Процессы нейтрализации продуктов термодеструкции пенополистирола при литье по газифицируемым моделям в фильтр-форме из СВС-материала

• Автор: Фомин, Павел Юрьевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Состояние вопроса защиты атмосферы от промышленных загрязнений в литейном производстве

1.1. Рекуперация органических веществ.

1.2. Очистка газов от твердых частиц.

1.3.Типы конструкций фильтров для очистки газов от твердых частиц

1.4. Цели и задачи исследования

Глава.2. Оценка действующих напряжений в пористых цилиндрических фильтрах.

2.1. Оценка напряжений в СВС фильтрах генерируемых механическим воздействием.

2.2. Механические напряжения тепловой природы в изделиях из СВСматериалов.

Ф 2.3.Назначение требований к физикомеханическим характеристикам изделий из СВСматериала.
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Методики проведения экспериментальных исследований. Экспериментальные установки для определения эффективности нейтрализации продуктов термодеструкции пенополистироловой модели
3.1. Программа и методики проведения экспериментальных исследований.
3.2. Установка и методика для определения состава продуктов термодеструкции и кинетики газовыделения
3.3. Экспериментальные установки и методики для определения технологических характеристик СВС материала и исходных компонентов
3.3.1. Результаты определение гранулометрического состава
3.3.2. Методика определения проницаемости СВСматериала
3.3.3. Исследование механических свойств пористых проницаемых материалов
3.3.3.1. Исследование прочности материала на ударный изгиб.
3.3.3.2. Исследование прочности материалов на радиальное сжатие
3.3.3.3. Исследование прочности материала на осевое сжатие.
3.3.4. Исследование высокотемпературного окисления.
3.4. Оценка эффективности применения фильтра из СВСматериала для нейтрализации продуктов термодеструкции пенополистироловой модели
3.4.1. Технологическая схема получения СВСматериала.
3.4.2. Расчет оптимальной толщины сухого наполнителя.
3.4.3. Определение эффективности конденсации паровой фазы продуктов термодеструкции пенополистирола
1 3.4.4. Оценка эффективности очистки газовой фазы продуктов термодеструкции от частиц пироуглерода СВСматериалом.
3.4.5. Оценка эффективности нейтрализации газовой фазы.
3.4.6. Исследование влияния газопроницаемости СВСэлемента на газовый режим формы
3.4.7. Изменение величины зазора в зависимости от количества циклов СВСэлемента.
3.5. Выводы по главе 3.
4. Результаты экспериментальной оценки эффективности применения пористых проницаемых элементов из СВС материала для нейтрализации
продуктов термодеструкции пенополистирола
4.1. Результаты определения состава продуктов термодеструкции пенополистирола
4.2. Исследование технологических характеристик СВСматериала
4.2.1. Результаты определения пористости СВСматериала.
4.2.2. Оценка влияния гранулометрического состава на размер пор СВС
материала.
4.2.3. Исследование влияния концентрации окалины стали на механическую прочность
4.2.4. Результаты определения газопроницаемости.
4.2.5. Исследование механических свойств пористых проницаемых материалов
4.2.5.1. Исследование прочности материала на ударный изгиб
4.2.5.2. Исследование прочности материалов на радиальное сжатие
4.2.5.3. Исследование прочности материала на осевое сжатие
4.2.6. Исследование процессов высокотемпературного окисления СВС материала.
4.3. Оценка эффективности очистки продуктов термодеструкции пенополистирола.
4.3.1. Расчет температурного поля в стенке формы
4.3.2. Результаты оценки эффективности конденсации паровой фазы продуктов термодеструкции модели.
4.3.3. Исследование влияния 1азопроницаемости СВСэлемента на газовый режим формы.
4.3.4. Результаты исследования эффективности очистки газовой фазы продуктов термодеструкции пенополистирола от частиц пироуглерода
4.3.4.1. Определение распределения частиц пироуглерода по размерам
4.3.4.2. Определение влияния толщины стенки, пористости и извилистости пористого элемента из СВС материала на качество очистки.
4.3.4. Оценка эффективности нейтрализации газовой фазы продуктов термодеструкции пенополистирола
4.4. Выводы по главе
5. Применение СВСматериалов в литейном производстве
Общие выводы.
Литература


