Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы

Создание технологии литья по ледяным моделям преследует цель получения экологически чистого производства. Разработанные способы состоят в том, что после таяния модели в песчаной форме получают полость и заливаемый расплавленный металл контактирует с увлажненным песком или связанной оболочкой. Анализ...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Металл и литье Украины
Дата:	2010
Автор:	Дорошенко, В.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2010
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49955
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы / В.С. Дорошенко // Металл и литье Украины. — 2010. — № 12. — С. 17-26. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-49955
record_format	dspace
spelling	Дорошенко, В.С. 2013-10-01T00:48:27Z 2013-10-01T00:48:27Z 2010 Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы / В.С. Дорошенко // Металл и литье Украины. — 2010. — № 12. — С. 17-26. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2077-1304 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49955 621.744 Создание технологии литья по ледяным моделям преследует цель получения экологически чистого производства. Разработанные способы состоят в том, что после таяния модели в песчаной форме получают полость и заливаемый расплавленный металл контактирует с увлажненным песком или связанной оболочкой. Анализ вариантов изготовления песчаных форм по таким моделям показывает значительные возможности сочетания криотехнологии с традиционными видами формовки. Створення технології лиття за крижаними моделями має на меті одержання екологічно чистого виробництва, коли після розтавання моделі в піщаній формі отримують порожнину і заливають розплавлений метал, що контактує зі зволоженим піском або зв’язаною оболонкою. Аналіз варіантів виготовлення піщаних форм за такими моделями показує значні можливості поєднання кріотехнології з традиційними видами формування. Creation of casting technology for the ice pattern aims for environmentally friendly production, when after ice pattern melting in the sand mold the cavity is filled with received molten metal, that contacts with wet sand or related cover. Analysis of versions for making sand molds for this pattern shows considerable potention for combination of cryotechnology with traditional molding. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Металл и литье Украины Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы Багатоваріантність використання крижаних моделей при литті в піщані форми Multivariancy of ice patterns usage for sand casting Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы
spellingShingle	Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы Дорошенко, В.С.
title_short	Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы
title_full	Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы
title_fullStr	Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы
title_full_unstemmed	Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы
title_sort	многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы
author	Дорошенко, В.С.
author_facet	Дорошенко, В.С.
publishDate	2010
language	Russian
container_title	Металл и литье Украины
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
format	Article
title_alt	Багатоваріантність використання крижаних моделей при литті в піщані форми Multivariancy of ice patterns usage for sand casting
description	Создание технологии литья по ледяным моделям преследует цель получения экологически чистого производства. Разработанные способы состоят в том, что после таяния модели в песчаной форме получают полость и заливаемый расплавленный металл контактирует с увлажненным песком или связанной оболочкой. Анализ вариантов изготовления песчаных форм по таким моделям показывает значительные возможности сочетания криотехнологии с традиционными видами формовки. Створення технології лиття за крижаними моделями має на меті одержання екологічно чистого виробництва, коли після розтавання моделі в піщаній формі отримують порожнину і заливають розплавлений метал, що контактує зі зволоженим піском або зв’язаною оболонкою. Аналіз варіантів виготовлення піщаних форм за такими моделями показує значні можливості поєднання кріотехнології з традиційними видами формування. Creation of casting technology for the ice pattern aims for environmentally friendly production, when after ice pattern melting in the sand mold the cavity is filled with received molten metal, that contacts with wet sand or related cover. Analysis of versions for making sand molds for this pattern shows considerable potention for combination of cryotechnology with traditional molding.
issn	2077-1304
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/49955
citation_txt	Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы / В.С. Дорошенко // Металл и литье Украины. — 2010. — № 12. — С. 17-26. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT dorošenkovs mnogovariantnostʹispolʹzovaniâledânyhmodeleiprilitʹevpesčanyeformy AT dorošenkovs bagatovaríantnístʹvikoristannâkrižanihmodeleiprilittívpíŝaníformi AT dorošenkovs multivariancyoficepatternsusageforsandcasting
first_indexed	2025-11-24T15:57:58Z
last_indexed	2025-11-24T15:57:58Z
_version_	1850849699960979456
fulltext	1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’20101� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 iron ladle, slag basicity, resulphurization, desulphurization of cast ironKeywords Zborshchik A., Anishchenko N., Stets V., Galinkov D., Vityaz A., Vaskevich M., Avtyuhovich I. The influence of ladle slag basicity on changing of sulphur content in hot metal in the ladles The low slag basicity in iron ladles of Ukrainian metallurgical plants can be the reason of metal resulphurization during filling and transportation of ladles. The basicity of ladle slag should be at least 1,0 to prevent hot metal resulphurization in ladles. The rise of slag basicity up to 1,1-1,2 and more creates conditions for hot metal desulphurization during filling and transportation of ladles and for reducing of metal resulphurization intensity after deep hot metal desulphurization with magnesium. Summary Поступила 23��09��10 УДК 621.744 В. С. Дорошенко Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы Создание технологии литья по ледяным моделям преследует цель получения экологически чистого производства. Разработанные способы состоят в том, что после таяния модели в песчаной форме получают полость и заливаемый расплавленный металл контактирует с увлажненным песком или связанной оболочкой. Анализ вариантов изготовления песчаных форм по таким моделям показывает значительные возможности сочетания криотехнологии с традиционными видами формовки. Т енденция увеличения количества литейных це- хов и участков литья по