limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2025-4-35-39lim-3827Research ArticleЛитейное производствоFoundryЭкспериментальные исследования возможностей технологии изготовления оболочечных литейных стержней на основе целлюлозыExperimental research into feasibility of cellulose‑based shell core‑making technologyВойтенкоВ. В.VoytenkoV. V.

г. Луганск, Луганская Народная Республика, Россия,кв. Молодежный, 20А. E‑mail: valery.voytenko@outlook.com

Lugansk, Lugansk People’s Republic, Russia, 20A, Molodozhnyy Block.E‑mail: valery.voytenko@outlook.com

valery.voytenko@outlook.comМедведчукС. А.MedvedchukS. A.

г. Луганск, Луганская Народная Республика,Россия,кв. Молодежный, 20А

Lugansk, Lugansk People’s Republic, Russia, 20A, Molodozhnyy Block.

БрешевВ. Е.BreshevV. Е.

г. Луганск,Луганская Народная Республика,Россия,кв. Молодежный, 20А.

Lugansk,Lugansk People’s Republic,Russia, 20A, Molodozhnyy Block.

ВойтенкоГ. О.VoytenkoG. O.

г. Луганск, Луганская Народная Республика, Россия,кв. Молодежный, 20А

Lugansk, Lugansk People’s Republic,Russia, 20A, Molodozhnyy Block.

Луганский государственный университет им. В. ДаляРоссияVladimir Dal Lugansk State UniversityRussian Federation202509122025043539Copyright © Войтенко В.В., Медведчук С.А., Брешев В.Е., Войтенко Г.О., 20252025Войтенко В.В., Медведчук С.А., Брешев В.Е., Войтенко Г.О.Voytenko V.V., Medvedchuk S.A., Breshev V.Е., Voytenko G.O.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/3827

Рассматриваются резервы усовершенствования оболочечной стержневой технологии на неорганическом связующем веществе – жидком натриевом стекле за счет объединения достоинств стержневого V‑процесса и жидкостекольного стержневого процесса, использующего в качестве основного компонента стержневой смеси первичную целлюлозу либо формовочную бумажную массу (пульперкартон в жидкой фазе). Предлагается технология изготовления оболочечных целлюлозно‑жидкостекольных литейных стержней из пульперкартона с использованием жидкого натриевого стекла в качестве связующего вещества, включающая в себя подготовительные операции измельчения и набухания первичной целлюлозы, добавление воды и жидкого натриевого стекла, формирование оболочки, сушку, заполнение оболочки сухим формовочным кварцевым песком либо оборотной стержневой смесью, запечатывание и окончательную сушку оболочечного целлюлозно‑жидкостекольного литейного стержня в сушильном шкафу. Представлены результаты экспериментальных исследований физико‑технических свойств оболочечных целлюлозно‑жидкостекольных литейных стержней и обсуждаются перспективы промышленного применения предложенной стержневой технологии.

This paper explores opportunities for improving shell core‑making technology using an inorganic binder – liquid sodium silicate – by integrating the advantages of the V‑Process and a sodium silicate‑based core‑making process, which employs primary cellulose or aqueous suspension of pulped cardboard fibers as the principal component of a core molding mixture. A core‑making technology for cellulose‑based, sodium silicate‑bonded shell cores, in which pulped cardboard serves as the cellulose source, has been presented. This technology includes preparatory operations such as milling and swelling of primary cellulose, addition of both water and liquid sodium silicate, shell formation, drying, filling the shell with dry quartz molding sand or a recycled core mixture, sealing, and final drying of a cellulose‑based, sodium silicate‑bonded shell core in a drying oven. The results of experimental research into the physical and technical properties of cellulose‑based, sodium silicate‑bonded shell cores have been demonstrated, and the prospects for industrial application of the proposed core‑making technology have been discussed.