Развитие и внедрение в производственный цикл машиностроения литья по газифицируемым моделям ЛГМ обусловлено высокими техникоэкономическими показателями снижение трудозатрат, в , на зачистку отливок до , на формовку до , на изготовление стержней до 0, а также до увеличивается точность отливок, на снижается масса на уменьшается кап. По мнению американских специалистов, ЛГМ является одним из перспективных современных способов литья, удовлетворяющих потребности крупносерийного производства в отливках высокой точности. Производство изделий таким способом предполагает разложение пенополистироловой модели потоками жидкого металла в форме с образованием повышенного объема токсичных газов и паровой смеси изопентан, бензол, толуол, этилбензол, стирол, а также Н2, 2, СО угарный газ, СИ метан, С2Н. Интенсивность протекания реакций разложения углеводородов на зеркале металла и в форме и количество реагирующих с металлом конечных продуктов весьма высоки вследствие непрерывной их генерации при разложении модели в процессе заполнения формы. Таким образом, высокий экономический эффект ЛГМ перекрывается необходимостью в дорогостоящем оборудовании для улавливания, конденсации и нейтрализации продуктов разложения пенополистироловой модели. Решением этой проблемы и альтернативой дорогостоящему оборудованию является использование фильтрформы изготовленной из СВСматериала. Подчеркивая актуальность разработки и применения СВС материала в процессах очистки при ЛГМ добавлю, что работа выполнена в рамках программы Экология СО РАН, региональной научнотехнической программы Алтай и по Гранту. Цель работы Разработать фильтрформу для литья по газифицируемым моделям и исследовать процессы нейтрализации продуктов термодеструкции пенополистирола. СВС материала до регенерации. Установлена способность пористого материала, полученного СВСпроцессом в системе Ре2Оз вЮ2 А1, к нейтрализации продуктов термодеструкции пенополистирола, что позволяет совместить форму для литья по газифицируемым моделям и фильтр на основе этого материала. СВСфильтра. Установлено, что добавки Ре в шихту СВС системы Ре2Оз БЮг А1 позволяют повысить механические свойства фильтрформы за счет выведения вредных примесей в шлак. Так, при добавлении от 1 до 3 Ре в шихту апрочность на осевое сжатие увеличивается с ,6 до . МПа бпрочность на радиальное сжатие увеличивается с ,6 до . МПа впрочность на ударную вязкость возрастает с 0. При введении 1 ЫаР в шихту СВС системы 1 А1 прочность фильтра возрастает до 3 раз. В процессе синтеза системы 1 А1 3, протекающего в адиабатических условиях, наблюдается эффект обратного фронта волны горения. Разработана конструкция литейной формы с фильтроэлементом из СВСматериала, которая обеспечивает нейтрализацию продуктов термодеструкции пенополистирола при ЛГМ, позволяя соблюдать санитарногигиенические условия труда в соответствии с ГОСТ. Интенсивность каталитического дожигания увеличивается за счет тепла выделяемого заливаемым металлом. Разработан состав шихт для изготовления пористого проницаемого СВС материала, который обеспечивает необходимые физикомеханические свойства фильтрформе, улавливание продуктов термодеструкции пенополистирола при литье по газифицируемым моделям и каталитическое дожигание на поверхностях пор фильтров. Внедрена фильтрформа в цикл литейного производства, что позволяет существенно сократить капиталовложения на ед. Разработанная конструкция литейной формы с фильтроэлементом из СВС материала для литья по газифицируемым моделям используется в ПО ФГУП Алмаз и в ОАО АлтайДизель. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных конференциях по СВС материалам в , и годах и международных научно практических конференциях, посвященных проблемам и перспективам развития литейного, сварочного и кузнечноштамповочного производств в , , и годах, в городах Москва, Томск, Новосибирск, Барнаул. Основные положения диссертации опубликованы в 8 работах. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и списка литературы. Она содержит 3 страницы основного текста, рисунков, таблиц и 4 наименования литературы.