Главная » Статьи, тех. документация » Исследование свойств графитооксидных композиций для литейного производства

Исследование свойств графитооксидных композиций для литейного производства

Т. Р. ГИЛЬМАНШИНА1, С. И. ЛЫТКИНА1, Т. А. БОГДАНОВА2, С. А. ХУДОНОГОВ1, А. А. КОСОВИЧ1, Е. Г. ПАРТЫКО1, 1Сибирский федеральный университет, г. Красноярск, Россия, 2ООО «КиК», г. Красноярск, Россия

Для стального, чугунного и цветного литья предложено огромное количество рецептур красок, при этом технологические процессы получения покрытий с заданной структурой и свойствами в литейном производстве с точки зрения нанотехнологии изучены недостаточно.

Качество формовочных красок в большинстве случаев определяется по их плотности и устойчивости против расслоения, а также визуально по кроющей способности, что недостаточно для всесторонней оценки качества этих красок. Формовочные краски представляют собой сложные коллоидные системы, поэтому изучение свойств покрытий проводили с учетом современных физико-химических представ­лений о нанотехнологии формовочных красок на основе экспериментального исследования свойств дисперсной фазы и дисперсионной среды формовочных красок и рассматриваемой нанодисперсной системы в целом [1].

Покрытия, представляющие собой в исходном состоянии суспензии, после их отверждения должны иметь достаточную прочность, чтобы защитить формы и стержни от механических повреждений и сох­ранить сплошность слоя до заливки.

%d1%81%d0%ba%d1%80%d0%b8%d0%bd%d1%88%d0%be%d1%82-25-04-2017-164705

 

%d1%81%d0%ba%d1%80%d0%b8%d0%bd%d1%88%d0%be%d1%82-25-04-2017-165002

Выполнение указанных требований зависит от технологических характеристик исходных суспензий покрытий: вязкости, седиментационной устойчивости, кроющей способности и др. [2–4].

 

Цель данной работы – исследование влияния качества наполнителя на технологические свойства суспензий.

 

  • качестве наполнителя суспензий использовали природные скрытокристаллический (ГЛС-2), карандашный (ГК) и активированный (ГЛС-2А) графиты, пылевидный кварц (ПК-А), глинозем (Al2O3-А)
  • периклаз (MgO-А). В качестве жидкой фазы суспензий для исследований была выбрана вода.

 

При приготовлении наполнителя суспензий графита и оксидного материала активировали в опти­мальных режимах в планетарно­-центробежной мельнице АГО-2, определенных в работах [5, 6].

 

Проведенные ранее исследования позволили определить соотношение графит: пылекварц, равное 50: 50.

 

Технологические свойства суспензий (плотность, вязкость, приведенная прочность высушенного слоя покрытия и т. д.) оценивали по ГОСТ 10772–78.

 

Влияние времени активации на свойства смеси графит ГЛС-2, пылевидный кварц (ПК) показано на рис. 1–4.

 

Из рисунков видно, что с увеличением времени активации до 10 мин все основные свойства графи­ то-пылекварцевой суспензии улучшаются. Плотность суспензий повышается незначительно с 1,07 до 1,08 г/см3. Толщина высушенного слоя на стеклянной пластине уменьшается с 0,04 до 0,02 мм. Приведенная прочность повышается с 23,6 до 36 г песка на 1 мм покрытия. Седиментационная устойчивость в первый час у смеси, активированной в течение 10 мин, значительно превосходит остальные.

 

Дальнейшее увеличение времени активации приводит к ухудшению свойств, что можно объяснить начавшейся агрегацией частиц. Плотность суспензий снижается до 1,065 г/см3. Толщина высушенного слоя на стеклянной пластине увеличивается до 0,03 мм. Приведенная прочность снижается до 26,6 г песка на 1 мм покрытия.

На рис. 5 показано распределение частиц в высушенном слое суспензии.

