Характер механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані у паро-мікрохвильовому середовищі
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
UKR: Мета. Дослідити характер та розробити опис зміни характеру механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей від часу їх структурування у паро-мікрохвильовому середовищі. Методика. Міцність на розтяг структурованих сумішей визначали на приладі мод. LRu-2e відповідно до ГОСТ 23409.7. Структуру поверхонь руйнування піщано-рідкоскляних сумішей досліджували на растровому електронному мікроскопі мод. РЕМ-106І при прискорювальній напрузі від 20 до 30 кВ і силі струму зонда від 4 А до 30 А у вторинних електронах з діаметром зонда від 1000 до 200 нм. Розробку опису механізму руйнування піщано-рідкоскляних сумішей виконано за результатами аналізу, зіставлення, виключення та узагальнення відомих та отриманих авторами даної роботи експериментальних та теоретичних досліджень, опублікованих у відкритих наукових джерелах з аналізованої тематики. Результати. Не залежно від вмісту рідкого скла в структурованій піщано-рідкоскляній суміші характер її руйнування залежить від часу паро-мікрохвильової обробки, який зі збільшенням часу обробки змінюється від адгезійного до змішаного і когезійного. Відповідно до розробленого опису механізму руйнування перехід від адгезійного до когезійного механізму руйнування викликано характером ходи залежності підвищення в часі як адгезійної міцності в системі кварц-рідке скло, так і когезійної міцності рідкого скла в манжетах суміші. При цьому зміна когезійної міцності рідкого скла у часі при мікрохвильовій обробці має екстремальний характер і, вочевидь, зумовлена ступенем полімеризації силікату натрію з рідкого скла під час його дегідратації. Наукова новизна. Вперше розроблено опис зміни характеру механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей від часу їх структурування у паро-мікрохвильовому середовищі. Практична значимість. Отримані дані дозволять розширити уявлення про властивості піщано-рідкоскляних форм та механізм їх руйнуванні під механічним впливом, оцінити можливості способу структурування в паро-мікрохвильовому середовищі, цілеспрямовано вибрати напрями досліджень та практичних дій в частині керування рівнем властивостей структурованих піщано-рідкоскляних сумішей.
ENG: Purpose. There were nature investigation and description development of sand-sodium-silicate mixtures mechanical destruction nature changing according to the time of their structuring in steam-microwave environment. Methodology. Structured mixtures tensile strength has been determined on LRu-2e model device in accordance with GOST 23409.7. Sand-sodium-silicate mixtures fracture surfaces structure has been studied using scanning electron microscope SEM-106I model at accelerating voltage of 20 to 30kV and probe current of 4 A to 30 A in secondary electrons with probe diameter of 1000 to 200nm. Sand-sodium-silicate mixtures destruction mechanism description development has been carried out based on analysis results, comparison, exclusion and generalization of known and obtained by the authors of this work experimental results and theoretical data, published in open scientific sources devoted to present analysis subject. Findings. Regardless of sodium silicate solute content in structured sand-sodium-silicate mixture, its destruction nature depends on steam-microwave treatment time, which changes from adhesive to combined and cohesive with treatment time increasing. According to fracture mechanism description developed, transition from adhesive to cohesive fracture mechanism is caused by the time dependence character of both adhesive strength in quartz-sodium-silicate-solute system and cohesive strength in sodium silicate solute in mixture cuffs increasing. At the same time, sodium silicate solute cohesive strength changing over time during microwave treatment is of an extreme nature and, obviously, caused by sodium silicate from sodium silicate solute polymerization degree during its dehydration. Originality. For the first time, description of sand-sodium-silicate mixtures mechanical destruction changing nature devoted to their structuring in steam-microwave environment time has been developed. Practical value. Data obtained make it possible to expand the understanding about sand-sodium-silicate molds properties and their destruction mechanism under mechanical influence, to evaluate the method of structuring in steam-microwave environment possibilities, to purposefully choose research directions and practical actions in terms of structured sand-sodium-silicate mixtures properties level regulation.
ENG: Purpose. There were nature investigation and description development of sand-sodium-silicate mixtures mechanical destruction nature changing according to the time of their structuring in steam-microwave environment. Methodology. Structured mixtures tensile strength has been determined on LRu-2e model device in accordance with GOST 23409.7. Sand-sodium-silicate mixtures fracture surfaces structure has been studied using scanning electron microscope SEM-106I model at accelerating voltage of 20 to 30kV and probe current of 4 A to 30 A in secondary electrons with probe diameter of 1000 to 200nm. Sand-sodium-silicate mixtures destruction mechanism description development has been carried out based on analysis results, comparison, exclusion and generalization of known and obtained by the authors of this work experimental results and theoretical data, published in open scientific sources devoted to present analysis subject. Findings. Regardless of sodium silicate solute content in structured sand-sodium-silicate mixture, its destruction nature depends on steam-microwave treatment time, which changes from adhesive to combined and cohesive with treatment time increasing. According to fracture mechanism description developed, transition from adhesive to cohesive fracture mechanism is caused by the time dependence character of both adhesive strength in quartz-sodium-silicate-solute system and cohesive strength in sodium silicate solute in mixture cuffs increasing. At the same time, sodium silicate solute cohesive strength changing over time during microwave treatment is of an extreme nature and, obviously, caused by sodium silicate from sodium silicate solute polymerization degree during its dehydration. Originality. For the first time, description of sand-sodium-silicate mixtures mechanical destruction changing nature devoted to their structuring in steam-microwave environment time has been developed. Practical value. Data obtained make it possible to expand the understanding about sand-sodium-silicate molds properties and their destruction mechanism under mechanical influence, to evaluate the method of structuring in steam-microwave environment possibilities, to purposefully choose research directions and practical actions in terms of structured sand-sodium-silicate mixtures properties level regulation.
Description
Л. Солоненко: ORCID 0000-0003-2092-8044; С. Реп'ях: ORCID 0000-0003-0203-4135; К. Узлов: ORCID 0000-0003-0744-9890
Keywords
піщано-рідкоскляна суміш, манжета, піщинка, рідке скло, структурування, руйнування, адгезія, когезія, міцність, sand-sodium-silicate mixture, cuff, sand grain, sodium silicate solute, structuring, destruction, adhesion, cohesion, strength, КМТОМ, КЛВ
Citation
Солоненко Л. І., Реп'ях С. І., Узлов К. І., Карпова Т. П. Характер механічного руйнування піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані у паро-мікрохвильовому середовищі. Теорія і практика металургії. 2022. № 1 (132). С. 43–49. DOI: https://doi.org/10.34185/tpm.1.2022.06.