ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ СТВОРЕННЯ АЛЮМОФОСФАТНИХ ТА КРЕМНІЙФОСФАТНИХ ЗВ’ЯЗУВАЛЬНИХ КОМПОНЕНТІВ ДЛЯ СТРИЖНЕВИХ СУМІШЕЙ
Procesi littâ, 2025, Vol 3 (161),62-71
DOI:
https://doi.org/10.15407/plit2025.03.062Ключові слова:
вибиваємість, виливок, ортофосфорна кислота, стрижнева суміш, пилоподібний кварц, пірофосфат кремнію, пригар, фазовий аналіз, фосфат алюмініюАнотація
Метою представленої роботи є теоретичне й практичне дослідження можливостей використання попередньо синтезованих пірофосфату кремнію та гідрофосфату алюмінію як зв’язувальних матеріалів для стрижневих сумішей у ливарному виробництві. Уперше досліджено механізм формування міцності стрижневих сумішей із попередньо синтезованими фосфатами кремнію та алюмінію. Фосфати алюмінію нерозчинні у воді, але розчинні в ортофосфорній кислоті. Завдяки цьому, поєднання гідрофосфату алюмінію з ортофосфорною кислотою у складі суміші забезпечує твердіння після нагрівання до 150 оС. Пірофосфат кремнію нерозчинний в ортофосфорній кислоті, тому його додавання до суміші в готовому вигляді не забезпечує твердіння. Отже, попередньо приготовлений пилоподібний гідрофосфат алюмінію повторно проявляє зв’язувальну здатність у поєднанні з ортофосфорною кислотою, тому належить до зв’язувальних матеріалів зі зворотним характером твердіння. Пірофосфат кремнію повторно не проявляє зв’язувальну здатність і належить до зв’язувальних матеріалів із незворотним характером твердіння. За результатами теоретичних досліджень та визначених висновків, уперше створено суміш на основі сухого пилоподібного гідрофосфату алюмінію, який, порівняно із раніше відомими рідкими алюмофосфатами, має тривалий термін зберігання, стабільні властивості та нижчу вартість. При вмісті 3 % гідрофосфату алюмінію та 3 % ортофосфорної кислоти після сушіння при температурі 150 оС зразки суміші мають міцність при стисканні в межах від 2,0 до 2,5 МПа. Стрижневі суміші з обома зв’язувальними компонентами забезпечують чисту без пригару поверхню виливків із залізовуглецевих сплавів із шорсткістю близько 30 мкм. Важливою перевагою є можливість використання стрижнів без протипригарного покриття. Також досліджено залишкову міцність стрижневої суміші з пірофосфатом кремнію після нагрівання в інтервалі температур від 500 до 1000 оС та охолодження та встановлено причини різної трудомісткості вибивання стрижнів із чавунних і сталевих виливків. Цей результат підтверджено прямими експериментами щодо визначення роботи вибивання.
Посилання
Solonenko L. I., Repyakh S. I., Prokopovitch I. V., Sukhoi K. M., Dmytrenko D. O. System аnalysis of modern areas of increasing environmental and sanitary hygienic safety of using cold hardening mixtures in foundry. Праці Одеського політехнічного університету. 2019. №1(57), 90−98. http://dspace.opu.ua/jspui/handle/123456789/8735
Solonenko L. I., Repyakh S. I., Prokopovitch I. V., Sukhoi K. M., Dmytrenko D. O. System аnalysis of modern areas of increasing environmental and sanitary hygienic safety of using cold hardening mixtures in foundry. Праці Одеського політехнічного університету. 2019. №1(57), 90−98. http://dspace.opu.ua/jspui/handle/123456789/8735
Fortini A., Merlin M., Raminella G. A. Comparative Analysis on Organic and Inorganic Core Binders for a Gravity Diecasting Al Alloy Component. Inter Metalcast. 2022. 16, 674−688. https://doi.org/10.1007/s40962-021-00628-1
Doroshenko S. P., Avdokushin V. P., Rusin K., Matsashek I. (1990). Forming materials and mixtures. Kyiv: Vyscha shkola. 415 p. [in Russian].
Doroshenko S. P. (1997). Molding mixtures. Kyiv: IZMN. 140
Sudakas L. G. (2008). Phosphate binding systems. sankt-petersburg: RIA Kvintet. 260 p. [in Russian].
Liutyi R. V., Тyshkovets M. V., Liuta D. V. Foundry core mixtures with orthophosphoric acid and different aluminum-containing compounds. Physics and chemistry of solid state. 2020. 21 (1), 176-184. https://doi.org/10.15330/pcss.21.1.176−184
Keush D. V. (2015). Regularities of formation of binders from orthophosphoric acid and refractory fillers. Processy litya. 4(112), 40−46.
Liutyi R. V., Liuta D. V., Petryk I. Structural Construction of Binders Based on Orthophosphoric Acid and Refractory Materials. Advances in Materials Science and Engineering. 2021. https://doi.org/10.1155/2021/6667769
Liutyi R.V., Kocheshkov A.S., Keush D.V. (2011). Molding and core mixtures with phosphate binders and combined filler, hardened by heating. Herald of Donbass State Engineering Academy. 1(22), 203−206. [in Russian].
Liutyi R. V., Kocheshkov A. S., Keush D. V. (2011). Investigation of the influence of the grain composition of quartz fillers on the properties of mixtures with silicon phosphates. Herald of Donbass State Engineering Academy. 4(25), 98−103. [in Russian].
Liutyi R. V., Keush D. V. (2017). Binding system SiO2 – H3PO4 for foundry cores. Litejnoye proizvodstvo. 4, 23−28. [in Russian].
Liutyi R. V., Fyodorov M. M., Liuta D. V., Bondar A. K., Pavlyuch S. V. (2017). Change in the set of properties of the sand-bentonite mixture with the addition of turning cores with a phosphate binder. Herald of Donbass State Engineering Academy. 2(41), 54−59. [in Ukrainian].
Liutyi R. V., Guriya I. M., Keush D. V., Anysymova O. A. (2013). Determination of the optimal composition of core mixtures with new binders, which are formed during the interaction of orthophosphoric acid with inorganic aluminum salts. Herald of Donbass State Engineering Academy. 2(12Е), 17−24. [in Ukrainian].
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Р.В. Лютий, О.М. Мисливченко, М.М. Федоров, А. С. Кочешков
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
