Газонасиченість води як важіль керованості рівнем властивостей заморожених ливарних форм

Л.І.  Солоненко; С.І.  Реп’ях; М.І.  Замятін; О.П.  Білий; І.А.  Костенко

doi:10.15407/steelcast2024.01.003

Газонасиченість води як важіль керованості рівнем властивостей заморожених ливарних форм

Автор(и)

Л.І. Солоненко Національний університет «Одеська політехніка» (Одеса, Україна) https://orcid.org/0000-0003-2092-8044 (неавтентифікований)
С.І. Реп’ях Український державний університет науки і технологій (Дніпро, Україна) https://orcid.org/0000-0003-0203-4135 (неавтентифікований)
М.І. Замятін Національний університет «Одеська політехніка» (Одеса, Україна) https://orcid.org/0000-0001-8458-6341 (неавтентифікований)
О.П. Білий Український державний університет науки і технологій (Дніпро, Україна) https://orcid.org/0000-0003-1234-5404 (неавтентифікований)
І.А. Костенко Національний університет «Одеська політехніка» (Одеса, Україна) https://orcid.org/0009-0007-1566-3674 (неавтентифікований)

DOI:

https://doi.org/10.15407/steelcast2024.01.003

Ключові слова:

суміш, форма, вода, газ, розчинність, живучість, міцність

Анотація

Мета роботи — підвищити живучість піщано-глинистих форм, що заморожують в оснащенні, без використання скраплених газів.

В дослідженнях були використані пісок кварцовий 1К₃О₃016, бентонітова глина БС2Т₂, каолінова глина КС2Т₂, водопровідна вода, газована вода та вода дегазована (кип’ячена). Визначення обсипальності проводили за методикою ГОСТ 23409.9, міцності на стиск — ГОСТ 23409.7, газопроникності — ГОСТ 29234.11.

Для досягнення заданого рівня основних параметрів заморожених при –15 °С піщано-глинистих сумішей з одночасним підвищенням живучості заморожених ливарних форм та стрижнів до ~18 хв найбільш доцільним є використання у суміші 5 % бентонітової глини марки БС2Т₂і 5 % дегазованої (кип’яченої) води з активацією глини у такій воді в складі суміші впродовж 24 годин. В той же час використання у складі сумішей каолінової глини марки КС2Т₂недоцільно, оскільки суміші з такою глиною не відповідають вимогам щодо формувальних та стрижневих сумішей.

Формувальні суміші, що складаються виключно з піску і води, непридатні для виготовлення ливарних форм та стрижнів у зв’язку з високою обсипальністю. Для підвищення міцності і зниження обсипальності для виробництва заморожених форм та стрижнів потрібно використовувати суміші піску, води і глини. Добавка до піску з водою бентонітової (БС2Т₂) або каолінової (КС2Т₂) глини призводить до зменшення обсипальності заморожених сумішей та підвищенню їх міцності. Заморожені при –15 °С суміші з вмістом каолінової глини до 7 % (за масою) та 5 % (за масою) водопровідної води характеризуються підвищеною обсипальністю, що унеможливлює їх використання в якості формувальної або стрижневої суміші. При додаванні у кварцовий пісок 5 % набряклої дегазованою водою бентонітової глини БС2Т₂, обсипальність замороженої суміші стає меншою за 0,1 %, газопроникність досягає 129 од., а міцність на стиск перевищує 4,0 МПа, що відповідає вимогам щодо формувальних та стрижневих сумішей. Газонасиченість води є потужним важелем в системі керованості рівнем властивостей заморожених ливарних форм, до складу яких входить кварцовий пісок та набрякла бентонітова глина.

Завантажити

Дані для завантаження поки недоступні.

Посилання

Solonenko, L., Prokopovitch, I., Repyakh, S., Sukhoi, K., Dmytrenko, D. (2019). System analysis of modern areas of increasing environmental and sanitary hygienic safety of using cold hardening mixtures in foundry. Proceedings of Odessa Polytechnic University, 1(57), 90-98. https://doi.org/10.15276/opu.1.57.2019.11

Kukuy, D.M., Skvortsov, V.A., Andrianov, N.V. (2011). Theory and technology of foundry production. In 2 parts. Part 1. Molding materials and mixtures. Minsk: New knowledge; Moscow: INFRA-M. 384 р. [in Russian].

