Нижнетагильский технологический институт (филиал) Уральского федерального университета имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Нижний Тагил, Россия

А. П. Фирстов, доцент кафедры металлургических технологий, канд. техн. наук, доцент, эл. почта: first55@mail.ru

Разовые формовочные и стержневые смеси должны обладать определенными механическими, технологическими и физическими свойствами при контакте с жидким металлом. В контактной зоне «жидкий металл — поверхность формы» поверхность формы претерпевает жесткие условия со стороны жидкого металла, связанные с большим градиентом температуры, доходящим до 1500 оС, и разной плотностью компонентов, где плотность металла превышает плотность уплотненной формы в 4 раза. Такое жесткое воздействие на литейную форму при заливке поверхностные слои формовочных и стержневых смесей должны выдержать без существенных изменений по свойствам. При заливке литейных форм жидким металлом (расплавом), как правило, наблюдается турбулентный режим заполнения формы. Данный режим заполнения формы приводит к образованию различных завихрений в потоке расплава, которые у стенок формы тормозят движение жидкого металла, приводя к поверхностному разрушению формы. Сопротивление поверхностного слоя литейной формы при заливке подвержено истиранию поверхностных слоев формы, потере геометрических размеров будущей отливки, утрате технологической воды в смеси и характеризуется осыпаемостью и пониженной поверхностной прочностью, что, в свою очередь, скажется на способности поверхностных зерен песка легко отделяться при небольшом трении. Недостаточная поверхностная прочность формы вызывает появление дефектов в отливках, образуя подутловатость отливки, возникновение песчаных раковин и засоров, т. е. в отливку попадают частицы формовочного материала. Перечисленные факторы проявляют себя при заливке особенно для сложных и массивных вагонных деталей, и в качестве примера может служить отливка «Балка надрессорная», изготовленная из стали 20ГЛ с массой более 500 кг. Таким образом, поверхностная прочность формовочных и стержневых смесей является наиболее важным фактором получения качественного литья.

1. Лясс А. М. Быстротвердеющие формовочные смеси. — М. : Машиностроение, 1965. — 330 с.
2. Дерягин Б. В. Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок. — М. : Наука, 1986. — 206 с.
3. Жуковский С. С. Технология литейного производства: формовочные и стержневые смеси. — Брянск : Издательство БГТУ, 2002. — 469 с.
4. Фирстов А. П., Шевченко О. И., Мартыненко С. В. Противоэрозионное покрытие для стабилизации поверхностной прочности литейной формы // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. 2023. Т. 79. № 6. С. 508–512.
5. Идельчик И. Е. Справочник по rидравлическим сопротивлениям / Под ред. М. О. Штейнберrа. 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Машиностроение, 1992. — 672 с.
6. Матвеев М. А., Зосин А. П., Гуревич Б. И. Об оптимальном модуле жидкого стекла для производства высокопрочных вяжущих // Химия и технология вяжущих веществ: Комплексное использование сырья Кольского полуострова. — Л. : Наука, 1968. — С. 36–34.
7. Борсук П. А., Лясс А. М. Жидкие самотвердеющие смеси. – М. : Машиностроение, 1979. — 255 с.
8. Алёшин Н. П., Скрынников С. В., Крысько Н. В., Щипаков Н. А., Кусый А. Г. Классификация поверхностных дефектов основного металла трубопроводов по результатам комплексной диагностики // Компьютерная оптика. 2023. Т. 47. № 1. С. 170–178.
9. Рыбкин В. А. Ручное изготовление литейных форм : учеб. для сред. ПТУ. 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Высш. шк., 1986. — 198 с.
10. Фирстов А. П. Литье антикоррозионных формовочных покрытий на связующем из модифицированного жидкого стекла: дис. ... канд. техн. наук. — Челябинск : Южно-Уральский государственный университет, 2008. — 149 с.
11. Зайцев О. С. Общая химия. Состояние веществ и химические реакции : учеб. пособие для вузов. — М. : Химия, 1990. — 352 с.
12. Григорьев П. Н. Матвеев М. А. Растворимое стекло (получение, свойства и применение). — М. : Промстройиздат, 1956. — 443 с.
13. Фирстов А. П. Пористая структура жидкостекольной смеси // Научные исследования и разработки : сб. науч. работ 57-й Международной научной конференции Евразийского Научного Объединения, Москва, ноябрь 2019. — М. : ЕНО, 2019. — Ч. 2. — С. 148–151.
14. Илларионов И. Е. Петрова Н. В. Жидкостекольные смеси, отверждаемые продувкой углекислым газом // Труды Нижегородского государственного технического университета им. Р. Е. Алексеева. 2011. № 2 (87). С. 208–213.
15. Солоненко Л. И. Некоторые особенности сушки литейных форм и стержней в области стоячих волн сверхвысокочастотного излучения // Металл и литье Украины. 2020. Т. 28. № 1. С. 69–78.
16. Жуковский С. С. Прочность литейной формы. — М. : Машиностроение, 1989. — 288 с.
17. Айлер Р. К. Химия кремнезема. Т. 2. — Москва : Мир, 1982. — 752 с.
18. ГОСТ 13078-81. Стекло натриевое жидкое. Технические условия. — Введ. 01.01.1982.
19. ГОСТ 23409.6-78. Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Метод определения газопроницаемости. — Введ. 01.01.1980.
20. ГОСТ 977-88. Отливки стальные. Общие технические условия. — Введ. 01.01.1990.