выплавляемым (ЛВМ, investment casting / lost wax process) и газифи- цируемым моделям (ЛГМ, lost foam casting) под- тверждает спрос промышленности прежде всего в точных видах литья (near-net-shape castings)�� Миро- вая практика свидетельствует о постоянном росте производства отливок процессом ЛГМ, которое пре- высило 1 млн т/год�� По темпам роста ЛВМ опережает другие способы; в одной КНР число участков точного литья превышает 1,5 тыс�� Ужесточение нормативов в соответствии с европейским законом о химком- понентах и их выбросах влияет на выбор литейной технологии�� За выброс 1 т литейных отходов в Евро- пе придется платить ~ € 200, а за отходы с отклоне- нием от нормы по содержанию вредных компонен- тов – еще дороже�� Вместе с тем, в ФТИМС НАН Украины (отдел формообразования под руководством профессора О�� И�� Шинского) в результате исследований, кон- структорских и технологических разработок в тече- ние ряда десятилетий созданы и совершенствуются Ключевые слова: песчаная форма, лед, криотехнология, ледяные модели, формовка, оболочковая форма разновидности и технические режимы ЛГМ, новиз- на которых и лидирующие позиции института под- тверждены почти сотней патентов�� Для новых и реконструируемых цехов ЛГМ поставляется отече- ственное оборудование производительностью 100- 5000 т/год отливок из черных и цветных сплавов�� ЛГМ, заимствуя достижения вакуумной формовки и технологии самотвердеющих смесей, имеет практи- ку получения отливок массой от 0,1 кг до несколь- ких тонн, успешно конкурируя и покрывая область использования всех видов песчаной формовки (хотя указанные технологии по традиции относят к спец- видам литья)�� В институте в настоящее время проводится ряд исследований по созданию концептуально связан- ного с ЛГМ (использующего те же пресс-формы для получения моделей и формовочную оснастку) нового экологически чистого способа производ- ства металлоотливок по одноразовым моделям изо льда как конструктивного или матричного материала с добавками или примесями (freeze cast process)�� 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’20101� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 Целью настоящей статьи является рассмотре- ние различных способов получения песчаных форм по ледяным одноразовым моделям, новизна кото- рых состоит в том, что продукты таяния модели мо- гут частично или полностью впитываться в поровое пространство сухого песка формы [1, 2]�� При опро- бовании этих способов формовки и разработке их до опытно-промышленного уровня исследователи столкнулись с множеством разноплановых явлений, практически не рассмотренных в теории литейных процессов, мало применяемых в технологии песча- ной формы и подлежащих исследованию и исполь- зованию�� Обширные знания о влаге и воде как «главной» жидкости планеты накоплены многими дисциплина- ми�� При вовлечении их в технологию литья по ледя- ным моделям применимы научные основы гидроме- ханики, подземной гидравлики, механики сплошных (гетерогенных, пористых и сыпучих) сред, гляциоло- гии и др�� Методы физической (коллоидной) химии и поверхностных явлений, включая описание законо- мерностей сорбции при пропитке дисперсных сред, каким является формовочный материал, позволят регулировать импрегнацию продуктов плавления модели в материал литейной формы под воздей- ствием перепадов давления, температуры и кон- центрации�� Методы термодинамики (в т�� ч�� неравно- весных процессов) путем составления тепловых и материальных балансов с учетом фазовых измене- ний материалов позволят создать математические модели процессов [3]�� В природе такой многовариантности соединений материалов с другими жидкостями, как с водой, по- жалуй, не найдется�� Влага в материале может нахо- диться в пяти видах (по П�� А�� Ребиндеру): химически, адсорбционно, капиллярно, осмотически связанная и свободная вода, удерживаемая в дисперсной структуре и захваченная телом механически�� Для большинства формовочных материалов два вида влаги – адсорбционная и капиллярная – являют- ся основными�� В арсенале современных представ- лений насчитывается до девяти видов льда, хотя бытует ошибочное мнение о том, что лед – самое простое и понятное из веществ�� Перенос влаги (массы) в формовочном материале вследствие наличия неоднородности полей (температурного и давления) носит градиентный характер, описыва- емый уравнением Фика: j = −DgradC, где коэффи- циент D имеет значение суммарной массопровод- ности реального капиллярно-пористого материала, С – массосодержание рассматриваемого компо- нента (вода, лед, пар) в порах материала литейной формы [4]�� В вакуумируемой литейной форме, чаще всего используемой для литья по ледяным моделям, яв- ление теплопереноса сочетается с температурными изменениями при фазовых превращениях влаги, что взаимосвязано с массопереносом, а также услож- няется влиянием поля давления на этот процесс�� Процессам замораживания и таяния такой модели свойственны объемные изменения материала, а операции нанесения сухих облицовок или присыпок на модель неизбежно сопровождаются увлажне- нием этих модельных покрытий путем их охлаж- дения при контакте со льдом модели ниже темпера- туры точки росы окружающего воздуха и конденса- ции из него влаги [5]�� Математическое описание нестационарного процесса теплопереноса в песке литейной формы с учетом фазовых превращений влаги обычно связано с получением аналитиче- ских решений ряда краевых задач тепло- и мас- сопереноса при произвольных начальных распре- делениях потенциалов переноса от источников теплоты и массы на поверхности (или в объеме) литейной формы�� При этом важно избегать гро- моздкости изложения, чтобы за буквами формул не потерять физический смысл, а решения не по- лучить сложными в физическом понимании и ин- женерном обращении для технолога-литейщика�� Оценивая постепенное развитие ледяных техно- логий как один из шагов в завтрашний день промыш- ленного производства с новым уровнем экологи- ческой культуры, отметим, что бум криотехнологий, по нашему убеждению, еще только предвидится по сравнению с сегодняшним вниманием к нано- технологиям (последний термин впервые введен в научный оборот в 1974 г��)�� Еще в начале прошло- го века польский геофизик А�� Б�� Добровольский в своей монографии «Естественная история льда» (пожалуй, единственной в мире такого рода публи- кации) предложил называть криологией [6] отрасль науки, изучающей лед во всех видах и проявле- ниях�� Термин «криотехнология» распространен пока лишь среди медиков, пищевиков и создателей холо- дильной техники�� Сам же лед как материал для из- готовления промышленных конструкций еще не на- шел широкого применения�� Вовлечение криологии и упомянутого массива междисциплинарных знаний в литейное производство как технологического ис- пользования науки в качестве производительного ресурса неизбежно даст высокотехнологичные спо- собы получения отливок�� Это