Адаптація процесу адитивного виготовлення моделей для газифікації їх в піщаній формі при заливанні металу, а також для утилізації відходів пінополістиролу

Анотація

УДК 669.13: 621.74.045

Описано технологічний метод з галузі ливарного виробництва, що поєднує адитивне виробництво (АВ) разових ливарних полімерних моделей з утилізацією відходів пінополістиролу (ППС). Його створено для переходу на спосіб лиття за моделями, що газифікуються, від нинішнього способу лиття за друкованими моделями, що випалюються. Останній спосіб застосовують тому, що сучасні друковані моделі мають високу густину і зольність, це погіршує якість металевих виливків при застосуванні їх для ЛГМ. Утилізація ППС дає екологічний ефект, а АВ моделей є прикладом поширення цифровізації і автоматизації ливарного виробництва. Описано приклади утилізації ППС, приклади виливків за випалюваними адитивно виготовленими моделями та виявлений в робочих порожнинах форм зольний залишок, що складається з вуглецю, після випалювання таких моделей. Показано приклади друку моделей з комірчастою їх серцевиною і вентиляційним каналом, невдалий приклад лиття алюмінію способом ЛГМ у вакуумованій піщаній формі, а також приклад 3D-принтера для друку з застосуванням подрібненого пластику або пластикових гранул. Розроблений спосіб друку разових ливарних моделей для газифікації у піщаній ливарній формі відповідає тенденції поширення АВ у ливарному виробництві. Якщо питома вага друкованої моделі надто висока, то застосовують нові способи ЛГМ з виведенням надлишку газів від газифікації моделі крізь вентиляційний канал у моделі і трубчастий випор за межі форми і з окисленням цих газів, зокрема за розробленим нами способом. Така нейтралізація газоподібних відходів при ЛГМ слушно доповнює утилізацію твердих відходів ППС, як сировини для АВ ливарних моделей. Воднораз ці способи дають синергічний ефект щодо екологічного збереження довкілля, покращення умов праці ливарників та зниження собівартості литої продукції разом з підвищенням її якості.

Список літератури

1. Патент 2024558 РФ, C1, C08J 11/12. Способ получения композиционного материала / А. Б. Корженевский, В. А. Бурмистров, И. А. Овечкин. Опубл. 15.12.1994.
2. Патент 82838 Україна, МПК С08J 11/04. Спосіб одержання полімерного композиційного матеріалу / О. Й. Шинський, А. О. Стрюченко, В. С. Дорошенко, И. О. Шинський та ін. Опубл. 12.08.2013, Бюл. 15.
3. Шинский О. И., Тихонова О. А., Стрюченко А. А., Дорошенко В. С. Исследование процессов термокомпактирования отходов пенополистирола. Твердые бытовые отходы. 2011. № 4. С. 48–50.
4. Uttaravalli A.N., Dinda S. & Gidla B.R. (2020). Scientific and Engineering Aspects of Recycling and Reuse of Expanded Polystyrene Waste for Various Potential Applications: A Review. Process Safety and Environmental Protection, 137, 140–148.
5. Трунилина А. В., Баурова Н. И. Полимерные композиты со свойствами биодеградации. Все материалы. Энциклопедический справочник. 2019. № 1. С. 9–13.
6. Винниченко А. В., Назаревич С. А. Разработка технического решения для итеративной филаментизации 3D-пластика / Материалы ІІ всеросс. научн. конф. Моделирование и ситуационное управление качеством сложных систем. 19–23.04.2021. Сб. докл. СПб.: ГУАП, 2021. С. 107–111.
7. Митраков Г. Н., Евдокимов С. Н., Лаврик Е. Г., Сазонов В. С. Использование аддитивных технологий при литье по выжигаемым моделям. Омский научный вестник. 2015. № 2. С. 80–84.
8. Литье стали по выжигаемым аддитивным моделям / П.А. Андрианов, А.Е. Колмаков, М.М. Уткин / Известия ТулГУ. Технические науки. 2019. Вып. 4. С. 346–344.
9. Шуляк В. С. Литье по газифицируемым моделям. СПб.: НПО «Профессионал», 2007. 408 с.
10. Цифровые технологии в литейном производстве / В. С. Мирошниченко. Инновационные технологии в литейном производстве: Сборник трудов Международной научно-технической конференции / под ред. К. А. Батышева, К. Г. Семенова. М.: ИИУ МГОУ, 2019. С. 330–333.
11. Прохорчук Е. А., Трапезников А. В., Ларионов С. А., Соколов А. В. Исследование и выбор оптимального состава филамента для 3D-печати литейной выжигаемой модели. Литейное производство. 2021. № 4. С. 23–27.
12. Патент 151359 Україна, МПК B22C 9/02, B22C 15/02. Спосіб адитивного виробництва полістирольної ливарної моделі чи іншого тривимірного об'єкту складної конфігурації / О. Й. Шинський, В. С. Дорошенко, П. Б. Калюжний та ін. Опубл. 13.07.2022. Бюл. № 28.
13. Ile Kauppila. 3D Printing From Plastic Waste: 10 Successful Projects. Sep 20, 2021. URL: https://all3dp.com/1/3d-printing-from-plastic-waste/
14. Патент 147217 Україна, МПК B22C 7/02, B22C 9/04. Спосіб лиття металу за моделями, що газифікуються, з окисленням продуктів газифікації / О. Й. Шинський, В. С. Дорошенко. Опубл. 24.04.2021, Бюл. 16.