–54.
17. 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
18. Солоненко Л.І., Реп'ях С.I., Узлов К.І., Усенко Р.В. Міцність піщано-рідкоскляної суміші, яка структурована способом паро-мікрохвильового затвердіння. Теорія і практика металургії. 2019. № 6. С. 30–39. DOI: https://doi.org/10.34185/ tpm.6.2019.06