Электроимпульсная и ультразвуковая обработка формовочных материалов и смесей в точном литье

• Автор: Ивочкина, Ольга Викторовна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 219 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Состояние вопроса, цель и задачи исследований

1.1 Анализ применяемых в точном литье материалов и процессов

1.2 Существующие способы физикохимической обработки формовочных материалов и смесей

1.3 Цель и задачи исследования

2 Исследование воздействия электроимпульсной обработки на структуру и свойства связующих, процессы их подготовки

2.1 Наносекундные электромагнитные импульсы, их особенности и

техника генерирования

2.2 Влияние наносекундных электромагнитных импульсов на структуру и свойства гидролизованного раствора этилсиликата.

2.3 Закономерности воздействия НЭМИ на процессы гидролиза и поликонденсации ГРЭТС

2.3.1 Влияние НЭМИ на скорость гидролиза этилсиликата и свойства
2.3.2 Регулирование поликонденсационных процессов при электроимпульсной подготовке ГРЭТС.
2.3.3 Влияние активации НЭМИ гидролиза ЭТС с солями алюминия на
муллитообразование связующего при нагреве
2.3.4 Разработка способа электроимпульсной подготовки ЭТС связующего с улучшенным комплексом свойств
2.4 Воздействие НЭМИ на структуру и свойства жидкого стекла
2.5 Закономерности кинетики электродиализа жидкого стекла в поле
2.5.1 Электроимиульсная активация .электродиализа ЖС
2.5.2 Модель кинетики электродиализа ЖС при воздействии НЭМИ
2.5.3 Разработка электроимпульснодиализного способа подготовки
жидкостекольного связующего с заданным комплексом свойств.
Выводы.
3 Регулирование в ультразвуковом поле формообразования из гипсовых
смесей.
3.1 Закономерности ультразвуковой обработки металлофосфатного за
творителя и гипсовых смесей
3.1.1 Влияние ультразвуковой обработки металлофосфатного затвори
теля на свойства смесей и форм.
3.1.2 Закономерности ультразвуковой обработки гипсовых смесей
3.1.3 Механизм формообразования из гипсовых смесей в ультразвуковом иоле
3.2 Исследование процесса дегазации самотвердеющих суспензий в
ультразвуковом поле.
3.2.1 Методика исследований
3.2.2 Экспериментальные исследования ультразвуковой дегазации гипсовых смесей.
3.2.3 Закономерности изменения вязкости самотвердеющих смесей в
УЗ поле
3.2.4 Влияние ультразвука на процесс роста газовых включений в са
мотвердеющей суспензии
3.3 Модель ультразвуковой дегазации самотвердеющих формовочных смесей
3.3.1 Постановка задачи и теоретические предпосылки к е решению
3.3.2 Разработка математической модели ультразвуковой дегазации самотвердеющих смесей.
3.3.3 Оценка адекватности математической модели результатам экспериментов.
3.4 Вакуумноультразвуковая дегазация самотвердеющих формовочных смесей
3.5 Барботажноультразвуковая обработка самотвердеющих гипсовых смесей
Выводы
4 Опытнопромышленные испытания и освоение разработанных технологий.Д.
4.1 Электроимпульсный способ подготовки этилсиликатного связующего
4.2 Электроимпульснодиализный способ подготовки жидкостекольного связующего.
4.3 Вакуумноультразвуковая технология приготовления форм в художественном литье
4.4 Барботажноультразвуковая обработка суспензий в литье машиностроительных заготовок из цветных сплавов.
4.5 Техникоэкономические показатели эффективности разработанных технологий
Основные выводы
Литература


Применение НЭМИ в процессах активации формовочных материалов не оказывает отрицательного влияния на человека, поскольку происходит образование локальных полей высокой напряжнности вблизи излучателя . Локальность действия требует необходимости постоянного перемешивания обрабатываемого раствора. Согласно литературным данным , при электроимпульсной активации происходит радиолиз веществ с образованием ионов, радикалов и новых веществ, ускорение химических реакций, ионизация коллоидных частиц и перестройка их мицеллярной структуры. Учитывая это, представляется эффективным использовать НЭМИ в процессах подготовки связующих на основе коллоидного кремнезма при гидролизе ЭТС без органических растворителей и электродиализе жидкого стекла. Таким образом, изучение закономерностей воздействия мощных ультразвуковых и электроимпульсных полей на структуру и свойства формовочных материалов и разработка на этой основе новых способов подготовки связующих материалов и изготовления гипсовых форм для повышения качества крупногабаритного сложнопрофильного и тонкорельефного литья является актуальной задачей современного литейного производства. Проведнный анализ литературных данных показал, что существующие способы подготовки ГРЭТС без органических растворителей, жидкостекольного связующего, металлофосфатного затворителя гипсовых формовочных масс и технологии изготовления монолитных гипсовых форм в литье по выплавляемым и резиновым вытяжным моделям не обеспечивают получения качественных форм для производства крупногабаритных сложнопрофильных, тонкорельефных отливок. В связи с этим, настоящая диссертационная работа имела целью установить закономерности воздействия мощных электроимпульсных и ультразвуковых полей на структуру, свойства формовочных материалов, смесей и на их основании разработать эффективные способы подготовки связующих и технологии изготовления форм в точном литье чрных и цветных металлов. В настоящее время Россия занимает лидирующее положение, обладая уникальной технологией создания генераторов мощных электромагнитных импульсов. НЭМИ. Нр,Ц го Ар, 1 , Мо
2. V Яр р7 V объем излучателя. Пр,0 Ер,хНр,0 ,
где П вектор Пойнтинга. Тогда энергия излучения всего импульса длительностью т
где 8 поверхность, которая ограничивает импульсный объм п нормаль к поверхности Э. Измерения, проведнные с помощью осциллографа С7 ВЧ осциллограф с полосой до 5 ГГц, позволили установить параметры и форму импульса рисунок 2. Таким образом, НЭМИ не имеют высокочастотного заполнения, т. При этом длительность импульса по половине амплитуды составляет 0,5 не, максимальное значение амплитуды достигает 8 кВ и зависит от характеристик излучателя. Используя понятие эквивалентного прямоугольного импульса, приблизительную мощность одного импульса можно рассчитать по формуле
Ху ,Вт, 2. В Я рабочая нагрузка, Ом. Напряжнность электрического поля Е вибраторного излучателя длиной 0, м на расстоянии от него МО м составляет Вм на расстоянии Ым 6 Вм. Как уже было отмечено, характерной особенностью НЭМИ является использование однополярных импульсов тока. Это приводит к отсутствию осциллирующих колебаний в излучаемом поле. Следствием чего является наличие пространственновременного направленного действия силы за время одного импульса. Применение высоковольтных наносекундных импульсов достаточно обширно в настоящее время и постоянно расширяется вместе с развитием и удешевлением аппаратуры их формирования. Основные параметры импульса максимально возможная амплитуда, фронт, частота повторения определяются, главным образом, свойствами применяемых ключей. Форма импульса связана с типом накопителя энергии и паразитными реактивными параметрами ключей . По данным , одной из оптимальных является схема формирователя импульсов с обратным ключом в виде насыщающейся индуктивности рисунок 2. Характеристики генераторов однополярных импульсов, изготавливаемых промышлешюстыо в настоящее время, приведены в таблице 2. По данным работ , генерируемой энергии достаточно для изменения физикохимических свойств веществ.