Механизм активации и способы повышения прочности в зоне конденсации влаги бентонитосодержащих формовочных смесей

• Автор: Воронцова, Татьяна Валерьевна
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с.

1.1. Зона конденсации влаги в литейной форме и ее влияние на

образование литейных дефектов

1.1.1. Механизм образования зоны конденсации влаги в литейной

1.1.2. Влияние зоны конденсации влаги на образование литейных

дефектов

1.2. Особенности бентонита как связзгющего в составе формовой

ной смеси

1.3. Механизм формирования прочности формовочной смеси за

счет поверхностных и мостиковых связей.

1.4. Краткая характеристика бентонитов основных месторождений России

1.5. Методы повышения прочности формовочной смеси в зоне

конденсации влаги.
1.5.1. Химическая одностадийная активация.
1.5.2. Механоактивация
1.5.3. Двухстадийная активация
Выводы.
Задачи исследования
Г лава 2. Методика проведения исследования.
2.1. Исследование глинистых связующих и формовочных смесей в
соответствии с требованиями ГОСТ 7 и ГОСТ 9
2.2. Разработка новых методов исследования в соответствии с
задачами работы
2.2.1. Методика определения термостойкости бентонитов на
образцах формовочной смеси.
2.2.2. Методика активации бентонитов
2.3. Математическая обработка результатов экспериментов
Глава 3. Исследование влияния одностадийной активации бентонитов на прочность в зоне конденсации влаги формовочных смесей
с отечественными бентонитами.
3.1. Методика определения растворимого натрия в
бентоните
3.2. Влияние минералогического состава, суммы и состава обменного комплекса бентонитов на прочность формовочной смеси в зоне конденсации влаги.
Глава 4.
4.2.
4.2.2.
4.3.
Анализ механизма одностадийной химической активации
бентонитов.
Выводы.
Исследование механизма двухстадийной активации бентонитов и ее влияние на прочность формовочных смесей в
зоне конденсации влаги.
Влияние фосфатов и комгтексообразующих соединений на
физикомеханические свойства глинистых связующих
Исследование физикохимических параметров двухстадийной
активации бентонитов.
Влияние кислотности среды .
Влияние времени перемешивания бентонита на первой стадии
активации
Влияние последовательности введения активаторов и их
концентрации.
Исследование влияшш состава и свойств комплексообразующих соединений на прочность
формовочной смеси в зоне конденсации влаги.
Исследование процесса изменения состава обменного комплекса при двухстадийной активации бентонитов и его влияния на прочность формовочной смеси в зоне конденсации влаги.
4.5. Механизм формирования прочности формовочной смеси в
зоне конденсации влаги при двухстадийной активации
бентонитов.
Выводы.
Глава 5. Технологические основы применения и производства
активированных бентонитов
5.1. Анализ эффективности активации отечественных бентонитов.
5.2. Разработка оптимального техпроцесса двухстадийной
активации бентонита
5.3. Сравнительные испытания двухстадийно активированного
бентонита при заливке технологических проб.
5.4. Внедрение техпроцесса активации ТарнВарского бентонита
наКЗКГ.
Выводы.
Заключение.
Библиографический список использованной литературы
Приложения.
Приложение 1. Результаты статистической обработки
экспериментальных данных по активации
Приложение 2. Акты об изготовлении опытной партии бентопорошка.
Введение


Месторождения натриевых бентонитов на территории России отсутствуют, а использование импортных природою или искусственно активированных бентонитов чрезвычайно дорого. Таким образом, целью работы является повышение ПЗК формовочных смесей путем оптимальной активации, и обеспечение за счет этого возможности использования отечественных бентонитов в современном литейном производстве. Исследования механизма активации выполнены на образцах бентонитов представительных пробах, полученных от геологических экспедиций, а также на пробах Дашуковского, Черногорского, Греческого, ТарнВарского и других бентонитов, представляющих собой промпродукт, отобранный в действующем производстве. Глава 1. Зона конденсации влаги и ее роль в формировании качества литейных форм и отливок. Зона конденсации влаги и ее влияние на образование литейных дефектов. Механизм образования зоны конденсации влаги в литейной форме. Зона конденсации влаги образуется в сырой форме в процессе заливки в результате теплового воздействия металла на форму 1,2, рис. В процессе заливки поверхностные слои формы быстро высыхают, а испаряющаяся из них влага перемещается в менее прогретые слои формы, где конденсируется, образуя мало прочную зону со значительно повышенной влажностью и температурой около 0С. Особенностью этой зоны является резко выраженная граница. Условно эту зону принято называть зоной конденсации влаги. С увеличением времени воздействия тепла жидкого металла зона конденсации удаляется от поверхности вглубь формы, а температура поверхности формы быстро возрастает. В зоне I под действием высоких температур влага испарилась и процесс переноса тепла осуществляется также, как и в сухой песчаноглинистой форме. На границе зон I и II происходит кипение влаги, пары фильтруются через форму и, конденсируясь, нагревают ее. При этом пара конденсируется столько, сколько необходимо для нагрева материала формы до температуры кипения. В зоне И, нагретой до температуры кипения, влажность повышается, образовавшиеся на стыке зон 1 и И пары воды проходят через зону II, отдавая ей теплоту. Рис. Схема распределения температуры и влажности в форме после заливки металлом 2 1 поле температуры, 2 поле влажности. III зона с температурой ниже 0С. II, до исходной величины ио в конце зоны III . Зону II принято называть зоной конденсации влаги. Образующаяся зона конденсации влаги обуславливает возможность возникновения в отливке ряда дефектов, таких как ужимины, нарушение точности отливки раздутие, разрушение формы при транспортировке залитых форм в опоках без крестовин вываливание отливки. Влияние зоны конденсации влаги на образование литейных дефектов. Расширение формовочных смесей при нагреве сопровождается линейными и объемными изменениями. Свободному расширению поверхностных слоев препятствуют соседние участки формы, и в поверхностной корке возникают сжимающие температурные напряжения. Под воздействием этих напряжений возможно отслоение и разрушение поверхностной корки вдоль зоны конденсации влаги. Заполняющий форму металл воспроизводит нарушения целостности формы, что приводит к возникновению на поверхности отливки дефектов, называемых ужиминами 3 . Для определения усилий, возникающих при образовании ужимин, тонкую корочку поверхностного слоя формы сравнивают с пластиной на упругом основании и для расчета используют методы теории упругости 4 . Например, рассматривается устойчивость сухой корки, имеющей к моменту заливки Т толщину ЬЬ1. С коэффициент ушругости основания. Величина С является постоянной характеристикой смеси и для предотвращения образования ужимин она должна быть в любой момент заливки больше величины РиЛ5. Г. ПЗК и предельной упругой деформации гр. Гп р 1. Е модуль упругости смеси, соответствующий ср. Величина РИ4Ъ увеличивается с начатом заливки и к определенному моменту может достичь величины, превышающей константу свойств смеси 4с, этот момент и является критическим временем образования ужимин. Если максимальная величина РИ4Ъ меньше константы ЛС ниже прямой лС, см. Рис. Изменение величины 1 в процессе зативки металла.