Наукові конференції України, Нові матеріали і технології в машинобудуванні-2020

Розмір шрифту: 
ПОЄДНАННЯ РІЗНИХ ЗВ'ЯЗУВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ У СКЛАДІ ФОРМУВАЛЬНИХ І СТРИЖНЕВИХ СУМІШЕЙ
В. C. Дорошенко

Остання редакція: 2020-04-26

Тези доповіді


Актуальність зменшення відходів і декарбонізації промисловості полягає в заміні органічних технологічних матеріалів на неорганічні для зменшення викидів СО2 і глобального потепління. Важливою проблемою ливарного виробництва є створення екологічно безпечних формувальних та стрижневих піщаних сумішей. У ФТІМС НАНУ створена під керівництвом проф. Шинського О. Й. піщана суміш зі зв'язувальним матеріалом з відходів пінополістиролу (ППС), яка відрізняється тим, що в суміш ще додають 1,0-1,5 % мас. рідкого скла, а виріб з неї у сирому стані до видалення з оснастки продувають вуглекислотою (пат. 88670 UA, опубл. 2009). Переваги цієї суміші в тому, що вона сприяє утилізації відходів ППС, компонент якого дає високу міцність суміші на рівні сумішей з органічними смолами. Така суміш легко вибивається, а поєднання органічного зв'язувального з рідким склом дає достатню сиру міцність стрижню, щоб його видалити з оснастки і завдяки підсушці при температурі порядку 120 ºС отримати високоміцну суміш, висушивши розчинник ППС. Без додання рідкого скла такі стрижні раніше сушили на драйерах. За аналогією з розглянутою сумішшю виникла ідея щодо піщаних металофосфатних сумішей, стрижні з якими проходять теплову сушку [1]. Такі суміші від поширених неорганічних піщано-рідкоскляних сумішей відрізняють вища термостійкість, краща здатність до вибивання та більш безпечні умови утилізації відходів. А, оскільки багато стрижньових сумішей мають органічні зв'язувальні (зокрема, смоляні, більш дорогі за вартістю) з пов’язаними з ними газовими и твердими забрудненнями робочої зони і навколишнього середовища, то останні неорганічні суміші мають переваги. Ортофосфорну кислоту, введену в суміш авторами [1], навіть застосовує харчова промисловість в якості добавки (Е338), при виробництві газованої води як регулятора кислотності тощо. Щодо поєднання двох зв'язувальних матеріалів у складі піщаних сумішей, то додатково до багатообіцяючих металофосфатних має перспективу рідке скло, зокрема за СО2-процесом, аналогічно піщаній суміші з ППС, або прототипи сумішей з гіпсом чи цементом, як гідратаційних в’яжучих, що утворюють в контакті з водою кристалогідрати.

У ФТІМС НАНУ відпрацьовано ряд сумішей з кристалогідратами для виготовлення піщаних оболонкових форм за крижаними моделями. Досліджено швидкість тверднення сумішей шляхом вистоювання, помірного (40-100 ºС) нагрівання, застосування прискорювачів тверднення чи додавання до складу суміші цементу швидкісного тверднення марки Аквафікс. Додавання цементу в суміші стрижнів для лиття залізовуглецевих сплавів сприятиме покращенню вибивальності, для лиття кольорових сплавів таку роль виконуватиме гіпс, а їх поєднання здатне регулювати цю немаловажну технологічну характеристику.

Таким чином, створення комбінованих (гібридних) на основі піщано-фосфатних сумішей шляхом поєднання чи взаємного доповнення різних неорганічних зв'язувальних матеріалів у складі сумішей має певні перспективи і потребує експериментальної перевірки та відпрацювання способів їх замішування і застосування в піщаних формах та стрижнях. Такі суміші за технологічними характеристикам будуть наближатись до самотвердних, а їх неорганічний склад матиме екологічні переваги над сумішами з органічними компонентами при наближенні до показників міцності останніх.


Посилання


1. Лютий Р.В., Тишковець М.В., Люта Д.В. Дослідження процесів зміцнення стрижневих сумішей з ортофосфорною кислотою і алюмовмісними матеріалами різного класу // Physics and chemistry of solid state. - 2020. - V. 21, N 1. - Р. 176-184.

Full Text: PDF