будет отечествен- ный вклад в решение эко- и ресурсосберегающей проблематики в той области промышленности, где отечественная научная школа обладает запатенто- ванными приоритетами новизны, о чем свидетель- ствуют нижеприведенные примеры способов фор- мовки�� В ФТИМС разработка технологии получения пес- чаной формы по ледяной модели ведется в таком направлении, когда для формовки применяют сухой несвязанный песок аналогично вакуумно-пленоч- ной формовке (ВПФ, V-process)�� Это, прежде всего, обосновано экологическими причинами, поскольку традиционно наличие связующего в отработанном удаляемом в отвал песке и термодеструкция это- го связующего с выделением газов дают основные загрязнения по вине формы�� Кроме того, наличие связующего повышает стоимость формы, усложняет уплотнение формовочного материала и его регене- рацию�� ВПФ обычно связана с нанесением синтетиче- ской пленки на модель�� Для такой формовки пре- имущественно в неразъемной форме разработан 1� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’20101� 1�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 способ облицовки пленкой модели при помощи дей- ствия воздушного давления на пленку�� Это давле- ние используют в двух вариантах – пониженном или повышенном относительно атмосферного�� Его под- держивают лишь короткий период в процессе опе- рации наложения пленки в виде мешка, внутрь которого помещают модель с последующим запаи- ванием (сварочным швом) при герметичной упаков- ке модели�� Под действием остаточного разрежения в мешке пленка плотно облегает модель и исклю- чает контакт модели с воздухом цеха, в том числе при длительном складировании ледяной модели в камере холодильника�� Это сохраняет качество мо- дели, поскольку во время хранения неупакованной модели часто наблюдается заоваливание ее краев по причине сублимации льда�� Кроме того, эта пленка служит изолятором при контакте модели с воздухом вне холодильника, что удлиняет допустимое время продолжительности технологических операций с мо- делью в атмосфере цеха, а также позволяет нанести пульверизатором на модель поверх пленки быстро- сохнущую спиртовую огнеупорную краску, которая в контакте со льдом модели вызвала бы его местное оплавление�� После герметичной упаковки модели в запаянный мешок больше не требуется удерживания пленки на модели с помощью вакуумного насоса на всех опе- рациях ее транспортирования, хранения, окраски поверх пленки, формовки в песок�� Это освобожда- ет формовочные конвейеры от традиционного при ВПФ совмещения с оборудованием по упаковке моделей и синхронизации формовки с этой опера- цией�� Заранее упакованные модели можно подавать транспортным конвейером со склада на формовоч- ный конвейер�� После плавления и удаления модели в вакуумируемой форме синтетическая пленка из упаковки модели становится характерным для ВПФ герметизатором песка формы, что далее сводит техпроцесс к известной тщательно отработанной технологии ВПФ и гарантирует стабильное качество отливок�� Вариант выполнения такой упаковки показан на рис�� 1, где в разрезе изображен коробчатый пода- ватель 1 с одной или двумя подвижными стенками или шарнирно соединенными створками, которые могут иметь штуцеры 2�� Внутрь коробчатого подава- теля помещен мешок из синтетической пленки 3 (из полимерного материала, традиционного для ВПФ), а также заведена подвешенная на зажиме 4 за стояк 5 модель 6�� На одной из створок закреплен паяль- ник 7 для выполнения сварочного шва отверстия мешка из пленки�� Способ нанесения синтетической пленки на мо- дель осуществляют следующим образом�� Прямо- угольный мешок из синтетической пленки помещают внутрь открытого подавателя и размещают пленку вдоль стенок подавателя, оставляя мешок с откры- тым верхним отверстием�� Для этого каждую из двух пленок мешка крепят по периметру створок пода- вателя известными способами: присасыванием с помощью вакуума, приклеиванием полоской липкой ленты, механическими прижимами и т�� п�� К штуцерам может быть подведен вакуум для прижима пленки к створке подавателя, а на створках могут быть за- креплены нагреватели для нагрева пленки мешка до температуры ее пластического состояния�� В подаватель с открытым мешком помещают мо- дель, закрепленную сверху зажимом за стояк лит- никовой системы, ленту из синтетической пленки, вмонтированную в тело модели, либо другую под- веску�� Модель стояка при этом может быть выполне- на из пузырчатой пленки в виде вмороженого в лед тела модели рулона требуемого диаметра�� Матери- алы синтетической пленки мешка, трубок и подвесок модели выбираются такими, что они легко сплавля- ются в один сварочный шов�� После подвешивания модели в полости подавателя его створки смыкают и одновременно создают перепад газового давления на внешней поверхности синтетической пленки пу- тем нагнетания газа под давлением через штуцера�� Это давление выдавливает из мешка воздух и при- жимает пленку к модели�� Сразу же за этим нагретым паяльником выполняют сварочный шов вплотную к закрытым створкам подавателя, которые затем открывают, и упакованную модель отправляют на склад�� Подаваемое избыточное давление в преде- лах традиционного для литейных цехов значения до 600 кПа (6 кг/см2) может кратковременно создавать более плотный стык (касание) пленки, влияющий на четкость отпечатка модели в песчаной форме, чем традиционно применяемый вакуум для ВПФ в преде- лах до минус 80 кПа�� На рис�� 2 показан результат упаковки модели с 1 2 3 4 5 6 7 Рис. 1. Способ упаковки в синтетическую пленку 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7 1 Рис. 2. Упакованная модель 2 3 4 5 6 7 8 20 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’201020 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 помощью вакуумирования, где в плане изображена модель 1, упакованная в мешок 2 из прозрачной син- тетической пленки, герметично заваренной по пери- метру мешка�� В этом случае по периметру модели размещена гибкая пластиковая трубка 3 с внутрен- ним диаметром порядка 3-30 мм в зависимости от величины модели�� Упакованная модель имеет стояк 4 и выпор 7 (может иметь дополнительную пластико- вую трубку 5)�� Трубки 3, 5, стояк и выпор выходят в верхнее отверстие (створ) мешка; оно герметично сварено швом 6, которым сплавлено все, что в не- го попало�� Для повторения сложных изгибов модели на трубке 3 может быть установлен каркас 8 (либо вставлен в нее), например, из жесткой проволоки�� Трубки в местах, где они проходят вблизи модели, выполнены перфорированными с отверстиями диа- метром 0,5-5,0 мм (в зависимости от диаметра тру- бок)�� Отверстия выполняют по оси, параллельной стыку пленки�� Трубки размещают на расстоянии 0-10 мм от по- верхности модели в зависимости от ее величины и конфигурации�� На пластиковой трубке смыкается присасываемая пленка�� Эта трубка для сложных мо- делей со впадинами может размещаться не в плос- кости, а