Разработка технологических процессов приготовления связующего жидкостекольных смесей из наноразмерных кремнеземсодержащих материалов для производства стальных отливок

• Автор: Юрасов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 187 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава I. Использование в литейном производстве жидкого стекла, анализ способов его изготовления и особенности ударноволновой обработки неметаллических материалов с использованием энергии взрыва

1.1. Общая характеристика жидкого стекла и его применение в литейном производстве

1.2. Анализ основных факторов, влияющих на выбиваемость жидкостекольных смесей.

1.3. Существующие способы промышленного производства жидкого стекла.

1.4. Основные схемы, параметры и особенности ударноволновой обработки неметаллических материалов с использованием энергии взрыва.

1.5. Цель и задачи исследования.

Глава И. Материалы и,методы исследования.

2.1. Основные материалы, применяемые в исследовании

2.2. Экспериментальные методы определения параметров, режима ударноволновойобработки
2.3. Метод атомносиловой микроскопии
2.4. Метод фотог той корреляционной спектроскопии
2.5 Определение основных технологических свойств смесей на жидкостекольном связующем
2.6. Статистические методы обработки экспериментальных данных
Выводы к главе II.
Глава III. Исследование влияния ударноволновой обработки на гранулометрический состав и свойства сырьевых материалов производства жидкого стекла, а также размеры коллоидных частиц, присутствующих в водных растворах щелочного силиката натрия
3.1. Влияние параметров взрывного нагружения на дисперсность щелочного силиката натрия и кремнеземсодержащих компонентов
Юрасов В. В.Кандидатская диссертацияСодержание
3.2. Исследование растворимости сырьевых материалов производства жидкого стекла после ударноволновой обработки.
3.3. Исследование особенностей основных физикохимических свойств разработанного жидкостекольного связующего.
Выводы к главе III
Глава IV. Исследование особенностей изменения свойств смесей для литейных форм и. стержней на жидкостеколыюм связующем, изготовленном различными способами
4.1. Расчетная оценка изменения прочности смесей на разработанном жидкостекольном связующем
4.2. Исследование процессов, протекающих при отверждениипластичных жидкостекольных смесей тепловой сушкой и углекислым газом.
4.3. Исследование основных физикомеханических и технологических свойств жидкостекольных смесей, отвержденных тепловой1 сушкой
4.4. Исследование основных физикомеханических и технологических свойств жидкостекольных смесей отвержденных ССЬпроцессом.
4.5. Исследование физикомеханических и технологических свойств жидкостекольных смесей с жидкими сложноэфирными отвердителями
Выводы к главе IV.
Глава. V. Промышленное испытание и внедрениесмесис жидкимстеклом, полученном из нанодиспергированного ударноволновой обработкой щелочного силиката натрия
5.1. Разработка технологии изготовления жидкостекольного связующего из нанодиспергированного ударноволновой обработкой щелочного силиката натрия для производства литейных форм и стержней
на ЗАО Машиностроительный завод Плазма С
5.2. Испытание и внедрение технологического процесса изготовления смеси на жидкостекольном связующем, полученном из наноразмерного щелочного силиката натрия
Выводы к главе V.
Общие выводы
Литература


Методика определения работы затрачиваемом на выбивку образца подробно описана в п. Юрасов В. Уменьшение величины работы выбивки и образование первого минимума объясняется различием температурных коэффициентов объемного и линейного расширения стекловидного силиката натрия и кварцевого песка, в результате чего возникают напряжения, приводящие к образованию трещин, нарушающих сплошность пленок связующего и снижающих прочность образцов на удар. Кроме того, на прочность пленок связующего оказывают влияние напряжения, возникающие в результате модификационного превращения кварца при 5 С, а также потеря влаги связующим в результате нагрева. Причиной образования второго максимума прочности в 1, 4, является появление при температуре 3 С полностью жидкого расплава согласно диаграмме состояния Ыа 8Ю2рис. Силикатный расплав энергично взаимодействует с кварцевым песком, растворяя последний, в результате чего четко выраженная граница раздела пленки и зерна стирается и образуется сплошной монолит, обладающий большой прочностью. При нагреве смесей до температур выше 0 С происходит взаимодействие силикатного расплава с 8Ю2 наполнителя, что по мнению 1, 4, снижает остаточную прочность. Содержание 8Ю2 в результате растворения в расплаве непрерывно увеличивается вплоть до предела растворимости при данной температуре согласно диаграмме состояния Ыа 8Ю2. Рис. Диаграмма состояния системы вЮг 1,4,
I В. С кварца. Характер изменения остаточной прочности в зависимости от температуры нагрева смеси представлен и многими другими исследователями . Так, в работе утверждается, что упрочнение жидкостекольной смеси начинается с 0 С. При этом, начиная с температуры 0 С, жидкое стекло плавноизменяет вязкость, постепеннопереходя от хрупкого состояния к пластичному. Поэтому превращение кварца при 5 С не разупрочняет смесь. В также показана взаимосвязь остаточной прочности при 0 С со скоростью роста кристаллов 2i5 и количеством их в спеке. Исследователи связывают остаточную прочность с количеством жидкой фазы в смеси. Чем больше жидкой фазы в смеси и меньше ее вязкость тем выше остаточная прочность. Аналогичного мнения придерживаются авторы работ , согласно которым процесс упрочнениясмесей после нагрева до 0 . С в значительной мере зависит от вязкости расплава и количества образовавшейся жидкой фазы в смеси, что подтверждается теоретическим подсчетом и опытными данными. Авторы считают, что наибольшее снижение остаточной прочности, наблюдающееся, в интервале 0 . С, вызвано, в основном, модификационными изменениями кварца. Повышение прочности смесей в интервале 0 . С зависит от степени раскристаллизованности стеклообразного вещества и содержания безводных силикатов натрия. Дальнейшее падение прочности смесей в интервале . Юоасов В В. Различные условия проведения опытов часто приводят к получению противоречивых данных. Анализируя влияние технологических факторов на разупрочнение жидкостекольных смесей, необходимо отметить немаловажные роли режима охлаждения, а также размеров форм и стержней. Так, согласно увеличение скорости охлаждения. Величина остаточной прочности жидкостекольных смесей в значительной мере зависит от физикохимических особенностей жидкого стекла. По данным , , , при увеличении силикатного модуля жидкого стекла остаточная прочность смесей уменьшается Это объясняется увеличением содержания кремнезема в жидкой фазе, приводящего к осаждению избыточного количества кристаллов. В снижение остаточной прочности при повышении модуля объясняется повышением вязкости расплаваза счет увеличения количества БЮг в жидком стекле, а также уменьшением количества жидкойфазы. Однако увеличение модуля I жидкого стеклав значительной мере ухудшает другие технологические свойства жидкостекольных смесей формуемость, пластичность и живучесть. Влияние на остаточную прочность смесей оказывает и количество самого жидкого стекла. По данным снижение содержания жидкостекольного связующего на благоприятно сказывается на разупрочнении, вследствие уменьшения толщины пленки связующего в интервалах температур первого и второго максимумов прочности. В работах , , .