Пивощук А.Р., Лютий Р.В.

СУМІШ З НОВИМ ЗВ’ЯЗУВАЛЬНИМ КОМПОНЕНТОМ - ПІРОФОСФАТОМ КРЕМНІЮ, ДЛЯ ТЕПЛОВОГО ЗМІЦНЕННЯ ЛИВАРНИХ СТРИЖНІВ

(НТУУ «КПІ»)

е-mail: andriipivoschuk@gmail.com

В сучасних стрижневих сумішах використовують великий спектр зв’язувальних компонентів, особливе місце серед яких займають фосфати, наділені рядом цінних фізичних, хімічних, теплофізичних та інших властивостей. Важливою перевагою ортофосфорної кислоти є здатність утворювати вогнетривкі сполуки з багатьма класами наповнювачів: оксидами, силікатами, алюмосилікатами. В сучасному ливарному виробництві можливості цих матеріалів використовуються мало, тому розроблення високоміцних фосфатних зв’язувальних компонентів на основі доступної і недорогої сировини є актуальним.

Об’єкт дослідження.Стрижнева суміш, яка зміцнюється при нагріванні через хімічну взаємодію ортофосфорної кислоти з кварцовим наповнювачем.

Предмет дослідження.Властивості сумішей, фазовий склад та термічна стабільність зв’язувального компонента, якість поверхні сталевих виливків.

Мета роботи.Розроблення стрижневої суміші шляхом встановлення загальних закономірностей утворення зв’язувальних компонентів при взаємодії ортофосфорної кислоти із комбінованим наповнювачем для підвищення якості виливків із залізовуглецевих сплавів.

Методи дослідження. Аналіз процесів хімічної взаємодії ортофосфорної кислоти з кварцовими наповнювачами, рентгенофазовий аналіз, диференційний термогравіметричний аналіз, композиційне планування експерименту, визначення властивостей сумішей, побудова рівнянь регресії другого порядку, виготовлення оболонкових форм і стрижнів у гарячому оснащенні, контроль шорсткості поверхонь виливків із залізовуглецевих сплавів.

Висновки:

1. Експериментально встановлено, що в композиції кварцового наповнювача з ортофосфорною кислотою при температурі 300…320  ^оС відбувається утворення раніше не дослідженого в ливарному виробництві ЗК – пірофосфату кремнію. За даними ДТГА, він характеризується термічною стабільністю, відсутністю фазових перетворень при нагріванні та не піддається розпаду в інтервалі 300…1000 ^оС.

2. Доведено, що незважаючи на активність дрібних частинок піску до ортофосфорної кислоти, вміст пилоподібного кварцу в сумішах даної категорії є необхідним. Пилоподібний кварц із ортофосфорною кислотою утворює стабільний пірофосфат кремнію, в той час як частинки піску утворюють групу фосфатів змінного складу, що негативно позначається на адгезії зв’язувального компонента до наповнювача та на загальній міцності системи.

3. За результатами планування експериментів та оброблення даних визначено оптимальний склад і режим зміцнення суміші. Для забезпечення достатнього рівня загальної та поверхневої міцності вміст пилоподібного кварцу має бути 6…8%, а кислоти – 3…4%; температура зміцнення 300…320 ^оС, що відповідає утворенню пірофосфату кремнію.

4. Розроблені в роботі суміші, завдяки високій загальній і поверхневій міцності, забезпечують можливість виготовлення у нагрітому оснащенні стрижнів із тонкими перерізами, а також оболонкових півформ із рельєфною поверхнею.

5. Отримані при різних температурах заливання виливки із сірого чавуну, вуглецевої та легованої сталей мають якісні литі поверхні, із чітко відтвореними дрібними елементами конфігурації. Відсутність дефектів типу пригару, піщаних та газових раковин свідчить про низьку хімічну активність компонентів розроблених сумішей до залізовуглецевих розплавів.