Разработка и исследование процесса сушки керамических оболочковых форм в условиях объемно-напряженного состояния

• Автор: Редькин, Иван Александрович
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1 Общие характеристики метода литья по выплавляемым моделям

1.2 Керамические оболочковые формы для ЛВМ

1.2.1 Модельные составы.

1.2.2 Огнеупорные материалы

1.2.3 Связующие .

1.2.4 Растворители

1.2.5 Обеспечение оптимального качества оболочковых форм

1.3 Сушка керамических оболочковых форм.

1.3.1 Общие процессы операции сушки.

1.3.2 Особенности сушки оболочковых форм для ЛВМ на основе ЭТС .
1.3.3 Особенности сушки оболочковых форм для ЛВМ на основе кремнезоля Армосил
1.4 Классификация сушильных устройств КОФ в ЛВМ.
1.5 Статика процессов конвективной сушки
1.5.1 Параметры и диаграмма состояния влажного воздуха
1.5.2 Материальные и тепловые балансы конвективной сушки
1.5.3 Основной вариант использования сушильного агента
1.5.4 Равновесное влагосодержание.
1.6 Кинетика процессов сушки
1.6.1 Внутренний перенос влаги и теплоты
1.6.2 Внешний тепломассообмен.
1.6.3 Экспериментальная кинетика сушки
1.6.4 Расчеты кинетики процессов в сушильных аппаратах
1.7 Конструктивные особенности установок обсыпки блоков зернистым огнеупором
ГЛАВА 2. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ПРОЦЕССА СУШКИ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ В УСОНС
2.1 Анализ процесса формирования слоя КОФ формирование первого слоя.
2.2 Анализ объемнонапряженного состояния.
2.3 Анализ особенностей сушки КОФ в УСОНС.
2.3.1 Анализ параметров сушильного агента.
2.3.2 Анализ материального и теплового баланса сушки в УСОНС
2.3.3 Особенности кинетики сушки КОФ в УСОНС
Выводы
ГЛАВА 3. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБОЛОЧКОВЫХ ФОРМ В УСЛОВИЯХ ОБЪЕМНОНАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ
3.1 Исследуемые материалы.
3.2 Разработка опытной установки сушки керамических оболочковых форм в условиях объемнонапряженного состояния УСОНС.
3.2.1 Общая конструкция и принцип работы
3.2.2 Выбор компрессора.
3.3 Методики измерения
3.3.1 Методика измерения продолжительности сушки КОФ
3.3.2 Методика измерения температуры сушильного агента
3.3.3 Методика измерения давления сушильного агента.
3.3.4 Методика измерения расхода сушильного агента
3.3.5 Методика измерения относительной влажности сушильного агента .
3.3.6 Методика измерения предела прочности КОФ при статическом изгибе.1Л.
3.3.7 Методика измерения газопроницаемости КОФ.
3.3.8 Методика измерения теплоаккумулирующей способности КОФ.
3.3.9 Методика определения открытой пористости контактной поверхности КОФ.
3.3. Лабораторная установка конвективной сушки КОФ.
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ КОФ В УСОНС.
4.1 Исследование кинетики сушки КОФ в УСОНС.
4.2 Исследование изменения параметров СА в ходе сушки в УСОНС
4.3 Исследование эффективности процесса сушки КОФ в УСОНС
4.4 Исследование влияния способа сушки на свойства КОФ
4.5. Выводы
ГЛАВА 5 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕ1ИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ
5.1. Прикладная программа УСОНС.
5.2 Изготовление керамических оболочковых форм и опытных отливок на ООО Литейщик.
5.3 Изготовление отливок кольцо уплотнительное в лаборатории кафедры МЛС ГОУ ВПО РГАТА им. П. А. Соловьева
5.4 Применение результатов работы в учебном процессе
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОШШКОВ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


