Введение к работе
Актуальность работы. Повышение производительности труда и ускорение технического прогресса невозможно без развития литейного производства, главная задача которого состоит в получении отливок без внутренних дефектов, с чистотой поверхности и размерной точностью близких к деталям.
Некоторые технологические процессы, в частности литье по выплавляемым моделям, позволяют изготавливать отливки с минимальными припусками на обработку.
Несмотря на комплекс преимуществ, метод литья по выплавляемым моделям является довольно дорогим и трудоемким. В этой связи, вопросы снижения материальных и трудовых затрат, а также сокращения длительности технологического процесса изготовления отливок данным способом, являются актуальными.
Большое количество работ, посвященных сокращению цикла изготовления оболочковых форм (ОФ) и использованию дешевых материалов, а так же детальное изучение процессов происходящих на всех стадиях изготовления этилсиликатной оболочки, не привели к значительному росту производительности труда и снижению брака оболочек. Поэтому, с целью удовлетворения требованиям современного производства (высокая производительность, экологичность, низкая себестоимость), необходим поиск других способов изготовления ОФ.
Наиболее перспективным является способ электрофоретического осаждения огнеупорной оболочки на поверхности выплавляемой модели.
Одними из главных препятствий, сдерживающих широкое внедрение способа электрофореза в производство, является его нестабильность, связанная с недостаточной изученностью процессов, происходящих при изготовлении ОФ, использование вредных веществ (кислоты, щелочи) и отсутствие оборудования, позволяющего поддерживать исходный химический состав электрофоретических суспензий.
Так, большинство марок глин, поставляемых на предприятия, активированы различными химическими реагентами, содержание которых не всегда допустимо в форетической суспензии, а содержание глины в ОФ, увеличивает риск трещинообразования. К недостаткам существующей технологии получения ОФ методом электрофореза следует отнести и то, что отработанные форетические суспензии не используют повторно.
Таким образом, актуальным направлением исследований является разработка новых составов электрофоретических суспензий с возможностью их регенерации и технологического оборудования, позволяющего восстанавливать свойства суспензий.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является повышение качества ОФ, получаемых методом электрофореза, основанном на
применении регенерируемых электрофоретических суспензий с полимерными стабилизаторами, снижение себестоимости литья и разработка конструкций технологического оборудования, позволяющего автоматизировать процесс восстановления суспензий.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
- разработка электрофоретических суспензий содержащих в своем составе полимерные стабилизирующие добавки;
- исследование электрофоретических свойств регенерированных суспензий и оболочек, полученных на их основе;
- разработка конструкций технологического оборудования, позволяющего автоматизировать процесс регенерации форетических суспензий.
На защиту выносятся следующие положения:
- результаты исследований влияния полимерных стабилизирующих добавок на свойства электрофоретических суспензий и осадков;
- особенности формирования электрофоретических покрытий из регенерированных суспензий с использованием установок, позволяющих автоматизировать процесс регенерации форетических суспензий;
- результаты исследований влияния технологических факторов на прочностные свойства литейных форм.
Научная новизна. Установлены закономерности влияния водорастворимых полимеров различной природы на процесс электрофореза при котором формируются новые свойства электрофоретических суспензий и осадков, полученных на их основе.
Установлены зависимости процесса усадки, происходящего при сушке электрофоретических осадков от времени сушки.
Выявлены особенности восстановления свойств форетических суспензий после их коагуляции и в процессе работы.
Выведены имперические зависимости, позволяющие оптимизировать механические свойства оболочковых форм на стадии выплавки модельного состава и заливки жидкого металла.
Практическая значимость работы. Разработаны и предложены составы форетических суспензий с использованием полимерных стабилизаторов.
Разработаны способы регенерации электрофоретических суспензий, с целью их дальнейшего использования для получения ОФ методом электрофореза.
Разработаны конструкции установок, позволяющих автоматизировать процесс восстановления суспензий.
Разработана технология пропитки ОФ связующими растворами.
Результаты работы прошли опытно-промышленные испытания в литейном цехе ОАО “КнААПО” и используются на участке точного литья.
Полученные экспериментальные данные применяются при проведении научно-исследовательских работ студентами и аспирантами кафедры “МиТЛП” ГОУВПО “КнАГТУ”.
Апробация работы. Основные разделы и результаты работы были доложены и обсуждены на Международном Форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2006г.), на Третьей Международной науч-
но-технической конференции (Пенза, 2007 г.), на Восьмом Международном Российско-Китайском симпозиуме (Хабаровск, 2007 г.)
Патент РФ № 2289491, полученный в ходе работы, выставлялся на Международной выставке-конгрессе (С-Петербург, 2007 г.) и был удостоен диплома первой степени. На восьмом Московском международном салоне инноваций и инвестиций (Москва, ВВЦ, 2008) данный патент был награжден дипломом первой степени.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе статьи в центральной печати - 2 и 5 изобретений.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 80 наименований и 6 приложений. Содержит 128 листов машинописного текста, 2 таблицы и 63 рисунка.
