Самарай В.П., Глазова М.

(НТУУ “КПІ”, м. Київ)

E-mail: samaraj@ukr.net

На сьогоднішній день актуальна задача зниження браку виливків, більш як 50% якого виникає в наслідок порушення режимів формоутворення. Велика кількість дефектів, таких як: невідповідність геометрії, обвал, засмічення, пригоряння, шорсткість поверхні та ін, мають місце у сучасному литті, через неправильні режими формування. Метою досліджень є оптимізація формовки на рівні автоматизованих вимірювань, повної або часткової автоматизації застосування САУ і САР.

В роботі запропоновані шляхи зниження рівня браку виливок. В основі методу закладені реологічні та технологічні властивості формувальної суміші, враховуючи максимально всі режими формоутворення, всі фактори впливу на систему в цілому. На процеси ущільнення і текучості впливають: геометрія моделі, фракційний склад піску, частота і амплітуда коливань, напрямок і час дії вібрації, вага вантажу, яким навантажують поверхню форми, загасання коливань вібрації, внутрішнє і зовнішнє тертя, коефіцієнти зчеплення, бічного тиску та реологічні властивості пісків і сумішей.

Для проведення дослідів використовуємо маленький вібростіл, отриманні данні з якого фіксуються та оброблюються у компьютері за допомогою контролера та датчиків зчитування інформації. А також розроблена оригінальна методика вимірювання реологічних кривих і властивостей на базі приладу 04116 із застосуванням додаткових мікроконтролерів і АЦП. За допомогою деформаційної (реологічної) залежності визначаються реологічні властивості формувальної суміші: максимальне напруження зсуву, в'язкість і пружність для їх подальшого використання в програмі моделювання ущільнення формувальної суміші.

Особливо актуальні дослідження сумішей нового класу, наприклад стоматологічних, що ущільнюються вібруванням, у яких зв’язувальний компонент утворюється при взаємодії ортофосфорної кислоти з вогнетривкими матеріалами (кварц або дистенсиліманіт та ін.) та створення сучасного обладнання для віброущільнення з одночасним комплексним використанням різноспрямованих векторів коливань для перетворення формувальної суміші до псевдорідини.

За складеною методикою проведені експеременти, в яких досліджувались 15-ть різних сумішей. Проведені досліди на осипаємість та міцність дали змогу встановити фізико-механічні і реологічні властивості формувальних сумішей.

Реологічними випробовуваннями формувальної суміші можна наочно зафіксувати деформоційно-міцністні властивості в динаміці для кінематичного аналізу, розрахунків та контролю. Дуже перспективно спільне використання результатів деформаційно-реологічних випробувань з результатами загальноприйнятих класичних технологічних випробувань; дослідження виливків на дефектність, з візуальними  кінематичними дослідженнями і результатами імітаційного моделювання.

Для нових сумішей перспективне спільне використання всіх відомих і можливих проб на дефектність виливків, а також дослідження впливу на ступінь ущільнення форми і якість виливків різних співвідношень фракційного складу піску, визначення резонансних режимів ущільнення, в тому числі управління та послідовного переміщення резонансу за обсягом форми.

Для наважки в 50 г стоматологічної формувальної суміші більш ефективною виявилася частота вібрації в 6 000 Гц, ми спостерігали більш швидку відносну деформацію, тоді як для наважки в 100 г навпаки, частота вібрації в 3 000 Гц дає змогу збільшити відносну деформацію зразка майже в двічі.

Можна зробити висновок, що для оптимального віброущільнення стоматологічних формувальних сумішей для лиття за вогнетривким моделям достатньо вібраційної дії 6-8 секунд.

Досліждувалася формувальна суміш у вигляді піску різних фракцій (0,1; 0,16; 0,2; 0,315; 0,4; 0,63; 1; 1,4). В результаті обробки данних, одержаних стосовно вібоущільнення, отримали таблицю залежності впливу величини фракції піску та часу ущільнення на його відосну деформацію. На наведеному графіку рис. 1 наочно зображено, що найбільший ступінь ущільнення фракції 01 з деформацією 6,5 мм (12%) досягається на 8 секунді. Найменша ступінь деформації у фракції 0,4 і 1,6, що становить 2,5 (3,8%) на 6 секунді. Фракція піску 0,315 показує найвищу швидкість ущільнення, за 4 секунди досягається максимально можливий показник деформації для даної фракції - 5 мм (~ 9 %).

Рис. 1- Залежність величини фракції піску та часу ущільнення на його відосну деформацію.

Розроблена методика моніторингу браку виливків, яка слугуватиме методичною базою для оптимізації зусиль щодо зниження браку в ливарних цехах дозволяє виявляти ті причини утворення дефектів, усунення яких при інших рівних умовах, призводить до максимального підвищення якості литва.