Розмір шрифту: 

Розроблення нових неорганічних зв’язувальних компонентів для стрижневих сумішей є актуальним, оскільки удосконалення процесів формоутворення – це резерв для загального підвищення якості литва.     Фосфорнокислі солі мають високі зв’язувальні властивості у поєднанні з основними вогнетривкими матеріалами, які використовують в стрижневих сумішах як наповнювачі. Але на сьогодні застосування таких солей зведено майже до нуля. Основним чинником, який стримує розвиток технологій виготовлення стрижнів із таких сумішей, є нестабільність хімічного складу порошкових матеріалів, які використовуються як оксидні затверджувачі.      В сучасних дослідженнях кафедри ливарного виробництва чорних і кольорових металів НТУУ «КПІ» велику увагу приділено розробленню нових зв’язувальних компонентів, основою яких є фосфорні солі металів. Вони являють собою двокомпонентні системи з ортофосфорної кислоти та хімічних сполук, які після взаємодії з нею забезпечують утворення фосфату відповідного металу. Цими сполуками є солі алюмінію, кальцію, натрію або калію.     Зокрема, було встановлено, що використання ортофосфорної кислоти разом із солями натрію (Na5P3O10, Na2S2O3, Na2S2O5, Na2S2O8, Na2SO3, NaNO3 та NaCl) дозволяє отримати стрижневі суміші, які зміцнюються в гарячому оснащенні (150…300 оС, в залежності від вибраної солі натрію) із високими техніко-економічними показниками.      Однак розроблення нових стрижневих сумішей пов’язано також із технологічними труднощами. Оскільки вказані сполуки вступають при нагріванні в хімічну взаємодію з Н3РО4, то необхідно враховувати, які побічні продукти можуть утворитися. Застосування сірчанокислих сполук натрію небажане, оскільки високоймовірним є виділення газоподібних продуктів.     Окрім вказаних матеріалів, доступним та поширеним в ливарних технологіях є карбонат натрію Na2CO3, який також може бути застосований як компонент зв’язувальної системи. При взаємодії його з ортофосфорною кислотою небезпечних продуктів не утвориться, тому дана зв’язувальна система є перспективною з технологічного боку.     Задачею дослідження є розроблення двокомпонентної зв’язувальної системи для стрижневих сумішей, яка складається із Н3РО4 і карбонату натрію. Для її вирішення проведені теоретичні і експериментальні дослідження, які включали: аналіз процесів хімічної взаємодії при різних температурах ортофосфорної кислоти з неорганічними солями натрію, визначення властивостей сумішей за стандартною методикою.     До складу сумішей входили ортофосфорна кислота 85%-концентрації в кількості 3…4%, Na2CO3 в кількості 4…6%, наповнювач – пісок на основі кварцу. Взаємодія між компонентами даної суміші (Н3РО4 і сіллю слабкої в порівняння з нею вуглекислоти) за традиційними хімічними уявленнями може відбуватися при нормальній температурі. Але, як показав експеримент, зразки суміші при нормальних умовах абсолютно не зміцнюються.     Для ініціалізації зміцнення суміші було здійснене нагрівання зразків до 100, 150 і до 200оС, яке призвело до позитивного ефекту. Однак суміш після сушки при 100оС не твердне, зміцнення починається при більш високій температурі. Витримка зразків при 150оС дозволила досягти 1,0 МПа при стисканні, витримка при 200 оС – 1,5 МПа.     Аналіз отриманих результатів дає змогу зробити висновок, що зміцнення сумішей із зв’язувальною системою Na2CO3 – Н3РО4 відбувається за рахунок хімічної взаємодії компонентів. При цьому побічними продуктами реакції, окрім зв’язувального компонента, є вуглекислий газ та вода, для видалення якої із стрижнів необхідне нагрівання до 150…200 оС. Подальші експерименти будуть направлені на підвищення механічних і технологічних властивостей розробленої суміші.