Разработка ресурсосберегающих составов песчано-глинистых смесей и разделительных покрытий для получения отливок из железоуглеродистых сплавов

• Автор: Закутаев, Виктор Алексеевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 201 с. : ил.

Содержание

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Работа адгезии и когезии в составах формовочных смесей

1.2 Адгезия жидкости и смачивание

1.3 Прилипаемость формовочной смеси к модсльно технологической оснастке и факторы, влияющие на данное взаимодействие
1.3.1 Влияние процессов смешивания, уплотнения и прочности смеси на возникновение прилипаемости

1.3.2 Влияние влажности формовочной смеси на прилипаемость

1.3.3 Влияние материала модели на прилипаемость формовочной смеси к материалу модельнотехнологической оснастки

1.4 Методики определения прилипаемости формовочных смесей к

модельно технологической оснастке

1.5 Способы снижения адгезионного взаимодействия формовочной смеси с модельной оснасткой
1.5.1 Формовочные припылы сухие разделительные покрытия
1.5.2 Жидкие разовые разделительные покрытия
1.5.3 Полупостоянные разделительные покрытия
Выводы по главе 1
Цели и основные задачи исследований
2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Методика определения краевых углов смачивания и работы адгезии жидких связующих к поверхностям модельнотехнологической оснастки
2.2 Определение поверхностного натяжения методом П.А. Ребиндера метод отрыва пузыря
2.3 Определение прилипаемости формовочной смеси к модельнотехнологической оснастке
2.4 Седиментационный анализ
2.5 Метод определения динамической вязкости
2.6 Хроматомассспектрометрический метод исследования
2.7 Дифференциальнотермический и термогравиметрический анализ
2.7 Метод определения шероховатости поверхности
Выводы по главе 2
3. РАСЧЕТЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ УСЛОВИЯ ПРИЛИПАНИЯ СЫРЫХ ПЕСЧАНОГ ЛИНИСТЫХ СМЕСЕЙ К МОДЕЛЬНО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКЕ
3.1 Приближенный расчет предела прочности сырых песчаноглинистых смесей
3.2 Приближенный расчет предела прочности сырых песчаных смесей, учитывающий действие сил когезии
3.3 Условия разрушения склеенной массы наполнителя при статическом растяжении ,
3.4 Условия отсутствия прилипания пленки связующего к материалу модели
г
Выводы по главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИИ ПЕСЧАНОГЛИНИСТЫХ СМЕСИ И ЕЕ КОМПОНЕНТОВ К ПОВЕРХНОСТЯМ КВАРЦА И МОДЕЛЬНОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ
4.1.1 Влияние компонентов песчаноглинистых смесей на адгезию к модельнотехнологической оснастке
4.1.2 Влияние зернового состава песчаноглинистой смеси на величину
предела адгезионной прочности к модельнотехнологической оснастке
4.1.3 Влияние шероховатости поверхности стальной оснастки на предел адгезионной прочности
4.2. Разработка состава разделительного покрытия для сокращения прилипаемости песчаноглинистой смеси
4.2.1 Влияние разделительного покрытия на адгезию компонентов песчаноглинистой смеси к поверхностям стальной модельной оснастки и огнеупорного наполнителя
4.2.2 Влияние разделительного покрытия на предел адгезионной прочности песчаноглинистой смеси к модельной оснастке
4.2.3 Влияние разделительных покрытий на предел адгезионной прочности к стальной модельной оснастке с различной шероховатостью поверхности
Выводы по главе 4
5. ПРИМЕНЕНИЕ В СОСТАВЕ ПЕСЧАНОГЛИНИСТОЙ ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАЧЕСТВЕННОЙ ЛИТЕЙНОЙ ФОРМЫ
5.1 Выбор материала и исследование его структуры
5.2 Исследование влияния кека на свойства песчаноглинистых смесей
5.3 Влияние добавки кека на прилипаемость смесей к модельнотехнологической оснастке
5.4 Влияние шероховатости поверхности стальной оснастки и добавок, вводимых в состав формовочных песчаноглинистых смесей, на предел адгезионной прочности
5.5 Влияние органоминеральной добавки кека на величину образования 4 пригара, дефектов газового происхождения и экологичности атмосферы литейного цеха.
Выводы по главе 5
6 ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ РАЗРАБОТАННОГО РАЗДЕЛИТЕЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ И ФОРМОВОЧНОЙ СМЕСИ
6.2 Расчет экономической эффективности от применения разработанного разделительного покрытия и состава формовочной смеси
Выводы по главе 6
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