формировать более сложную конфигурацию поверхности стыкования синтетической пленки меш- ка, для чего форму изгиба этой трубки удерживают каркасом�� После присасывания пленки к модели подключением трубок к вакуум-насосу и смыкания створок подавателя наносят сварочный шов, остав- ляя вокруг модели газовое разрежение в герметично закрытом мешке, и далее действуют аналогично первому случаю�� Если ледяную модель в таком со- стоянии охладить в холодильнике, то в герметично закрытом мешке создается или усиливается газовое разрежение за счет охлаждения оставшегося воз- духа путем охлаждения газа (по закону Шарля для идеального газа) вокруг модели, что усиливает при- жатие к ней пленки и повышает качество отпечатка в песчаной форме при последующей формовке�� Если упакованную модель формуют в контейне- ре, то ее засыпают песком не выше сварочного шва пленки, который затем обрезают (предпочтительно после начала вакуумирования формы), как при ВПФ, проведя соответствующую традиционной техноло- гии герметизацию формы�� После таяния ледяной мо- дели ее выливают из полости формы�� При наличии трубки вблизи модели для вакуумирования мешка имеется возможность удалить жидкий модельный материал путем откачивания�� Если модель в меш- ке тает при формовке в песке со связующим после набивки или отверждения формовочной смеси, то жидкость легко вылить через стояк/выпор или отка- чать по трубке, не увлажнив форму, поскольку гер- метичная упаковка мешка служит водонепроницае- мым разделителем формы от продуктов модели�� При формовке в парных опоках и выводе всех концов мешка за пределы внешнего контура опок по их разъему концы мешка можно обрезать по пери- метру, тем самым превратив мешок в два полотни- ща пленки, которые при ВПФ служат герметизатора- ми лада двух полуформ, а при обычной формовке со связующим – разделительным слоем двух полу- форм и защитой формы от влаги, если модель ле- дяная�� По стыку этих двух полотнищ полуформы можно разнять и удалить модель, что позволяет применять многоразовые модели, что удобно для ВПФ, когда мешок служит носителем двух полот- нищ пленки для покрывания вакуумируемых полу- форм�� В этом случае сокращаются затраты на ва- куумируемую модельную оснастку из-за того, что в теле модели не надо выполнять проводящие вакуум каналы для присасывания пленки к модели и выгод- но для изготовления моделей, требующих разъема полуформ по поверхности сложной конфигурации�� В процессе расстыковки парных полуформ при на- личии трубок по периметру их можно использовать для подачи газа под давлением с целью облегчения расстыковки форм по полотнам пленки�� Трубки при этом легко извлечь и использовать многократно, а отпечаток от них на форме удобно использовать для помещения в него шнурового уплотнителя сты- ка собранных полуформ, что также уменьшает брак литья из-за протекания металла по разъему формы�� Описанный способ упаковки в пленку послужит защитой для художественных изделий при изготов- лении по ним копий, ледяных моделей от сублима- ции льда во время хранения и даст возможность надежно их герметизировать при формовке в ваку- умируемой песчаной форме�� Указанные варианты создания перепада газового давления позволят вы- брать наиболее приемлемый способ получения чет- кого оттиска формы для отливок высокого качества�� Кроме синтетической пленки для герметизации поверхности формы при ВПФ также применяют жид- кий герметизатор, который наносят на поверхность полости формы�� Перепад газового давления в поло- сти и толще песка формы, согласно технологии ВПФ, удерживает песок в сжатом неподвижном состоянии�� Однако идея применения расплава модельной ком- позиции в качестве такого герметизатора оказалась непростой для реализации, поскольку при таянии ледяная модель отходит от поверхности формы, уменьшаясь в объеме (особенно в потолочных и вертикальных местах), где открываются для доступа воздуха и остаются мелкие (точечные) поры, быст- ро расширяемые потоком воздуха до эрозионных зон, которые затем дают бракованную поверхность отливки�� Аналогия этому явлению наблюдается при ВПФ: если проколоть иглой пленку вакуумированной формы, сразу под проколом образуется рыхлость песка (впадина или канавка), порой малозаметная для формовщика�� После проведения цикла экспериментов лучшие результаты показала технология, при которой жид- кое герметизирующие покрытие с некоторым из- бытком подавали к поверхности модели перед или одновременно с созданием перепада давления на формовочный материал�� Этим жидким герметизи- рующим покрытием (вместо пленки) стал расплав ледяной модели, или модельная композиция�� Прак- тика отработки технологии формовки по однора- зовой модели в дисперсном формовочном мате- риале позволила сформулировать следующие 20 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’201020 21МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 принципиальные критерии новой технологии: сле- дует не только перевести твердую модель в текучую (жидкую) путем расплавления или растворения с последующим освобождением от нее полости фор- мы и нанести герметизирующее покрытие или со- здать оболочку (корку) вокруг этой полости, но и вы- полнить эти операции таким способом, чтобы ни на мгновение не допустить как отсутствия свойственно- го ВПФ перепада давления на поверхности полости формы, так и проникновения воздуха сквозь недо- статочно загерметизированный песок, который, имея более высокую проникающую способность в поры песка чем жидкость, наносит песчаной поверхно- сти эрозии в виде трещин и раковин�� Они визуаль- но незаметны при формовке в неразъемной форме, однако становятся причиной возникновения ука- занных выше дефектов поверхности металлической отливки�� Введение герметизирующей жидкости на верх- нюю часть поверхности модели через отверстие трубчатого выпора (стояка) до начала вакуумирова- ния песка и поддержание полости формы полностью заполненной этой жидкостью в период времени до момента прекращения впитывания ее песком и пе- ревода модели в жидкое состояние надежно гер- метизируют полость формы и исключают проникно- вение потока воздуха в песок�� При вакуумировании формы сжатие (прессование) песка перепадом (гра- диентом) атмосферного и внутриформенного пони- женного воздушного давления как средством уплот- нения и удержания в неподвижном виде сухого песка действует на полость формы только через по- верхность жидкости в течение времени выдержки и этим приводит к герметичному запечатыванию этой полости�� А жидкость одновременно выполняет гер- метизацию этой полости двояко: покрытием и про- питкой тонкого слоя песка�� При формовке эту жид- кость заливали в канал выпора и тем самым не до- пускали воздух до песчаной поверхности со сторо- ны полости формы, что предотвращало эрозию по- следней�� Кроме того, указанное целостное состояние не- связанного песка, как показано ниже, возможно без применения