Д.т.н. Исагулов А.З., к.т.н. Куликов В.Ю.,

PhD Щербакова Е.П., магистр Ковалёва Т.В.

Карагандинский госдуарственный технический университет, Казахстан

Обеспечение равномерности технологических свойств

по объёму песчано-смоляной формы

Целесообразность изменения давления в процессе формирования оболочковой песчано-смоляной формы определяли в серии испытаний. Экспериментально установлено, что снижение шероховатости литейных форм достигается при увеличении давления на 0,05-0,10 МПа. При этом технологически необходимая величина газопроницаемости не снижается. Увеличение шероховатости и снижение газопроницаемости при дальнейшем увеличении давления происходит вследствие выдавливания зерен песка в уже затвердевшей оболочке. Вследствие выгорания связующего при более интенсивном прогреве ПСС показатели прочностных свойств также снижаются.

В таблице 1 приведены данные экспериментальных исследований по определению параметров изменения давления в процессе формирования оболочковой формы. Во всех экспериментах продолжительность выдержки оболочки на плите составляла 40 с, температура нагрева модельной плиты 250 ⁰С. Первоначальное давление во всей серии экспериментов составляло 0,2 МПа. Окончательное спекание оболочковой формы осуществлялось в течение 180 с при температуре 350 ⁰С в электропечи. Наполнителем являются кварцевые пески марок 1К0315 и 1К02 в пропорции 70:30. Связующее – пульвербакелит.

Повышение прочности оболочки достигается вследствие изменения давления относительно первоначального значения. Варьируя давлением, появляется возможность повысить плотность контакта зерен песка и смолы. Это достигается более равномерным и полным обволакиванием зерен песка. Увеличение прочности не ухудшает другие технологические параметры оболочки. Так, газопроницаемость и шероховатость формы остаются в необходимых пределах.

Таблица 1 – Определение рационального параметра изменения давления в течение формообразования оболочки

Изменение давления, ΔР, МПа	rzф, мкм	Прочность формы, σр, мпа	Газопроницаемость, г, ед	Величина и время после начала формообразования повышения давления, МПа
0 0,01 0,03 0,05 0,075 0,09	92 87 73 67 71 68	4,3 4,4 4,8 4,9 4,8 4,7	126 124 119 111 99 91	весь процесс 0,01 через 10 с 0,01 через 5 с, 0,02 еще 5 с по 0,01 МПа каждые 5 с по 0,025 МПа через 5, 10, 20 с по 0,03 МПа через 5, 10, 20 с

На ТОО “КМЗ им. Пархоменко” в смесях для проведения экспериментов содержание пульвербакелита в смеси менялось от 1 до 7 %. Формообразование оболочки сопровождалось приложенным статическим давлением равным 0,22 МПа в течение всего времени формирования оболочки (сплошная). В другой серии исследований давление изменялось: начальной была величина 0,22 МПа, затем давление увеличивали до 0,32 МПа и снижали в конце формообразования (последние 20 % времени) до 0,2 МПа (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость прочности на сжатие от величины давления

при формировании оболочки: 1 – с использованием нестационарного давления в процессе формообразования; 2 – использование постоянного давления в процессе формообразования

Результаты исследований приведены на рисунках 2-4. Таким образом, определено, что для выравнивания напряжения по высоте оболочковой формы целесообразно, чтобы давление на смесь не оставалось постоянным в течение всего процесса формирования оболочковой формы, а изменялось в процессе формообразования.

Рисунок 2 – Зависимость температурных напряжений от слоя смеси при температуре модельной плиты 250 ⁰С, отсутствии статического давления

Рисунок 3 – Зависимость температурных напряжений от слоя смеси при температуре модельной плиты 250 ⁰С, постоянном давлении на смесь 0,3 МПа

Рисунок 4 – Зависимость температурных напряжений от слоя смеси при температуре модельной плиты 250 ⁰С, переменном давлении

Сначала следует подавать начальное давление 0,25-0,30 МПа, затем спустя 15-20 с повышать его на величину 0,05-0,10 МПа, в конце формирования оболочки (40 с) давление следует снижать до нуля.