Введение к работе
Актуальность работы. Среди прогрессивных методов получения точных отливок независимо от марки применяемых сплавов широкое распространение получил метод литья по выплавляемым моделям (ЛВМ). Большая номенклатура отливок, получаемых ЛВМ, возможность уменьшения толщины стенки отливок, снижение или полное исключение припусков на механическую обработку, а также высокая степень автоматизации и механизации технологических процессов позволяет считагь этот метод литья одним из перспективных. Наряду с бесспорными преимуществами данного способа литья имеются серьезные недостатки, которые определяются низкой термомеханической прочностью оболочковых форм (СФ) в ЛВМ, приводящей к растрескиванию форм на различных этапах технологического процесса и, как следствие, к высокому браку как самих форм, так и отливок, полученных в них. Высокая стоимость исходных материалов, главным образом этилсиликата, сложность, длительность и многооперационность технологического процесса формообразования оболочек сдерживает развитие этого прогрессивного способа литья. Повышение трещиностойкости 03> путем управления их структурой и свойствами за счет применения новых, более совершенных технологических процессов, недефицитных материалов, всестороннего контроля исходных составляющих, связующих растворов и суспензий на стадии их приготовления, расчет с помощью математических методик наиболее ватаых параметров технологического процесса позволит снизить брак ОФ, отливок, полученных в; них и, как следствие, повысить эффективность метода ЛВМ.
Цель и задачи работы. Целью настоящей "работы является исследование и разработка более совершенных технологических процессов изготовления ОФ для ЛВМ с повышенной трещиностойкгстью за счет управления их микро- и макроструктурой. Для достижения этой цели в диссертационной работе решались следующие задачи :
создание системного подхода к анализу структур и свойств ОФ ЛВМ путем классификации их по уровням с целью управления качеством 05 на всех структурных уровнях и прогнозирования их физико-механических свойств;
исследование всех стадий "радигчонных технологических процессов формообразования оболочек для оценки их влияния н;. процессы трещинооОразования СФ;
разработка математических моделей, позволяющих рассчитывать
- 4 -необходимые параметры технологического процесса выплавления моделей из О-В;
исследование и разработка технологических процессов, позволяющих управлять микро- и макроструктурами ОФ ЛВМ;
разработка методик контроля исходных материалов и наиболее ответственных операций изготовления ОФ ЛВМ.
Методы исследований. В работе использовались как общеизвестные и принятые методики определения физико-механических н технологических свойств суспензий, 01', отливок, так ;: разработанная с участием автора методика контроля качества этилсиликата и суспензий методом диэлектрической спектроскопии.
Научная нстязпа. Впервые предложена иерархия структур ОФ в ЛВМ, которая показывает возможности :: пути целенаправленного изменения физико-механических характеристик каждого структурного уровня и всей Ої' в целом, onpt-деляя тем самым ее качество.
В целях снижения трещинообразования в ОФ ЛВМ на стадии выплавления моделей впервые предложены расчетные методы определения тер-моврем^нных параметров выплавления моделей аз ОФ, учитывающие влияние металлического стояка.
Ра работана методика определения качества этилсиликата и связующих растворов методом диэлектрической спектроскопии, которая позволяет контролировать полноту реакций гидролиза и поликонденсации при изготовлении связующих растворов и прогнозировать механические свойства OS' изготовленных из этих связующих.
Практическая значимость работы. Предложены номограммы для инженерных расчетов минимально необходимого времени выплавления моделей из ОФ ЛВМ с учетом их конструктивных особенностей.
Предложены наиболее рациональные конструкции стояков с наименьшим вахолаживающим эффектом на операции выплавления моделей из ОФ ЛВМ.
Разработана технология изготовления ОФ в ЛВМ из суспензии, приготовленной барботажлым способом, позволяющая снизить брак форм и отливок.
Предложена и защищена авторским свидетельством технология рационального армирования фирм ЛВМ фарфоровой крошкой, позволяющая повысить трещи:,остойкость форм.