вакуумирования формы с заменой его гидростатическим давлением жидкости, что умень- шает трудо- и энергозатраты производства и расши- ряет область применения способа как формовки из песка без или с минимальным количеством связу- ющего�� В качестве примера осуществления такого спо- соба формовки на рис�� 3 показана в сечении одно- разовая модель 1, которая выполнена, в частности, изо льда и заформована в песке 2, который вакууми- руют через пористое дно с полостью 3�� Верхняя по- верхность песка формы (контрлад) герметизируется синтетической пленкой 4, а другие – стенками опок или контейнера (контуры их условно показаны ли- нией, ограничивающей песок формы)�� Для упроще- ния примера выпор 5 может также служить стояком для заливки металла, или форма может иметь иной конструкции стояк (коллектор), который не попал в сечение�� Если форма имела два отверстия (выпор и стояк), то герметизирующую жидкость подавали либо в оба, либо в одно, а второе затыкали пробкой�� В качестве герметизирующей жидкости использо- вали модельную композицию – водный раствор 25%-ного жидкого стекла плотностью 1,08 г/см3�� Выпор и стояк выполняли полыми, их покрывали синтетической пленкой, наносимой на обечайки 6 требуемого диаметра из фольги или тонкой жести для сохранения трубчатой конфигурации после за- сыпки песка в опоку�� После заливки в выпор гермети- зирующей жидкости 7 показан ее уровень в выпоре�� Высоту столба этой жидкости с гидростатическим давлением для удержания слоя невакуумирован- ного песка показано пунктиром, при этом трубку выпора удлиняли�� Для применения варианта уда- ления жидких продуктов из полости формы через тонкие каналы в нижней части формы использовали шило 8, изображенное рядом с формой�� Второй пример применения способа герметиза- ции пропиткой показан на рис�� 4, где сохранены п�� 1 и 2 такими, как на рис�� 3: в контейнерной форме 3 пленкой 4 покрыта обечайка 6 выпора 5 с жидко- стью 7�� В отверстие выпора введен патрубок 8 с ре- зиновым уплотнителем, по которому герметизиру- ющую жидкость подают под давлением Р�� Контейнер формы покрыт плотно к песку крышкой 9 из жестко- го материала (стали), чтобы при значительном по- вышении давления Р не произошло выдавливание вверх песка�� Рис. 3. Вакуумируемая песчаная форма 85 6 7 4 3 2 1 12 3 4 5 6 7 P 8 9 Рис. 4. Форма из песка без связующего 85 6 7 4 3 2 1 12 3 4 5 6 7 P 8 9 22 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’201022 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 Формовку одноразовой модели выполняют по- добно литью по газифицируемым моделям�� На мо- дель устанавливают или закрепляют известными способами трубчатый стояк и выпор (или один из них как совмещенный вариант), песок виброуплотняют, герметизируют пленкой по контрладу или плотно закрывают крышкой�� Затем заливают в трубчатый канал выпора и/или стояка герметизирующую жид- кость и включают вакуумирование формы (см�� рис�� 3), либо вводят патрубок и дают герметизирующую жидкость под давлением в форму под крышкой (см�� рис�� 4)�� Поскольку выпор чаще устанавливают на верхнюю часть отливки, то прежде всего в него удобно заливать эту жидкость�� Осуществление способа формовки основано на соблюдении того подтвержденного практикой прин- ципа, что пока поверхность не загерметизирована, нельзя начинать вакуумирование песка из-за эрозии песчаной поверхности потоками воздуха�� Если во- круг модели в песчаной среде создан вакуум, а на поверхность жидкости действует атмосферное дав- ление через канал выпора, то генерируемый таким образом перепад давления заставляет жидкость постепенно заполнять поры�� При таянии ледяной модели ее твердая часть уменьшается, модельная и герметизирующая жидкости вместе продолжают герметизировать полость формы, передавая на ее поверхность указанный перепад давления�� За вре- мя таяния модели в течение нескольких минут по- верхностный слой вокруг полости успевает надежно пропитаться жидкостью без доступа воздуха со стороны контрлада�� Затем жидкость удаляют из по- лости формы путем выливания при переворачива- нии формы на 180°, отсасыванием по трубке через отверстие выпора или через дно полости по наколам иглой сквозь загерметизированную оболочку одно- го или нескольких отверстий (диаметром 1,0-2,5 мм глубиной 3-5 мм), по которым жидкость проходит через вакуумированный песок, частично испаряет- ся и попадает в камеру 3�� Удаленную жидкость про- цеживали, проверяли ее плотность и использовали повторно�� После удаления жидкости форму заливают ме- таллом�� Если для мелких отливок в результате ука- занных операций песок формы надежно пропитан герметизатором и не осыпается, вакуумирование отключают�� После накопления достаточного коли- чества форм на объем плавки формы вновь под- ключают к источнику вакуума и заливают металлом, а для совсем простых отливок возможен вариант заливки без вакуумирования�� Готовую загермети- зированную форму (хоть она и держит вакуум) нет необходимости лишнее время удерживать под ваку- умом из соображений экономии энергии�� Если даже в местах наколов образуются точечные выпуклости, их затем зачищают�� Величину гидростатического давления гермети- зирующей жидкости для удержания в статике слоя невакуумированного песка определяли так�� Напри- мер, при соотношении объемных масс кварцевого уплотненного песка и воды как основы герметизи- рующей жидкости 1,6 высота ее столба в полости выпора должна быть не менее чем в 1,6 раз боль- ше толщины слоя песка, через который проходит выпор�� Его трубчатую конструкцию соответственно удлиняли и создавали в ней столб (показано пунк- тиром на рис�� 3)�� После таяния ледяной модели форму подключали к вакууму, жидкость удаляли в указанном выше порядке и проводили заливку ме- талла�� Избыток трубчатого выпора или стояка мож- но срезать перед заливкой, или его сжигает расплав металла�� Указанный вариант способа герметизации более «мягкий», поскольку дает возможность со- здать минимально технологически возможный пере- пад давления на поверхность формы�� Применение избыточного давления Р на герме- тизирующую жидкость на 50 ± 20 кПа выше атмо- сферного (см�� рис�� 4) дает тот же эффект, что и та- кой же величины разрежение в толще песка ниже атмосферного давления (см�� рис�� 3)�� В первом слу- чае атмосферное давление сохраняется в толще песка, а во втором – снаружи песка�� Обычно легче регулировать и поддерживать избыточное давление (чем разрежение), регулируя пропитку поверхност- ного слоя формы до уровня, достаточного для до- стижения ее прочности и целостности, сохраняемых после прекращения действия давления�� С целью конкретного изготовления партии отли- вок на ледяные модели согласно способу [5] нано- сили сыпучие облицовки с небольшими добавками гипса, цемента, бентонита, крахмалита или других вяжущих�� Для формовки также пригоден кварцевый песок (ГОСТ 2138-84) с глинистой составляющей, в %: 2-10, 