Исследование разрушения песчано-жидкостекольных литейных стержней при сжатии

Песчаные литейные стержни на органических связующих веществах обладают требуемыми пределами прочности при растяжении, сжатии и изгибе, а также превосходной выбиваемостью из отливок. Однако повышение требований к экологичности литейного производства привело к возобновлению интереса к песчаным литейным стержням на неорганических связующих веществах, в том числе к песчано‑жидкостекольной стержневой технологии. Песчаножидкостекольные литейные стержни существенно уступают песчаным литейным стержням на органических связующих веществах по выбиваемости из отливок. Это связано с необходимостью использования достаточно большой массовой доли натриевого жидкого стекла для достижения требуемых пределов прочности песчано‑жидкостекольных литейных стержней при растяжении, сжатии и изгибе, что сопровождается ухудшением выбиваемости таких литейных стержней из отливок. Проведены экспериментальные исследования, направленные на подбор рецептуры песчано‑жидкостекольной стержневой смеси, обеспечивающей необходимый предел прочности песчаножидкостекольных литейных стержней при сжатии в сочетании с улучшенной выбиваемостью из отливок. Приведены результаты экспериментальных исследований разрушения песчано‑жидкостекольных литейных стержней при сжатии, показывающие возможность достижения сочетания требуемого предела прочности при сжатии и хорошей выбиваемости литейных стержней из отливок. Рассматриваются способы повышения прочности песчаножидкостекольных литейных стержней в местах контакта со стержневыми замками, усиления наиболее подверженных нагрузкам участков литейных стержней и снижения предела их прочности при сжатии путем уменьшения массовой доли натриевого жидкого стекла, тем самым улучшая выбиваемость литейных стержней из отливок. Обсуждаются результаты испытаний песчано‑жидкостекольных литейных стержней исследуемой рецептуры на прочность при сжатии, а также влияние на предел прочности при сжатии добавления в рецептуру оборотной стержневой смеси. Показано влияние неоднородностей песчано‑жидкостекольного литейного стержня на предел его прочности при сжатии и получены математические выражения для расчета вероятности разрушения литейного стержня, содержащего неоднородность.

1. Zolotorevskiy V. S., Belov N.A., Glazoff M. V. Casting Aluminum Alloys. Amsterdam: Elsevier, 2007. 544 p.

2. Курдюмов, А. В. Производство отливок из сплавов цветных металлов: учеб. / А. В. Курдюмов, В. Д. Белов, М. В. Пикунов, В. М. Чурсин, С. П. Герасимов, В. С. Моисеев. М.: МИСиС, 2011. 615 с.

3. Brown J. R. Foseco Non‑Ferrous Foundryman’s Handbook. 11th Ed. Oxford: Butterworth Heinemann, 1994. 309 p.

4. Gupta A. R., Aloni S. N., Kumar R., Binzade H. A Review on Issues Related to Manual Core‑Making Process in Foundry Industry // International Journal for Scientific Research & Development. Ahmedabad, India: IJSRD. 2016. Vol. 3. No. 11. P. 355–357.

5. Псименос А. Х., Милеева Т. С., Сипос М. М., Эдер Г., Мельников А. П. Актуальные разработки связующих систем PUR‑Cold‑Box для изготовления стержней фирмы «Furtenbach GmbH», Австрия. 26 с.

6. Саначева Г. С., Дубова И. В., Вострикова Н. М., Леонтьев Е. Г., Гильманшина Т. Р. «Холодные» стержни – перспектива повышения качества литейной продукции ремонтно‑механической базы Ачинского филиала РИК // Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies. 2014. № 4. С. 456–461.

7. Псименос А. Х., Эдер Г., Сипос М. М. Смолы холодного отверждения с незначительным выделением вредных веществ и запаха (Cold‑Box), абсолютно не имеющие ароматических растворителей // Литье и металлургия. 2011. № 2 (60). С. 23–31.

8. Щетинин А. А., Аммер В. А., Турищев Ю. Ю. Преимущества и перспективы применения холоднотвердеющих смесей при изготовлении ответственных и высоконагруженных отливок для авиационной промышленности // Вестн. Воронеж. гос. техн. ун‑та. 2011. № 11 (2). С. 68–70.

9. Дорошенко С. П., Авдокушин В. П., Русин К., Мацашек И. Формовочные материалы и смеси. Киев: Высш. шк., 1990. 415 с.

10. Болдин А. Н., Давыдов Н. И., Жуковский С. С. Литейные формовочные материалы. Формовочные, стержневые смеси и покрытия: справ. М.: Машиностроение, 2006. 507 с.

11. Лехте К., Боэм Р. CORDIS – связующее на неорганической основе. Свойства и опыт использования. 6 с.

12. Bieda S. CORDIS Inorganic Binder System. Properties and Experience. Technical’2006. Nowa Sól, Poland. 2006. P. 63–71.

13. Holtzer M., Grabowska B. Modern Sand Moulds with Inorganic Binder. Technical’2008. Nowa Sól, Poland. 2008. P. 93–98.

14. Давиденко А. К., Иванов Б. К., Охрименко Г. П., Пономаренко О. И. Самотвердеющие жидкостекольные формовочностержневые смеси для изготовления отливок энергетического оборудования // Металл и литье. 2018. № 3–4 (298–299). С. 34–39.

15. Илларионов И. Е., Петрова Н. В. Жидкостекольные смеси, отверждаемые продувкой углекислым газом // Тр. Нижегород. гос. техн. ун‑та им. Р. Е. Алексеева. Нижний Новгород: НГТУ, 2011. № 2 (87). С. 208–213.

16. Каратеев, А. М. Опыт и перспективы использования смесей на основе жидкого стекла с эфирными отвердителями / А. М. Каратеев, О. И. Пономаренко, Т. В. Берлизева, О. С. Калкаманова, В. В. Юрченко // Металл и литье. 2018. № 3–4 (298–299). С. 40–46.

17. Zan X. L., Fan Z. T., Wang J. N., Pan D. Performances of Sodium Silicate Sand Hardened by Microwave Heating. Foundry. Shenyang: FICMES, 2008. No. 57 (4). P. 384–387.

18. Тепляков С. Д., Сафронов В. А. Жидкие отвердители бинарного состава для жидкостекольных ХТС // Литейное производство. 1989. № 4. С. 7–8.

19. Жуковский С. С. Методы регулирования остаточной прочности жидкостекольной ХТС с ацетатами этиленгликоля / С. С. Жуковский, В. А. Сафронов, С. Д. Тепляков, А. Е. Задов, Т. С. Муравьева // Литейное производство. 1990. № 4. С. 12–14.

20. Пономаренко О. И., Евтушенко Н. С., Берлизева Т. В. Влияние жидких отвердителей с разными добавками на свойства жидкостекольных смесей // Литейное производство. 2011. № 4. С. 21–24.

21. Борсук П. А., Игнатьев В. Н. Жидкостекольные смеси с жидкими отвердителями // Литейное производство. 1982. № 8. С. 18–20.

22. Никифоров А. П. Жидкий отвердитель для самотвердеющих жидкостекольных смесей // Литейное производство. 1988.

23. № 8. С. 26–27.

24. Берлизева Т. В., Пономаренко О. И. Исследование влияния комплексной разупрочняющей добавки на свойства холоднотвердеющих смесей на жидком стекле // Металлургическая и горнорудная промышленность. 2014. № 4. С. 27–30.

25. Берлизева Т. В. Использование холоднотвердеющих смесей на жидком стекле с применением циклокарбонатов // Вестн. НТУ «ХПИ». 2013. № 42 (1015). С. 21–26.