Разработка новых композиционных связующих с применением механоактивированных промышленных отходов для стержневых смесей теплового отверждения

• Автор: Марьин, Игорь Яковлевич
• Шифр специальности: 05.16.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

1. Аналитический обзор.

1.1 Связующие композиции СК, применяемые в литейном производстве ЛП.

1.1.1 Неорганические связующие.

1.1.2 Органические связующие.

1.2 Использование песчаносмоляных смесей ПСС и экология ЛП.

1.3 Примеры составов ПСС, применяемых в ЛП

1.4 Применение промышленных отходов в ЛП

1.5 Цели и задачи исследования

2. Теоретическое обоснование процесса.

2.1 Формирование прочности стержневой смеси.

2.2 Химические процессы отверждения карбамидофурановых смол.

2.3 Смешивание материалов при изготовлении стержневых смесей
2.4 Механическая активация материалов.
Выводы по главе.
3. Методика исследований, материалы и оборудование
ЗЛ Сырье и материалы
3.1.1 Огнеупорный наполнитель.
3.1.2 Смоляное связующее
3.1.3 Отвердитель.
3.1.4 Модифицирующие микродобавки МД
3.2 Описание оборудования.
3.2.1 Оборудование для физикохимических исследований.
3.2.1.1 Гранулометрическое исследование МД
3.2.1.2 Рентгенофлуоресцентный анализ МД
3.2.1.3 Установка для термогравиметрического исследования МД
3.2.1.4 Оборудование для вискозометрических исследований СК.
3.2.1.5 Установка для тензиометрического исследования СК
3.2.2 Смешивающее оборудование
3.2.2А Приготовление МДс применением лопастного смесителя
3.2.2.2 Лабораторный смеситель типа ЬМ.
3.2.3 Установки для активации материалов.
3.2.3.1 Вибрационная дисковая мельница.
3.2.3.2 Планетарная шаровая мельница.
З.2.З.З. Приготовление СК с применением смесителя типа турбула
3.2.4 Оборудование для изучения технологических свойств ПСС
3.2.4.1 Установка для определения текучести ПСС
3.2.4.2 Установка для определения прочности ПСС
3.3 Обработка результатов экспериментов
4. Результаты исследований.
4.1 Физикохимические исследования промышленных отходов
4.1.1 Г ранулометрические исследования МД
4.1.2. Рентгенофлуоресцентные исследования МД
4.1.3 Термогравиметрические исследования МД
4.2 Изучение свойств СК
4.2.1 Изучение вязкости СК.
4.2.2 Тензиометрические исследования СК
4.3 Исследование технологических свойств ПСС.
4.3.1 Результаты испытания ПСС на текучесть
4.3.2 Исследование прочностных показателей ПСС.
4.4 Выводы по главе
5. Опытнопромышленные испытания стержней
Заключение
Приложение А
Приложение Б
Список используемой литературы


В 5, 8 приводится множество классификаций связующих, но основным классификационным признаком связующего является его генезис, т. По данному признаку различают органические и неорганические связующие. Основное отличие органических от неорганических связующих заключается в характере их поведения при высокотемпературном нагреве смеси при сушке, заливке и кристаллизации жидкого металла 5. Неорганические связующие могут претерпевать при нагреве различные химические изменения, не сопровождающиеся выгоранием и завершающиеся переходом в устойчивую форму оксида или соли. Выделение газовой фазы из неорганического связующего при повышенных температурах мало по объему, а посоставу представляет собой водяной пар. Поэтому применение связующих этого класса не ведет к загрязнению воздушной среды цеха продуктами разложения, а также менее опасно с точки зрения поражения отливок дефектами. Методы изготовления стержней отверждением в холодной оснастке основаны на свойстве связующего отверждаться в смесях при нормальной температуре под воздействием твердых, жидких или газообразных реагентовотвердителей или катализаторов. Смеси, имеющие в своем составе твердые или жидкие отвердители или катализаторы, отверждаются без внешнего воздействия и называются самотвердеющими. Процессы твердения, приводящие к прочному связыванию песчинок друг с другом, в этих смесях начинаются сразу после введения связующих. Модели из полуформ и стержни из ящиков могут быть извлечены сразу после достижения смесью прочности, достаточной для выполнения последующих технологических и транспортных операций через минут после заполнения оснастки. Однако для полного завершения процесса отверждения смесям требуется десятки часов. Живучесть и скорость отверждения самотвердеющих смесей, регулируемая подбором вида и количеством катализатора, в зависимости от способа изготовления стержней и их габаритных размеров составляет от нескольких секунд до минут . В качестве жидких катализаторов часто используются ортофосфорная кислота, бензолсульфокислота БСК, паратолуолсульфокислота ПТСК, которые не вступают в реакцию, но оказывают влияние на реакционной среды. Следует отметить возникающую в результате этого зависимость прочности стержня от испарения образующейся воды во внутренних его слоях, особенно при высокой относительной влажности воздуха . В процессе прогрева стержня на первом этапе смолы газифицируются с образованием паров воды и мономеров, а на последующем происходит их термодеструкция, т. В качестве смол в данном процессе используются карбамидные КФЖ, карбамидофурановые БС, фенольные РСФ, СФЖ, фенолофурановые ФФ, карбамидофенолофурановые КФФЛ и полифураиовые ПФС смолы. Смеси, отверждаемые газовыми реагентами, которые вводятся в смесь после уплотнения в опоках или стержневых ящиках, в отличие от самотвердеющих, имеют неограниченную живучесть . В качестве катализаторов применяются газы С и БОг или жидкости, такие как метилфорформиат или амины, имеющие температуру кипения и легко переходящие в парообразное состояние . Вследствие этого стержневые машины должны оборудоваться высокоточными устройствами для приготовления газовых смесей, а также подогревом газопроводящей системы и песка для предотвращения конденсации газового катализатора, что усложняет конструкцию и эксплуатацию оборудования. Однако не лишены и недостатков. Например, при технологии СОгЬохатт большое внимание должно уделяться технологической дисциплине в отношении осушивания воздуха, а также качеству песка по влагосодержанию. Стержни, изготовленные по данной технологии, могут разупрочняться при хранении во влажном воздухе, трудно выбиваются из алюминиевых отливок, приводят к появлению просечек, ситовидной пористости на чугунных отливках. Органические связующие с отверждением в нагреваемой оснастке Изготовление стержней с отверждением в нагретой оснастке является одним из самых основных способов в СНГ, позволяющим производить отверждение до нескольких минут . Смеси, отверждаемые в нагретой оснастке, содержат следующие основные компоненты огнеупорную основу, связующее, твердеющее при тепловой обработке, катализатор отверждения, и различные добавки.