10-20 (полужирный), 20-30 (жирный) и 30-50 (очень жирный) – природные песчано-глини- стые смеси�� При контакте со льдом и конденсиро- вании влаги из воздуха в облицовке начинался про- цесс твердения (набухание глинистых частиц и дру- гих) и образования корки (пленки), который затем продолжался на протяжении от нескольких до деся- ти минут�� За это время проводили засыпку песка в форму с моделью, уплотнение песка, герметизацию контрлада формы, заливку герметизатора в выпор и выдержку уровня жидкости выше уровня модели, придерживаясь указанного режима реализации спо- соба�� После засыпки и уплотнения песка в форме как герметизирующую жидкость применили чистую воду или воду с добавками, которые реагируют с облицовкой или способствуют герметизации иным образом, аналогично способу [7]�� Во время таяния модели одновременно проис- ходил процесс образования стабильного герметизи- рованного слоя при частичном впитывании жидко- сти на глубину до 0,5��5,0 мм (для моделей до 1 кг) в песок�� Расход жидкости (обычно в количестве до 10��15 %) компенсировали заливанием в выпор со- гласно конкретному технологическому процессу�� Однако при таянии объем льда модели уменьшался на 9 %, поэтому не меньше этого объема жидкости заливали в выпор�� В случае быстрого перевода мо- дели в жидкое состояние в ряде случаев для тон- костенных моделей проводили дополнительную выдержку (0,5��3,0 мин) до завершения процес- са герметизации пропиткой перед удалением из 22 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’201022 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 полости формы жидких продуктов, хотя обычно этого не требуется�� Применение такой выдерж- ки позволяло варьировать материалы и опера- ции для оптимизации разновидностей этого спо- соба с точки зрения материало- и трудозатрат�� В случаях перевода в жидкое состояние пено- полистироловой модели в литейной форме таки- ми жидкими растворителями, как живичний скипи- дар, другой органический растворитель или (лучше) жидкий раствор (5-10 %) полистирола в скипидаре, которые одновременно служили растворителями и герметизаторами [8], придерживались той же обяза- тельной последовательности�� Сначала проводили герметизацию полости формы жидкостью в период перевода модели из твердого состояния в жидкое, и только после образования надежно загерметизи- рованной формы или зафиксированного поверхно- стного слоя ее полости происходил контакт с воз- духом полости формы�� Также при необходимости форму вакуумировали за короткий период до и во время заливки в нее расплава металла�� Следующими вариантами дальнейшего разви- тия технологии формовки по ледяным моделям в ФТИМС выбрали направление получения оболочко- вых форм пропиткой сухого формовочного матери- ала с применением быстротвердеющих связующих составов�� Это направление начиналось с введения в формовочный песок материала, который твердеет при взаимодействии с талой водой от модели и со- здает прочную корку (например, полуводного гипса или цемента)�� Вода от тающей модели проникает в песок и отверждает его тонкий поверхностный слой�� Однако указанные материалы имеют весьма огра- ниченное использование при изготовлении форм�� Гипсовые смеси обладают низкой огнеупорностью и газопроницаемостью, а обе смеси, особенно це- ментные, – большой длительностью твердения, что затрудняет их применение для литья по ледяным моделям�� Обе смеси трудно регенерировать�� Из-за нагрева и таяния ледяной модели в контак- те с воздухом цеха и формовочной смесью в про- цессе формовки требуется быстрое образование корки как оболочковой формы вокруг модели�� Если этого не удавалось достичь, то неподвижного состо- яния стенки полости формы достигали применением вышеуказанного принципа жидкой герметизации, вакуумирования формы аналогично ВПФ и/или со- зданием гидростатического давления жидкой (мо- дельной) композиции�� Процесс связывания частиц формовочной смеси принято рассматривать как скрепление твердых тел жидким веществом (в на- шем случае с последующим твердением), когда прочность связывания зависит от соотношения сил когезии, адгезии и их абсолютных величин�� Техно- логия изготовления форм, упрочняемых в контакте с оснасткой, – холоднотвердеющих смесей (ХТС) или твердеющих под действием различных хими- ческих реагентов [9] – обладает большим количе- ством связующих композиций для получения проч- ной песчаной корки�� В нашем случае использовали композиции из двух ингредиентов, входящих сначала раздельно в составы материалов модели и формы, а затем взаимодействующих друг с другом при пропитке модельным расплавом сыпучего формо- вочного материала формы�� При этом один из пары ингредиентов являлся связующим формовочной смеси, а другой – отвердителем или катализатором отверждения этого связующего (как трактует со- временная теория литейных процессов)�� Если один вводили в модель, то другой – в песок, и наоборот�� Отвердитель вступает в прямое или косвенное хи- мическое взаимодействие со связующим, а ката- лизатор обеспечивает отверждение связующего в результате изменения рН среды�� Среди химических и физико-химических процессов отверждения при пропитке модельным расплавом поверхностного слоя песчаной формы и образовании твердеющей связующей композиции из пары ингредиентов пре- обладали процессы поликонденсации и полимери- зации, реализующие преимущественно химический тип связи между частицами формовочного песка�� В связи с потерей несущей способности тающей модели в контакте со стенкой формы выбирали со- ставы ингредиентов для мгновенного (лучше всего) или наиболее быстрого твердения (с минимальным индукционным периодом)�� Зачастую это были такие пары ингредиентов, которые ранее были забракова- ны разработчиками ХТС из-за малой живучести сме- си�� Выбор ингредиентов и их количества (мас�� доля) обосновали тем условием, что продолжительность создания прочной корки должна составлять не бо- лее продолжительности расплавления модели�� Ина- че при более медленном твердении, как показала практика, в полости формы возможно отделение песчинок или слоев несвязанного песка от потолоч- ных частей формы и опускание их вниз в среде мо- дельного расплава, что ведет к браку формы�� Кроме того, медленное твердение стимулирует излишне глубокую пропитку формы, что дает перерасход мо- дельно-формовочных составов (часто с дорогостоя- щими ингредиентами), а также излишне увлажняет форму, а это может увеличить время подсушки обо- лочки и в целом замедлит цикл формовки�� Медлен- ное твердение тормозит производственный процесс, ведет к излишнему перерасходу ресурсов и снижает качество форм и отливок, а процесс создания проч- ной корки (не дольше продолжительности расплав- ления модели) позволяет сразу по окончании твер- дения удалить жидкие продукты модели из полости полученной оболочковой формы и передать ее на следующую операцию подсушки или литья под ва- куумом�� В