В практике литейного производства адгезия может выступать в качестве как положительного, так и отрицательного явления. Хорошая адгезия разделительных и противопригарных покрытий, связующих материалов к субстратам модельной оснастке, кварцевым зернам определяет высокие эксплуатационные и прочностные свойства этих покрытий и смесей. В. А. Таким образом, изучение условий взаимодействия на границе формовочная смесь материал модели является актуальной задачей и может значительно увеличить эффективность существующих способов формовки, снизить энергоемкость оборудования . Как известно, поверхностная энергия является избыточной по сравнению с энергией в объеме 0. Не скомпенсированное межмолекулярное взаимодействие на фанице раздела фаз и между молекулами внутри жидкости обуславливает возникновение тангенциальной силы. Эта сила, рассчитанная на единицу длины периметра, ограничивающего поверхность жидкости, определяет силовой аспект поверхностного натяжения 9. Поверхностное натяжение на границе двух конденсированных тел называют межфазовым, оно образуется на поверхности раздела двух нерастворимых жидкостей, твердого тела с жидкостью и двух твердых. Для того, чтобы подчеркнуть энергетический аспект в образовании новой поверхности, размерность поверхностного натяжения указывают в Джм2 9. При соприкосновении смеси с любой поверхностью на разъеме могут образовываться силы, под влиянием которых сцепление зерен с этой поверхностью окажется больше, чем сцепление с остальной массой зерен. Эти силы могут образовываться только на смоченной поверхности. Поэтому прилипаемость увеличивается при увеличении сил адгезии жидкости к смачиваемой поверхности и повышении влажности в смеси 5. Связующие материалы предназначены для соединения песчинок формовочной смеси между собой. В. А. По значению краевого угла все поверхности принято делить на две группы. Если угол 0 изменяется в пределах ОО, то такие поверхности называют лиофильными рисунок 3, или лиофобными, если краевой угол превышает . Если поверхности контактируют с водой, то вместо приставки лио используют приставку гидро, если с другими жидкостями олео 9. В соответствии с уравнением 1. Поверхностное натяжение гг также выражают через работу когезии, в соответствии с уравнением 1. Уравнение 1. В.А. Коэффициент растекания показывает изменение энергии системы в результате адгезии и смачивания. Чем больше разность между работами адгезии и когезии, тем более интенсивно растекание и смачивание 9. Смачиваемость поверхности модели или стержневого ящика, определяемая краевым углом смачивания при шероховатой поверхности 0Ш отличается от того же угла в для того же материала, чем при гладкой поверхности. СОцК соб0, 1. К коэффициент шероховатости отношение истинной площади поверхности к ее горизонтальной проекции. Значения К всегда больше единицы, например 2 или 3. Так при 0, Ощ будет увеличиваться, поскольку К всегда больше единицы, а при О, вш будет уменьшаться . Можно сделать вывод, что чем выше шероховатость поверхности модели, тем коэффициент К имеет большие значения. На величину соьОш влияет смачивание жидким адгезивом субстрата. Соответственно, чем меньше угол смачивания и больше шероховатость поверхности оснастки, тем адгезив больше подвержен прилипанию. Необходимо учитывать свойства поверхностной энергии субстратов, которая также влияет на прилипаемость. Низкоэнергетические поверхности обладают незначительной удельной свободной поверхностной энергией. Она не превышает 0 мДжм2 парафин, стеарин, фторопласты, полиэтилены и др. К высокоэнергетическим поверхностям относятся металлы и их оксиды, стекло, кварц и др. Их удельная свободная поверхностная энергия лежит в пределах от 0 мДжм до нескольких тысяч мДжм2. В составах формовочных смесей поверхности кварцевых зерен являются высокоэпергетическими так же, как и материал модельнотехнологической оснастки. Таким образом, взаимодействие связующего с материалом оснастки и эффективность действия разделительных покрытий зависит от поверхностных натяжений этих жидкостей и от поверхностной энергии контактирующих с ними субстратов.