Solonenko, L.I., Usenko, R.V., Belyi, A.P., Repyakh, S.I. (2019). Characteristics of some casting methods and mixtures of disposable molds and cores for castings weighing up to 300 kg. Perspectives of world science and education: Abstracts of I International Scientific and Practical Conference, Osaka, Japan, 2-4 October 2019. Osaka, 202-210 [in Russian].

Tao, Y., Zou, W., Jia, J., Li, W., & Cremer, D. (2016). Different ways of hydrogen bonding in water – why does warm water freeze faster than cold water? Journal of Chemical Theory and Computation, 13(1), 55-76. https://doi.org/10.1021/acs.jctc.6b00735

Shinskii, O.I., Lysenko, T.V. & Solonenko, L.I. (2016). The influence of composition, dispersity and temperature of cooling mold materials on the mechanical properties of low-temperature forms. Metal and Casting of Ukraine, 11-12 (282-283), 47-51 [in Russian].

J. Shan Zhongde, Yang Hao Qin & Shi Jianpei (2022). Large complex sand freezing mold, low temperature molding and joint production method with undercooling control. (China Patent No. CN113579161B). Nanjing University of Aeronautics and Astronautics.

N. Gundolf Dipl Ing Helering (1979). Foundry molds made by freezing wet sand – the sand is cooled by a liquid, nitrogen is mixed with the wet sand and driven into a flask. (German Patent No. DE2909839A1). Linde GmbH.

Bakshi, B., Singh & Emil, Jespersen (1985). Method for making frozen molds for casting. (Canadian Patent No. CA1183320A). Dansk Industri Syndikat AS.

Shan Zhongde, Yang Hao Qin & Dai Yufeng (2021). A method of preparing a mold from a mixture of frozen sand and short fibers. (China Patent No. CN113560486A). Nanjing University of Aeronautics and Astronautics.

Hoshiyama, Y., Nakashima, K., & Matsumoto, H. (2020). Simultaneous fabrication of multiple castings using frozen mold casting method. Defect and Diffusion Forum, 405, 75-79. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.405.75

Yang, H., Shan, Z., Yan, D., Shi, J., & Liu, Q. (2023). Research on forming method of additive manufacturing of frozen sand mold. Heliyon, 9(8), 1-5. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e19340

Shan Zhongde, Liu Fenglandun & Dong Xiaoli (2016). A variation of the containerless casting process is formed from frozen sand. (China Patent No. CN105665637B). Center for Advanced Manufacturing Technology of Chinese Academy of Engineering Science and Technology.

Shang Zhongde, Liu Fenglandong & Dong Xiaoli (2018). A kind of frost sand mold production process of containerless casting. (China Patent No. CN105665637B). Beijing Institute of Light Quantitative Science and Research.

Zamyatin, N.I., Lysenko, T.V., Kreitser, K.A., Bondar, A.A. (2013). Production of castings in frozen molds under low pressure. East European Journal of Advanced Technologies. 2/5(62), 50-54 [in Russian].

Doroshenko, V.S. (2017). Ice models in liquefied fermentation of metal-producing substances are a technology based on the “just add water” method. Svitoglyad, 1(63), 62-69 [in Ukrainian].

Doroshenko, V.S. (2017). Research structure for the development of ice casting technology using a number of features and natural phenomena. Casting Processes, 1, 39-46 [in Russian].

Shinsky, O.I., Moskovka, V.I., Shevchenko, V.A. (1984). One-piece frozen model for low temperature molding (A.S. No. 1121089 USSR), publ. 1984 [in Russian].

Shi, J., Shan, Z., Yang, H. (2023). Experimental and modeling investigation of freezing behavior for frozen sand molds. International Journal of Heat and Mass Transfer, 215, 124499. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2023.124499

Solonenko, L.I., Repyakh, S.I. (2019). Flaking of liquid glass molds and rods. New materials and technologies in machine-building: materials of the XI International Scientific and Technical Conference (Kyiv, May 30-31, 2019). Kyiv: KPI im. Igor Sikorsky, 178-179 [in Russian].