первом примере пары ингредиентов в качест- ве вяжущего использовали жидкое стекло (содовое)�� Второе после глины по объему применения для фор- мовки связующее, которое согласно ГОСТ 13078-81 выпускается с модулем 2,61-3,0 – низкомодульное и 3,01-3,5 – высокомодульное, в жидком виде с плот- ностью 1360-1500 кг/м3�� В литейном производстве применяют жидкое стекло с модулем 2,0-3,1, одна- ко в нашем случае при введении жидкого стекла в модельную композицию и выборе для него порошко- вого отвердителя учитывали, что чем выше модуль жидкого стекла, тем выше его степень полимеризации 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’20102� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 и тем больше скорость твердения�� Отверждение жидкостекольных смесей чаще всего производят такими порошкообразными материалами, как фер- рохромовый шлак, нефелиновый шлам и др�� Нефе- линовый шлам (% основных компонентов: СаО – 54-58; SiO2 – 28-32; Al2O3 – 2-4; Fe2O3 – 2-4; (Na2O + К2О) – 2-3) – побочный продукт производства глинозема из нефелиновых руд�� Феррохромовый шлак – саморас- сыпающийся шлак ферросплавного производства, содержащий более 70 % двухкальциевого силиката, его состав, %: СаО – 48-54; SiO2 – 20-30; Al2O3 – 4-8; MgO – 7-12; Сr2O3 – 2-12; FеО – 0,1-2,0�� Среди других порошковых отвердителей жидкого стекла, вводимых в формовочную смесь, известен кремний, 75%-ный ферросилиций, силикофторид кальция и другие, а такие материалы как гидроксид и хлорид кальция, силикофторид натрия и т�� п�� мо- гут использоваться как в порошке в песчаной смеси, так и водном растворе [9] модельной композиции�� Жидкое стекло не теряет свойств при заморажи- вании-размораживании�� Его использовали в вод- ном растворе модельной композиции в количестве 5-30 % от массы воды, а порошковые отвердители вводили в облицовочный песчаный слой [5] или в единый формовочный материал при уменьшении (по возможности) толщины стенок формы до 5-15 мм�� При реализации варианта с введением жидкого стекла в песок в сухом порошке вводили в количе- стве 1-10 % от массы песка, а соответствующее количество отвердителя для него вводили в модель- ную композицию�� В последнем случае можно применять сухой кон- центрат для скоростного приготовления жидкого стекла по ТУ 5743-001-31178039-2001 (производства ЗАО «Урал ВИМ», Челябинск) в виде порошкообраз- ного материала (молотая силикат-глыба)�� Он постав- ляется в мешках для быстрого приготовления вод- ных растворов жидкого стекла непосредственно на месте потребления путем добавления к расчетному количеству концентрата необходимого количества воды�� Производитель контролирует этот концентрат по содержанию диоксида кремния (SiO2), оксидов щелочных элементов (Na2O, K2O), их соотношению, характеризуемому как силикатный модуль М, что удобно для расчетов жидких композиций�� При по- лучении оболочки по ледяной модели предпочте- ние следует отдавать калийсодержащему жидкому стеклу, так как самотвердеющие смеси на его ос- нове имеют повышенную скорость затвердевания и сохраняют свою активность к затвердеванию при низких температурах, что проверено при работе вне помещения в зимнее время�� При выборе следующей пары ингредиентов в ка- честве связующего опробовали лигносульфонаты (ЛСТ – побочные продукты при производстве цел- люлозы из древесины сульфитным способом)�� В ли- тейном производстве они занимают четвертое место после глины, жидкого стекла и синтетических смол и являются очень дешевыми недефицитными орга- ническими водными связующими, обеспечивающими хорошую выбиваемость форм, в том числе из ХТС�� Согласно ГОСТ 13 183-83 производятся ЛСТ марки А (жидкие, содержат сухих веществ не менее 47 %, плотностью не менее 1230 кг/м3) и марки Т (твер- дые, более 76 % сухих веществ); pH 20%-го раствора ЛСТ – не менее 4,4�� Для оболочковых форм ана- логично ХТС, отверждаемых хромовым или мар- ганцевым ангидридом или другими соединениями с шестивалентным хромом, наиболее подходящими являются ЛСТ с кальциевым основанием, которые применяют в формовочных смесях в количестве 2-5 % (иногда до 8 %) в сочетании с глиной 2-3 % или природными формовочными глинистыми песками�� В качестве добавок, вызывающих самотвердение смесей с ЛСТ, используют хромовый ангидрид Сr2O3, бихроматы натрия и калия и персульфат аммония в количестве от 0,2 до 0,7 % от массы смеси�� Если хромовый ангидрид вводят в модельную компози- цию, то используют водный раствор с плотностью не выше 1,3 г/см3 и тогда ЛСТ в виде порошка вводят в облицовочный песчаный слой�� А если ЛСТ вводят в модельную композицию, то обычно разбавляют водой до плотности не выше 1,17-1,20 г/см3, а по- рошкообразный отвердитель помещают в песчаный слой�� Третью группу ингредиентов выбрали по анало- гии с технологией ХТС, в которой используется син- тетическая смола и отвердитель (кислота)�� Процесс твердения синтетических смол связан с переводом полимеров с низкой молекулярной массой в полиме- ры с высокой молекулярной массой�� Такие процессы отверждения синтетических смол, в зависимости от структуры получаемых полимеров, называют поли- меризацией или поликонденсацией�� Смеси со смола- ми имеют преимущества по сравнению со смесями с другими связующими, состоящими в их высокой прочности при малом (1,0-2,5 %) расходе связующе- го�� Однако при этом они, как правило, требуют каче- ственных песков�� Для литья по ледяным моделям весьма перспек- тивны водорастворимые фенолоформальдегидные смолы, например, СФЖ-30-13 и водоэмульсионная СФЖ-301�� Их можно вводить в модельный состав в количестве порядка 2,5 %, а в песчаной смеси иметь до 3 % глины или применять недорогие гли- нистые пески и отверждать смесь катализатором ПТСК в составе этой песчаной смеси в количестве 0,6-1,5 % [9]�� Глина при этом адсорбирует низкомо- лекулярные фракции связующего, в результате чего повышается прочность оболочки�� В качестве катали- заторов отверждения наибольшее распространение получили бензосульфокислота (БСК) и ортофосфор- ная кислота (ОК)�� БСК C6H5SО3H поставляется в ви- де кристаллического продукта темно-серого цвета с относительной молекулярной массой 158,18�� Эта кислота хорошо растворяется в воде, адсорбирует влагу из воздуха�� Техническая БСК состоит (%) из моносульфокислоты бензола – 98,4-98,6; свободной H2SО4 – 1,2-1,4 и бензола – не более 0,2 (ТУ 6-14- 25-74)�� Катализаторами отверждения карбамидных смол служат органические (щавелевая, лимонная, уксусная) и неорганические (серная, соляная, фос- форная) кислоты, а также некоторые соли (хлори- стый аммоний, хлористый цинк)�� Щавелевая кислота 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’20102� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 может поставляться в порошке белого цвета (для применения в водном растворе обычно рекомендо- ван 10%-ный раствор), а паратолуолсульфокислота (ПТСК, C7H8O3S · H2O) поставляется в виде белых