Исследована возможг-ють применения местных сырьевых материалов в качестве обсыночных материалов для изготовления форм ЛВМ, что позволяет снизить себестоимость форм вследствие снижения транс-
- 5 -юртних расходов, не ухудшая, при этом, качества самих ОФ.
Технология пропитки форм ЛВМ ортофосфорной кислотой позволяет ; минимальными затратами повысить прочность форм более чем в два эа&а от их исходного состояния.
Использование добавки "Соапсток" при изготовлении этилсиликат- шх связующих позволяет использовать суспензию в течении семи суток против двух по базовой технологии, причем вуход годных ОФ увеличивается почти в 1,4 раза.
Технология использования высших жирных спиртов, отличная от общерекомендуемой, позволяет источить обсыхание суспензии из ЭТО-40 до 40 с при изготовлении форм на автоматических линиях с одновременным „ошшением выхода годного литья более чем в 2 раза.
Разработана и защищена авторским свидетельством конструкция установки приготовления связующего и керамической суспензии , позволяющая увеличить срок ее службы и снизить трудозатраты на ее очистку.
Реализация результатов работы. Барботажная технология приготовления этилсшшкатной суспензии, технология- использования фарфоровой крошки в качестве обсыпочного армирующего материала для промежуточных слоев оболочковых форм, технология использования внсаих жирных спиртов фракций Сіб - Сгі в качестве антииспарителя ацетона в суспензии из ЗТС-40, технология применения натриевой соли хлопкового соапстока в качестве стабилизатора суспензии па основе зтилсиликата внедрены на заводе "Аскольд" (г.Арсеньев Приморского края) с общим годовым "кономическим эффектом 70,462 тыс. рублей (по уровню цен 1989 г.).
Промышленную апробацию в условиях завода "Аскольд" прошла также технология пропитки ОФ ортофосфорной кислотой, пески Чалгановс-кого каолинового комбината и Новоигирминского ГОК в качестве обсы-почногс материала для ОФ ЛВМ.
Апробация работы. Основные научные и практические результаты рабо обсуждались на региональной научно-технической конференщт "Прогрессивные технологические процессы производства отливок, материалов и их обработка (г. Чебоксары, 1РЯ9 г.); областной научно-технической конференции "Прогрессивные методы получения отливок" (г. Горький, 1989 г.); региональном научно-техни"еско'м совещании "Повышение эффективности литейного производства" (г. Омск, 1989 г.); региональной научно-технической конференции "Прогрессив-ш.""- технологии изготовления форм и стержней для производства отли-
- 6 -воїс" (г. Челябинск, 1990 г.); региональной научно-технической конференции "Интенсификация технологических процессов в литейном производстве" (г. Барнаул, 1990 г.); международной научно-технической конференции "Прогрессивные технологические процессы в литейном производстве (г. Хабаровск, 1991 г.); научно-техническом семинаре "Методы контроля и исследований в производстве отливок по выплавляемым моделям (г. Москва, 1992 г.); международном научно-техническом симпозиуме "Механика строительных конструкции из новых материалов и проблемы практического внедрения в производство" (г. Комсомольск-на-Лмуре, 1993 г.).
Автор выражает глубокую признательность к.т.н., доценту Дмитревскому И. П. к.т.н., доценту Черномасу В.В., к.т.н. Сапченко И.Г. , а также всем сотрудникам щ -блешой научно-исследовательской лаборатории и кафедры "Машины и технология питейного производства" КнЛГТУ, отдела главного металлурга к литейного цеха точного литья завода "Аскольд" (г. Арсеньев) за содействие в выполнении и нредстаплении работы.
lb .Зликации. По результатам выполненных исследований опубликованы 22 печатные работы, получено 2 авторских свидетельства.
Структура и объем работы. Дисертацій состоит из введения, б глав, общих выводов, спнска литературы из 128 наименований и 7 приложений. Содержит 112 листов машинописного текста, 25 таблиц и 55 рисунков.