Фосфатні зв’язувальні компоненти для виготовлення форм і стрижнів у технологіях лиття заготовок штампового інструменту
Анотація
Федоров М. М., Лютий Р. В., Дьяченко Ю. Г., Кочешков А. С., Люта Д. В.
Фосфатні зв’язувальні компоненти для виготовлення форм і стрижнів у технологіях лиття заготовок штампового інструменту
Ливарні технології виготовлення деталей штампового інструменту мають відчутні переваги перед використанням поковок, сортового прокату або порошкових деталей. Сталі, які використовують для штампових вставок, матриць, пуансонів тощо, в цілому мають задовільні ливарні властивості і дають змогу отримувати точні литі заготовки. Однак вибір способу лиття на сьогодні залишається актуальним питанням, оскільки технології виготовлення литих штампів дорогі, енергоємні матеріалоємні. Виробництво таких деталей дрібносерійне, в той час як провідні ливарні технології розраховані на більші серії або на масове виробництво. Важливим завданням є створення технологічних умов виготовлення заготовок із легованих сталей з використанням мінімальної кількості матеріалів, які, в свою чергу, є доступними та дешевими. Порівняно із спеціальними способами лиття, які використовують зараз, лиття у разові форми дає змогу вирішити це завдання. Однак постає нове питання – створення ефективних формувальних матеріалів, придатних для цієї технології та орієнтованих на умови дрібносерійного виробництва, тобто якісних і простих у використанні стрижневих сумішей. У статті представлено результати дослідження процесів утворення зв’язувальних компонентів у системах ортофосфорної кислоти з сульфатами металів MgSO4·7H2O, MnSO4·5H2O, FeSO4·7H2O, CoSO4·7H2O та Al2(SO4)3·18H2O. Експериментально встановлено, що усі вказані сульфати під час нагрівання в інтервалі від 150 оС до 300 оС вступають у хімічну взаємодію з ортофосфорною кислотою, в результаті чого відбувається твердіння сумішей на їхній основі. Найкращі показники як зв’язувальні компоненти для стрижневих сумішей мають системи із сульфатами заліза та алюмінію. Для них установлено оптимальне співвідношення сульфату та кислоти, температуру нагрівання та необхідний вміст зв’язувального компонента в суміші. Досліджено різні способи приготування сумішей і встановлено доцільність попереднього змішування сульфатів металів з ортофосфорною кислотою з отриманням розчину або сухої композиції. Лабораторні випробування полягали у застосуванні сумішей в процесах лиття високолегованої хромоалюмінієвої сталі. Виливки не мають пригару та інших поверхневих дефектів, отже створені стрижневі суміші потенційно придатні для лиття легованих, в тому числі штампових сталей.
Посилання
Bartel G.P., Fedorov N.N., Tupchienko V.I. A promising technology for the manufacture of wear-resistant cast die tools. Materials of the II International Scientific and Practical Conference «Heavy Mechanical En-gineering. Problems and Prospects for Development». Kramatorsk. DSEA. 2004, p. 113. (in Russian).
Minitskyi A.V., Stepanov O.V., Radchuk S.V., Byba Ye.G., Loboda P.I. 3D Printing of Iron-Based Lattice Structures Produced by Selective Laser Melting. Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2022. 61, pp. 189–196. https://doi.org/10.1007/s11106-022-00306-9
Minitsky A. BybaYe., Minitska N., Radchuk S. A study of the structure and properties of materials based on an iron – copper composite powder. Eastern-European Journal of enterprise technologies. 2019. 2/12(98), pp. 44–55. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.164017
Makarevych O.P., Fedorov G.E., Platonov E.O. Production of castings from special steels. Kyiv: Publish-ing House of NTUU "KPI". 2005. 712 p. (in Ukrainian).
Khilchevsky V.V., Kondratyuk S.E., Stepanenko V.O., Lopatko K.G. Materials science and technology of structural materials: teaching manual. Kyiv: Lybid. 2002. 328 p. (in Ukrainian).
Bokov V.M. Design and manufacture of stamps. Design of stamps: shape-changing, complex action, for assembly and automatic stamping: teaching manual. Kirovohrad: Imex-LTD. 2010. 321 p. (in Ukrainian).
Special methods of casting. Reference book. Ed. V. A. Efimov. Moscow: Mashinostroenie. 1991. 436 p. (in Russian).
Liutyi R.V., Guriya I.M. Formative materials. Textbook. Kiev: I. Sikorskyi KPI. 2020. 257 р. (in Ukrain-ian).
Fedorov N.N. Methodological aspects of determining the properties of bentonite molding clays. Casting and Metallurgy. 2014. 4 (77), pp. 19–23. (in Russian).
Fedorov N.N. Additive method of changing the properties of bentonite molding clay. Herald of the Donbass State Engineering Academy. 2010. 3(20), pp. 249–253. (in Russian).
Ponomarenko O.I., Karateev A.M., Evtushenko N.S., Berezhnaya A.V. The use of OPOS resin in found-ry production. Casting Processes. 2010. 6 (84), pp. 27–32. (in Russian).
Evtushenko N.S., Shinskii O.I., Ponomarenko O.I. Study of the properties of regenerated mixtures based on OFOS. Compressor and Power Engineering. 2013. 4(34), pp. 48–51. (in Russian).
Berlizeva T.V., Ponomarenko O.I., Kachanova N.A. Modeling the properties of CTS based on chromite sand and cyclocarbonates. Compressor and Power Engineering. 2015. 1(39), pp. 48–51. (in Russian).
Doroshenko S.P. Molding mixtures. Kyiv: ІZМN. 1997. 140 p. (in Ukrainian).
Liutyi R., Liuta D., Petryk I. Structural construction of binders based on orthophosphoric acid and re-fractory materials. Advances in Materials Science and Engineering. 2021. https://doi.org/10.1155/2021/6667769
Keush D.V. Patterns of the formation of binders from phosphoric acid and refractory fillers. Casting Processes. 2015. 4 (112), pp. 40-46. (in Russian).
Liutyi R., Tyshkovets M., Liuta D. Foundry core mixtures with orthophosphoric acid and different alu-minum-containing compounds. Physics and Chemistry of Solid State. 2020. 21, pp. 176–184. https://doi.org/10.15330/pcss.21.1.176-184
Liutyi R.V., Fedorov M.M., Dyachenko Yu.G., Kocheshkov A.S., Demchuk G.V., Liutа D.V. Technolog-ical properties of rod mixtures with phosphates of aluminum, zirconium and silicon for the production of cast blanks of stamping tools. Materials Working by Pressure. Kramatorsk: DSEA. 2023. 1(52), pp. 207–215. https://doi.org/10.37142/2076-2151/2023-1(52)207 (in Ukrainian).
Evstigneev A.I., Dmitriev E.A., Saygushkina V.A. Core mixture with sulfate binder. Foundry produc-tion. 2014. 8, pp.11-12. (in Russian).
Liutyi R.V., Guriya I.M., Shapovalova D.V., Keush D.V. Formation of binder compositions in molding mixtures based on orthophosphoric acid and metal salts. Foundry production. 2013. 5, pp. 16–19. (in Russian).
