2.9 Методика визначення властивостей формувальних і стрижневих сумішей

Як вогнетривкий наповнювач використовували кварцові піски. Порівняльна характеристики пісків Оріхівського та Старовєрівського родовищ наведена в табл. 2.4. Для приготування формувальних сумішей, як підтверджено практикою, слід використовувати Оріхівський пісок, а для приготування стрижневих сумішей, що твердіють у нагрітій оснастці, доцільніше використовувати останній, оскільки він містить менше глинястої складової, яка негативно впливає на характеристики міцностні виготовлених стрижнів.

Таблиця 2.4 – Порівняльна характеристика пісків Оріхівського та Старовєрівського родовищ

Пісок	Масова доля глинястої складової, %	Масова доля SiO2, %	Коефіцієнт однорідності, %	Середній розмір зерна, мм	Модуль дрібності	Марка за ГОСТ 2138-91
Оріхівський	1,54	98,46	75,88	0,231	57,72	2К2О202
Старовєрівський	0,34	99,66	92,94	0,247	54,00	2К1О1025

Як зв’язувальний компонент використовували нові для ливарного виробництва матеріал – синтетичну смолу марки СФ-905, яка призначена для піщано-смоляних сумішей під час виготовлення стрижнів в нагрітій оснастці або для холоднотвердних сумішей. Зв’язувальний компонент являє собою карбамідо-фурановий олігомери, високі властивості і разом з каталізатором застосовується в рецептурах сумішей для виготовлення тонкостінних сталевих виливків.

Карбамідо-фуранові олігомери за якісними показниками мають відповідати вимогам, наведеним у табл. 2.5. Характеристику смоли марки СФ-905 наведено в табл.. 2.6.

Таблиця 2.5 – Вимоги, що пред’являють до карбамідо-фуранового олігомеру

Найменування показника	Норма
Зовнішній вигляд	Рухлива рідина світло-жовтого або світло-коричневого кольорів
В’язкість умовна за температури (20,0 ± 0,5) ºС за віскозиметром ВЗ-246 (сопло 4 мм) після виготовлення, с	від 15 до 20
Масова частка азоту, %, не більше	9,0
Масова частка вільного формальдегіду, %, не більше	2,0
Коефіцієнт рефракції (під час виготовлення)	від 1,45 до 1,47
Густина за температури 20,0 ± 0,5 °С (під час виготовлення), г/см3	від 1,185 до 1,195

Таблиця 2.6 – Характеристика смоли марки СФ-905

Найменування показника	Норма
Зовнішній вигляд	Рухлива рідина світло - жовтого кольору
В'язкість умовна за температури 20,0±0,5º °С за віскозиметром ВЗ-246 (сопло 4 мм) після виготовлення, с	18
Масова частка азоту, %, не більше	7,2
Масова частка вільного формальдегіду, %, не більше	1,8
Коефіцієнт рефракції (після виготовлення)	1,467
Густина за температури 20,0±0,5°С (після виготовлення), г/см3	1,190

Як каталізатор тверднення сумішей використовували спиртовий розчин паратолуолсульфокислоти (C₇H₈O₃S) пТСК-308, характеристику якого наведено в табл.. 2.7.

Таблиця 2.7 – Характеристика каталізатора пТСК-308

Найменування показника	Норма
Зовнішній вигляд	Прозора рідина темно-жовтого або коричневого кольору, без осадку
Масова частка моно-сульфокислот толуолу (суміш ізомерів), %	57
Масова частка вільної сірчаної кислоти, %	2,5
Масова частка летких речовин, %	43,2
Густина, г/см3	1,1

Приготування сумішей: складові суміші (кварцовий пісок, каталізатор, синтетичну смолу) зважували на вагах мод. ВЛТК-500 та СЦГ-10 і перемішували в котковому змішувачі мод. 018М за послідовністю завантажування складових суміші в змішувач:

– попередньо зважену кількість піску засипали в змішувач, вмикали його на декілька секунд для того, щоб рівномірно розподілити пісок по дну чаші змішувача;

– додавали каталізатор, виливаючи його в пісок рівномірно в декількох місцях для кращого розподілу в суміші, вмикали змішувач і перемішували суміш протягом двох хв;

– за аналогічною технологією додавали смолу, вмикали змішувач і перемішували суміш також протягом двох хв.

Після завершення змішування суміш видаляли в поліетиленовий пакет для попередження контакту з повітрям навколишнього середовища. В такій «тарі» пластично-в'язка суміш може зберігатися декілька годин не втрачаючи свої властивості і використовуватися за необхідності.