кристаллов без запаха с растворимостью в воде 67 г/100 мл воды�� БСК в виде водного раствора обычно использу- ется плотностью до 1,20-1,25 г/см3 в качестве ка- тализатора для отверждения феноло-формальде- гидных, фурило-феноло-формальдегидных и других смол, а ОК в виде водного раствора плотностью до 1,20-1,55 г/см3 используется в качестве катализато- ра для отверждения смол карбамидофуранового класса�� Для ускорения процесса отверждения пес- чано-смоляных плакированных смесей или смесей с порошкообразной смолой используют водный рас- твор соляной кислоты, а также катализаторы ЛСФ, АМ и др�� Катализатор ЛСФ представляет собой кон- центрат сульфитно-спиртовой барды, подкисленной ортофосфорной кислотой, применяется при исполь- зовании смолы КФ-90�� Для введения в песчаную смесь в порошкооб- разном виде перспективны некоторые смолы произ- водства ОАО «Уралхимпласт» (Свердловская обл��, Нижний Тагил) согласно ГОСТ 18694-80 (Смолы фе- нолформальдегидные твердые), в частности СФ-011, СФ-012, СФ-015, СФ-015М и другие согласно реко- мендациям справочника [10], связующие фенольные порошкообразные типа СФП-011Л по ТУ 6-05-1370-90 (ОАО «Карболит», Орехово-Зуево) или по ТУ 2257- 111-05015227-2006, а также некоторые твердые эпоксидные смолы согласно ГОСТ 10587-84 и смо- ла фенолоформальдегидная твердая СФЖ-303 по ГОСТ 20907-75 (ОАО «Карболит»)�� В процессе применения твердых ингредиентов в порошковом виде их могут предварительно подвер- гать размолу, а количества выбирать в зависимости от требуемой скорости твердения корки оболочко- вой формы�� Описанные способы получения оболоч- ковой формы по ледяным моделям открывают пер- спективу использования новейших быстротверде- ющих композиций для литейного производства�� Они расширяют возможности использования льда как несущего или матричного материала для одноразо- вых литейных моделей (в том числе с различными примесями и добавками), которые подвергаются плавлению и частичному впитыванию в песок ли- тейной формы�� Описанные способы формовки объединяет не только применение ледяной модели, но и решающая роль вакуума: если в первом случае он выполнял роль уплотнителя, загерметизированного пленкой песка, то во втором – удерживал на поверхности и впитывал в песок герметизирующую жидкость, а в последних случаях способствовал переносу одного из двух составляющих самотвердеющих связующих композиций через границу поверхности вглубь пес- чаной среды, содержащей вторую составляющую этой композиции�� Эти способы обладают новизной и значимостью в научно-техническом плане на пути создания экологически безопасных криотехнологий, поскольку в способах введения в сухой песок формы связующего для получения оболочки его используют по количеству на порядок меньше, чем для тради- ционных ХТС, а упомянутая формовка по облицован- ной пленкой ледяной модели обходится без связу- ющего�� По представлению исследователей, в идеа- ле над формой, содержащей только песок и лед, после заливки будут витать лишь пары воды, как над чашкой чая�� Отливки, полученные во ФТИМСе в 2009-2010 гг��, песчаные оболочки и ледяные модели машинострои- тельных отливок показаны на рис�� 5�� Описанная технология литья по ледяным моде- лям относится к наукоемким высоким технологиям литейного производства и развивающимся криотех- нологиям промышленности�� Сейчас она проходит стадию патентования и активной исследовательской и технологической разработки одновременно с апро- бированием в литейном цехе, но по мере развития займет свою нишу для производства точных мелких и средних металлических отливок, дополняя возмож- ности литейного производства и кардинально повы- шая его экологическую культуру�� Рис. 5. Ледяные модели, песчаные оболочки, отливки (выполнены гл�� технологом Ю�� Н�� Ивановым): модели и чугунные отливки полу- муфт (а); распиленные оболочки и отливка шестерни (б); модели и отливки шестерен (в) а б в 2� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’20102� 2�МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ 12 ’2010 ЛИТЕРАТУРА 1�� Пат�� № 80381 України, МПК В22С 9/02, В22С 7/00, Спосіб виготовлення виливків / О�� И�� Шинский, В�� С�� Дорошенко�� – Опубл�� 2007, Бюл�� № 14�� 2�� Дорошенко В. С. Предпосылки создания технологии литья по ледяным моделям в вакуумируемых формах // Металл и литье Украины�� – 2009�� – № 4-5�� – С�� 18-23�� 3�� Дорошенко В. С. Создание математической модели пропитки поверхностного слоя песка связующим при получении оболочковых форм // Процессы литья�� – 2008�� – № 5�� – С�� 67-77�� 4�� Дорошенко В. С., Кравченко В. П. Взаимосвязанные процессы переноса в песчаной форме при литье по одноразо- вым моделям // Металл и литье Украины�� – 2009��– № 9�� – С�� 15-18�� 5�� Пат�� № 88304 України, МПК В22С 7/00�� Спосіб нанесення покриття на охолоджувану модель / О�� Й�� Шинський, В�� С�� Дорошенко�� – Опубл�� 12��10��2009, Бюл�� № 19�� 6�� Dobrowolski A.B. Historia naturalna lodu�� – Warszawa: Wyd�� Kasa im�� Mianowskiego, 1923�� – 940 s�� 7�� Пат�� № 89664 України, МПК В22С 9/04 В22С 7/00�� Спосіб виготовлення піщаних форм за моделями, що поглинаються піском форми / О�� Й�� Шинський, В�� С�� Дорошенко�� – Опубл�� 25��02��2010, Бюл�� № 4�� 8�� Пат�� № 86634 України, МПК В22С 9/02, 9/04, 7/00�� Спосіб виготовлення піщаних форм за моделями, що поглинаються піском форми / О�� Й�� Шинський, В�� С�� Дорошенко – Опубл�� 2009, Бюл�� № 9�� 9�� Дорошенко С. П. и др�� Формовочные материалы и смеси�� – Киев: Вища шк��, 1990�� – 415 с�� 10�� Специальные способы литья / Под ред�� В�� А�� Ефимова�� – М��: Машиностроение, 1991�� – С�� 169-171�� Дорошенко В. С. Багатоваріантність використання крижаних моделей при литті в піщані форми Створення технології лиття за крижаними моделями має на меті одержання екологічно чистого виробництва, коли після розтавання моделі в піщаній формі отримують порожнину і заливають розплавлений метал, що контактує зі зволоженим піском або зв’язаною оболонкою. Аналіз варіантів виготовлення піщаних форм за такими моделями показує значні можливості поєднання кріотехнології з традиційними видами формування. Анотація sand mold, ice, cryotechnology, ice patterns, molding, shell mold, investment castingsKeywords Doroshenko V. Multivariancy of ice patterns usage for sand casting Creation of casting technology for the ice pattern aims for environmentally friendly production, when after ice pattern melting in the sand mold the cavity is filled with received molten metal, that contacts with wet sand or related cover. Analysis of versions for making sand molds for this pattern shows considerable potention for combination of cryotechnology with traditional molding. Summary Поступила 26��04��10 піщана форма, лід, кріотехнологія, крижані моделі, формовка, оболонкові формиКлючові слова

Многовариантность использования ледяных моделей при литье в песчаные формы

Репозитарії

Схожі ресурси