2

3

4

Рис. 5. Распределение частиц в высушенном слое суспензии: а – механосмесь; б – композиция, дополнительно активирован­ ная в течение 10 мин

Из рисунка видно, что после активации частицы образуют ровный гладкий слой. Поверхность по­крытия менее шероховатая. Покрытие на основе механосмеси выглядит рыхлым, что обусловливает низкую прочность по сравнению с покрытием на основе активированной смеси.

 

Таким образом, в ходе исследований было определено оптимальное время активации наполнителя, равное 50: 50.

 

Результаты сравнительного исследования основных свойств суспензий на других активированных графитооксидных композициях представлены на рис. 6–9. Композиция ГЛС-2: ПК-А – механосмесь, остальные композиции дополнительно активировали в течение 10 мин.

 

Замена природного графита на скрытокристаллический активированный ГЛС-2А или на каран­ дашный ГК приводит к повышению основных технологических свойств на 25–35 %. Кроющая спо­ собность и седиментационная устойчивость через 3 ч суспензий при использовании графита ГЛС-2А выросла на 20–25 %, а при использовании графита ГК уменьшались в 2–3 раза. Толщина высушенного слоя покрытия при этом уменьшилась в 2–3 раза.

 

Суспензии на основе композиции, в состав наполнителя которой входят активированные глинозем и графит, совместно дополнительно активированные в течение 10 мин, имеют следующие свойства: плотность суспензий составляет 1,070 г/см3 (ареометрический метод измерения) и до 1,073 г/см3 (весо­ вой метод измерения), вязкость – 11 с, толщина высушенного слоя на стеклянной пластине – 0,03 мм, приведенная прочность – 33 г песка на 1 мм покрытия, кроющая способность – до 3 баллов.

5

6

7

Суспензии на основе композиции, в состав наполнителя которой входят активированные периклаз и графит, совместно дополнительно активированные в течение 10 мин, имеют следующие свойства: плотно­сть суспензий составляет 1,065 г/см3 (ареометрический метод измерения) и до 1,059 г/см3 (весовой метод измерения), вязкость – 11 с, толщина высушенного слоя на стеклянной пластине – 0,02 мм, приведенная прочность – 24 г песка на 1 мм покрытия, кроющая способность – до 3 баллов.

 

Таким образом, проведенные исследования показали, что использование активации графитооксид­ ных композиций позволяет существенного улучшать технологические свойства суспензий на их основе.

 

Литература

  1. К и р ю х и н а, Н. Б. Исследования и разработка нового поколения разделительных покрытий / Н. Б. Кирюхина, Е. Бугаев // Прогрессивные технологические процессы и оборудование в литейном производстве: сб. науч. тр. междунар. науч.-техн. конф. / под ред. А. П. Трухова и М. Ю. Ершова. М.: Изд-во МГТУ «МАМИ», 2002. С. 55–60.
  1. Формовочные материалы и технология литейной формы: Справ. / С. С. Жуковский, Н. И. Анисович [и др.]; под ред. С. С. Жуковского. М.: Машиностроение, 1993. 432 с.
  2. Б о л д и н, А. Н., Д а в ы д о в Н. И., Ж у к о в с к и й С. С. и др. Литейные формовочные материалы. Формовочные, стержневые смеси и покрытия: справ. М.: Машиностроение, 2006. 507 с.
  3. Д о р о ш е н к о, С. П. Формовочные материалы и смеси / С. П. Дорошенко. Киев: Выcш. шк., 1990; Прага: СНТЛ, 1990. 415 с.
  1. Способы повышения качества литейного графита отдельными и комплексными методами активации / Л. И. Мамина, В. И. Новожонов, Т. Р. Гильманшина [и др.]. Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2011. 160 с.
  2. Исследование зависимости смачиваемости используемых в металлургии графитов различного качества / Т. Р. Гиль­ маншина, Л. И. Мамина, В. Н. Баранов [и др.] // Вестн. Магнитогор. гос. техн. ун-та им. Г. И. Носова, 2013. № 3 (43). С. 55–58.
Яндекс.Метрика