Для визначення технологічних і механічних властивостей сумішей виготовляли зразки згідно ГОСТ 23409.7-78 двох видів – циліндричні та зразки-вісімки.

Металева оснастка для виготовлення зразків нагрівалася до необхідної температури в муфельній печі МП-2 з потенціометром для автоматичного підтримування температури. Для попередження прилипання суміші до гарячої металевої оснастки останню покривали розділовим покриттям за допомогою пензля розчиненим в уайт-спириті синтетичним кремнійорганічним термостійким каучуком (СКТР).

Циліндричну рознімну металеву оснастку заповнювали готовою до використання сумішшю. Ущільнення здійснювали вручну за допомогою дерев'яної трамбівки. Зразок в оснастці розміщували в печі, де його витримували за заданих температур і часу. Після цього зразок виймали з печі, рознімали оснастку і охолоджували до кімнатної температури.

Виготовлення зразків-вісімок здійснювали аналогічно, за винятком того, що ущільнення суміші виконували трьома ударами лабораторного копра мод. 030М.

Основними технологічними та механічними властивостями сумішей, що тверднуть у контакті з нагрітою оснасткою є:

– тимчасовий опір розриванню щойно затверділого і охолодженого до кімнатної температури зразка;

– тимчасовий опір розриванню після 24-х год;

– поверхнева міцність (обсипаємість);

– газопроникність.

Визначення міцності зразків здійснювали на розривній машині РП-100 за ГОСТ23409.7-78.

На якість виливків найбільше впливає поверхнева міцність, оскільки динамічний вплив напору металу сприймається в першу чергу поверхневими шарами форм і стержнів.

До теперішнього часу не існує методів визначення поверхневої міцності і останню характеризують обсипаємістю. Для визначення обсипаємості сумішей використовували прилад моделі 022. Зважений стандартний циліндричний зразок розміщували в сітчастому барабані, який обертається із швидкістю 60 хв^-1. Тривалість випробування складала 1 хв. Обсипаємість визначали в процентах як відношення маси зразка після випробовування до початкової його маси.

Газопроникність визначали прискореним методом згідно ГОСТ 24409.6-78 за допомогою приладу мод. 042. Газопроникність визначали за таблицею залежно від тиску повітря, що проходить через зразок. У цьому випадку в прилад встановлювали додатковий вантаж і опір (ніпель) для проходження повітря.

Оскільки газопроникність суміші визначали у висушеному стані, зразок вставляли в спеціальну гільзу з еластичною прокладкою для герметизації прилягання зразка до стінок гільзи.

Висновки

1 Удосконалено методики визначення ливарних властивостей, які повною мірою відтворюють поведінку високолегованих сплавів на основі заліза під час виготовлення із них виливків: рідкотекучості, лінійної усадки та тріщиностійкості.

2 Розроблено технологію виготовлення литих зразків для визначення механічних властивостей металу під час виробництва тонкостінних виливків.

3 Модернізовано експериментальну установку для визначення окалиностійкості сплавів при температурах до 1350°С в різних газових середовищах.

4 Розроблено установку для термомеханічного оброблення сталей і технологію визначення цієї характеристики.

5 Розроблено пристрій до розривної машини для визначення механічних властивостей хромоалюмінієвих і хромонікелевих сталей в умовах високих температур.

6 На підставі аналізу існуючих методів дослідження зносостійкості сплавів у гідроабразивному середовищі розроблено установку, яка працює за принципом обертання зразків у рідкому абразивному середовищі, яка сприяє одержанню достовірних результатів за відносно короткий проміжок часу.

7 Вибрано форму та розміри зразків для випробовувань у гідроабразивному середовищі і розроблено технологію їх виготовлення.

8 Визначено і рекомендовано режим і умови випробовувань зразків в гідроабразивному середовищі:

– тривалість випробовування – 8 год.;

– кількість обертів робочого вала – 1875 хвˉ¹;

– середній розмір абразиву – 0,2 мм;

– концентрація абразиву в пульпі – 30 % за об’ємом.

9 Досліджено режими виплавляння високолегованих сплавів в індукційній печі ІСТ-0,06 з використанням різних шихтових матеріалів і вибрано найоптимальніші з використанням звороту власного виробництва.

10 Запропоновані методики мають високу відтворюваність і достовірність результатів досліджень та відповідають вимогам чинних нормативних документів.

11 Методичне забезпечення експериментальних досліджень охоплює вивчення всіх технологічних та експлуатаційних властивостей сплавів на основі заліза, результати яких гарантують виготовлення якісних виливків у виробничих умовах різними способами лиття.