ЛВМ процесс, состоящий из ряда длительных операций, определяющих его производительность, таких, как послойное формирование и сушка слоев оболочковой формы на модели, прокаливание формы . Типовая схема процесса изготовления отливки представлена на рис. Метод ЛВМ имеет повышенную трудоемкость и длительный цикл производства. Рис. Схема процесса изготовления отливок методом ЛВМ. Для формирования оболочковой формы на поверхности блока моделей используют следующие материалы зернистые огнеупоры применяются в качестве наполнителя суспензии, обсыпки и опорного материала, связующие, растворители и добавки. В технологии ЛВМ для получения моделей отливок и литииковопитающих систем, необходимых для изготовления керамических оболочковых форм, применяется большое число модельных составов 7 , , , . От модельного состава зависят точность, качество и себестоимость отливки, трудоемкость процесса се изготовления 8, , . Отметим, что минимальным значением теплостойкости обладает состав В2 ,5 С, а минимальным пределом прочности при изгибе ПС 1,8. МПа. В производстве отливок методом ЛВМ в качестве наполнителей огнеупорных суспензий и материалов обсыпки применяется широкий спектр огнеупорных материалов 8, . Основные свойства некоторых огнеупорных материалов приведены в таблице 1. К огнеупорным материалам предъявляются следующие требования высокая огнеупорность не ниже С, низкий коэффициент термического линейного расширения ТЛРК, отсутствие полиморфных превращений при нагревании и охлаждении, химическая стойкость при нагревании 8. Огнеупорные материалы различаются по размерам зерен. В суспензию в качестве наполнителя вводят мелкозернистые огнеупоры размер фракций 0,. Таблица 1. Для обсыпки применяют зернистые огнеупоры фракций 0,2. В качестве опорного материала применяют огнеупоры более крупных фракций крошку размером зерен 1. Одними из наиболее распространенных огнеупоров являются искусственный кварц, плавленый кварц, электрокорунд и циркон. Для изготовления КОФ используют связующие, которые в результате химических и физических процессов при сушке слоев и прокаливании оболочки превращаются в пленки огнеупорных оксидов, прочно соединяющие зерна формовочного материала 3, 8, , . Эти пленки не должны образовывать с материалом основы легкоплавких эвтектик и разупрочняться при прокаливании, а также заливке КОФ. Желательно, чтобы после затвердевания отливок такое разупрочнение наступало самопроизвольно либо при воздействии легкодоступных средств например, горячей воды, пара, вибрации. Связующие должны быть пригодны для длительного хранения и не содержать токсичных веществ, а также продуктов, способных к самовозгоранию. В настоящее время самыми распространенными связующими для КОФ являются этилсиликатные связующие ЭТС , , и водные растворы кремнезолей . Наряду с отечественными кремпезолями АРМОСИЛ, Сиалит в промышленности также применяются импортные марки Ьис1ох, Яетазо, БуФп. Свойства некоторых связующих материалов приведены в таблице 1. Таблица 1. Не образуют пригара с металлом. При приготовлении связующих из этилсиликата применяют органические растворители , 8, . Наиболее широко используют этиловый спирт, ацетон, изопропиловый спирт. Эти растворители относятся к легкоиспаряющимся и огнеопасным веществам, что требует соблюдения норм техники безопасности. Органические растворители, как правило, содержат воду, которую необходимо учитывать при расчетах состава суспензий табл. ЛВМ имеет место в основном на стадиях изготовления КОФ, удаления моделей из КОФ, термообработке КОФ, заливке КОФ расплавом металла и обусловливается деформационными процессами, протекающими вследствие технологических особенностей производства и свойств используемых материалов. КОФ на основе кремнезол ей и этилсиликатных связующих рис. Таблица 1. Технический ацетон СзН ,5 0. Общая продолжительность 8 мин. Рис. Технологический процесс изготовления четырехслойной КОФ на основе кремнезол ей на примере связующего Армосил , . Как видно из схем, представленных на рис. В случае крем незол ей необходим поиск и отработка новых эффективных способов сушки.