Целлюлозастержневая смесьстержневой процессоболочкапрочностьлитейный стерженьжидкое натриевое стеклоформовочный кварцевый песоквыбиваемостьпульперкартонCellulosecore molding mixturecore‑making processshellstrengthfoundry coreliquid sodium silicatequartz molding sandknockout performancepulped cardboardReferencesIron and Steel Castings and Core Production Results from Finer Grades of Chromite Sand in Shell Applications / R. Steele, K. Kerns, P. LaFay [et al.] // International Journal of Metalcasting. – 2025. – Vol. 19. – P. 635–642.Steele R., Kerns K., LaFay P. [et al.] Iron and Steel Castings and Core Production Results from Finer Grades of Chromite Sand in Shell Applications. International Journal of Metalcasting, 2025, vol. 19, pp. 635–642.Sundaram, D. Thermal Analysis and Gas Generation Measurement of Foundry Sand Mixtures / D. Sundaram, J. T. Svidró, A. Diószegi // International Journal of Metalcasting. – 2025. – Vol. 19, iss. 3. – С. 1732–1740.Sundaram D., Svidró J. T., Diószegi A. Thermal Analysis and Gas Generation Measurement of Foundry Sand Mixtures. International Journal of Metalcasting, 2025, vol. 19, no. 3, pp. 1732–1740.Influence of Metal Casting Temperature and Cations on Phase Transformation of Silica Sand to Cristobalite / N. P. Hoolikantimath, S. Dodamani, K. G. Guptha [et al.] // International Journal of Metalcasting. – 2023. – Vol. 17. – С. 2038–2049.Hoolikantimath N. P., Dodamani S., Guptha K. G. [et al.] Influence of Metal Casting Temperature and Cations on Phase Transformation of Silica Sand to Cristobalite. International Journal of Metalcasting, 2023, vol. 17, pp. 2038–2049.Khan, M. S. Numerical and Experimental Analysis of Amine Flow in Foundry Sand Cores / M. S. Khan, M. Szucki // Proceedings of the 10th World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering (MCM’24). – 2024. – Article HTFF 253.Khan M. S., Szucki M. Numerical and Experimental Analysis of Amine Flow in Foundry Sand Cores. Proceedings of the 10th World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering (MCM’24), 2024, article HTFF 253.The Technology of Using Liquid Glass Mixture Waste for Reducing the Harmful Environmental Impact / V.A. Kukartsev, V. V. Kukartsev, V. S. Tynchenko [et al.] // Materials. – 2022. – Vol. 15, iss. 3. – Article 1220.World Congress on Mechanical, Chemical, and Material Engineering (MCM’24), 2024, article HTFF 253.Delimanová, P. The Study of the Influence of Core Mixtures with Varying Ratios of Foundry Sand / P. Delimanová, I. Vasková, O. Kožej // International Journal of Metalcasting. – 2025.Kukartsev V.A., Kukartsev V. V., Tynchenko V. S. [et al.] The Technology of Using Liquid Glass Mixture Waste for Reducing the Harmful Environmental Impact. Materials, 2022, vol. 15, no. 3, article 1220.Effect of Roundness and Surface Roughness of Foundry Sand on the Temperature Change of Sand Cores for Aluminum Casting / T. Ha, J. Kim, Y. Lee [et al.] // Metals. – 2025. – Vol. 15, iss. 1. – Article 88.Delimanová P., Vasková I., Kožej O. The Study of the Influence of Core Mixtures with Varying Ratios of Foundry Sand. International Journal of Metalcasting, 2025.Исследование составов жидкостекольных ХТС с песком Новинского месторождения. Сообщение 1 / С. С. Ткаченко [и др.] // Литье и металлургия. – 2023. – № 1. – С. 35–40.Ha T., Kim J., Lee Y. [et al.] Effect of Roundness and Surface Roughness of Foundry Sand on the Temperature Change of Sand Cores for Aluminum Casting. Metals, 2025, vol. 15, no. 1, article 88.Гутько, Ю. И. Исследование теплоемкости песчано‑жидкостекольных литейных стержней с содержанием морской ракушки / Ю. И. Гутько, В. В. Войтенко // Структурная модернизация науки как основа устойчивого развития общества: сб. ст. по итогам Междунар. науч.‑практ. конф. – Стерлитамак: АМИ, 2023. – С. 61–65.Tkachenko S. S., Sokolov A. V., Druzhevsky M.A. [et al.] Issledovanie sostavov zhidkostekol’nyh HTS s peskom Novinskogo mestorozhdenija. Soobshhenie 1 [Research of the liquidglass HTS compositions with sand of the Novinsky deposit. Message 1]. Lit’e i metallurgija = Foundry production and metallurgy, 2023, no. 1, pp. 35–40.Гутько, Ю. И. Экспериментальные исследования влияния мелкодисперсных металлических порошков на физико‑ технические характеристики песчано‑жидкостекольных литейных стержней / Ю. И. Гутько, В. В. Войтенко // Литье и металлур‑ гия. – 2024. – № 1. – С. 20–25.Gutko Yu. I., Voytenko V. V. Issledovanie teplojomkosti peschano‑zhidkostekol’nyh litejnyh sterzhnej s soderzhaniem morskoj rakushki [Research into Heat Capacity of Sand‑Based Sodium Silicate‑Bonded Cores Containing Sea Shells]. Strukturnaja modernizacija nauki kak osnova ustojchivogo razvitija obshhestva: sb. st. po itogam Mezhdunar. nauch.‑prakt. konf. = Structural Modernization of Science as Foundation for Sustainable Societal Development: Proceedings of International Scientific and Practical Conference. Sterlitamak, AMI Publ., 2023, pp. 61–65.Semple, K. E. Moulded Pulp Fibers for Disposable Food Packaging: A State‑of‑the‑Art Review / K. E. Semple, Ch. Zhou, O. J. Rojas [et al.] // Food Packaging and Shelf Life. – 2022. – Vol. 33. – Article 100908Gutko Yu. I., Voytenko V. V. Eksperimental’nye issledovanija vlijanija melkodispersnyh metallicheskih poroshkov na fiziko‑tehnicheskie harakteristiki peschano‑zhidkostekol’nyh litejnyh sterzhnej [Experimental impact study of ultrafine metal powders on tech‑ nical characteristics and physical properties of foundry sodium silicate sand cores]. Lit’e i metallurgija = Foundry production and metal‑ lurgy, 2024, no. 1, pp. 20–25.Semple K. E., Zhou Ch., Rojas O. J. [et al.] Moulded Pulp Fibers for Disposable Food Packaging: A State‑of‑the‑Art Review.Semple K. E., Zhou Ch., Rojas O. J. [et al.] Moulded Pulp Fibers for Disposable Food Packaging: A State‑of‑the‑Art Review.Food Packaging and Shelf Life, 2022, vol. 33, article 100908.Food Packaging and Shelf Life, 2022, vol. 33, article 100908.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.