Вплив піщано-рідкоскляних формувально-стрижневих сумішей, структурованих за способом паро-мікрохвильового затвердіння, на якість дрібних виливків
Loading...
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Фізико-технологічний інститут металів і сплавів Національної академії наук України, Київ
Abstract
UKR: Мета досліджень – оцінити вплив способу виготовлення форм з піщано-рідкоскляних сумішей, що структуровані за способом паро-мікрохвильового затвердіння, на якість поверхні і точність розмірів литих виробів та встановити придатність способу паро-мікрохвильового затвердіння для виготовлення дрібних виливків загальномашинобудівного призначення. Ступінь точності литої поверхні за ДСТУ 8981:2020 та параметри її шорсткості досліджували на виливках Ø30×150 мм зі сталі 40Х24Н18С2Л, 30Л, сірого чавуну СЧ200, бронзи БрО5С5Ц5 і БрА9Ж3Л. Виливки отримували у ливарних формах, що виготовляли шляхом структурування кварцового піску, плакованого рідким склом, в паро-мікрохвильовому середовищі. Визначення параметрів шорсткості проводили на профілографі в комплекті з інформаційно-обчислювальним комплексом мод. 170622. Визначення впливу способу структурування формувальної суміші на точність розмірів лиття проводили на виливку «Плита решітки» зі сталі 40Х24Н18С2Л. Дослідження проводили порівнянням величин відхилень габаритних розмірів виливка «Плита решітки» від їх номінальних значень, а також зіставленням числа бракованих виливків, що були виготовлені у формах, які структурували за СО2-процесом та за способом паро-мікрохвильового затвердіння. Розміри виливків вимірювали штангенциркулем з величиною похибки вимірювань до 0,01 мм. Якість поверхні виливків на наявність поверхневих дефектів оцінювали візуально. За результатами досліджень встановлено, що відповідно до ДСТУ 8981:2020 ступінь точності литої поверхні виливків розміром від 100 до 250 мм відповідає 7–10 класу, що знаходиться на рівні ступеня точності бронзового лиття в оболонкові форми з термореактивних сумішей, а сталевих і чавунних виливків – на рівні лиття під низьким тиском в кокіль без піщаних стрижнів і вище, ніж у виливків, що виготовляють в піщано-глинистих, вакуум-плівкових формах і формах з рідкоскляних самотвердіючих сумішей. Точність розмірів виливків, виготовлених в формах за способом паро-мікрохвильового затвердіння, дещо вища, ніж виливків, виготовлених в формах за СО2-процесом. При цьому, у виливках, отриманих в формах за способом паро-мікрохвильового затвердіння, відсутні газові раковини і спаї, а остаточний брак за невідповідністю розмірів і виправний брак за поверхневими дефектами виливків, відповідно, в 3,7 і 13,5 рази нижче, ніж у виливків, що були виготовлені у формах за СО2-процесом. Вперше досліджено і відповідно до ДСТУ 8981:2020 встановлено ступінь точності литої поверхні та параметри її шорсткості для виливків з розмірами 100–250 мм зі сталі 40Х24Н18С2Л, 30Л, сірого чавуну СЧ200, бронзи БрО5С5Ц5 і БрА9Ж3Л, що були залиті в ливарні форми, суміш яких була структурована за способом паро-мікрохвильового затвердіння. Отримані дані будуть корисні при виборі способу виготовлення ливарних форм та стрижнів для виробництва дрібних виливків загальномашинобудівного призначення.
ENG: The purpose of the research is to evaluate the influence of the method of making molds from sand-sodium-silicate mixtures, structured by steam-microwave solidification method on the surface quality and cast products size accuracy and to establish the steam-microwave solidification method suitability for the production of small castings for general engineering purposes. Cast surface accuracy degree according to DSTU 8981:2020 and its roughness parameters have been investigated on Ø30×150 mm castings of steels 40Cr24Ni18Si2L and 30L, flake graphite iron FGI20, bronzes BrSn5Si5Zn5 and BrAl9Fe3L. Castings have been prepared in foundry forms manufactured of structured quartz sand cladded with silicon silicate solute in steam-microwave medium. Roughness parameters determination has been carried out by profilometry device equipped with information and computing complex of model 170622. Influence of molding mixture structuring method determination on casting dimensions accuracy has been carried out on "Grating plate" casting from steel 40Cr24Ni18Si2L. Investigation has been realized by comparing of "Grating plate" overall dimensions and their nominal value variables deviations, as well as comparison of defective castings number, which have been manufactured in forms that were structured by CO2 process and by the method of steam-microwave solidification. Castings sizes have been measured by caliper with measurement error value up to 0.01 mm. Surface quality of castings from surface defects presence point of view has been evaluated visually. As per research results it has been found that in accordance with DSTU 8981:2020 degree of castings cast surfaces in the range 100 to 250 mm accuracy corresponds to 7–10 classes, which is at the level of accuracy degree of bronze shell forms molding from thermosetting mixtures. Steel and cast-iron castings are at the level of low pressure casting in chill mold without sand rods and higher than in castings produced in sandy-clay, vacuum-film forms and forms of sodium-silicate-solute selfhardened mixtures. Accuracy of castings dimensions made in forms by steam-microwave solidification method is slightly higher than castings made in forms of CO2 process. In this case, in castings obtained in forms by steam-microwave solidification process, there are no gas cavities and cold laps, and the final lack of sizes mismatches and castings surface defects correctional lack, respectively in 3.7 and 13.5 times lower than in castings that have been made in forms of CO2 process. The first examination and in accordance with DSTU 8981:2020 established the level of accuracy of the cast surface and parameters of its roughness for castings of size 100–250 mm of steels 40Cr24Ni18Si2L and 30L, flake graphite iron FGI20, bronzes BrSn5Si5Zn5 and BrAl9Fe3L, which were poured in foundry molds, the mixture of which was structured by steammicrowave solidification method. Obtained data will be useful when choosing a method of manufacturing molds and rods for the production of small castings for general engineering purposes.
ENG: The purpose of the research is to evaluate the influence of the method of making molds from sand-sodium-silicate mixtures, structured by steam-microwave solidification method on the surface quality and cast products size accuracy and to establish the steam-microwave solidification method suitability for the production of small castings for general engineering purposes. Cast surface accuracy degree according to DSTU 8981:2020 and its roughness parameters have been investigated on Ø30×150 mm castings of steels 40Cr24Ni18Si2L and 30L, flake graphite iron FGI20, bronzes BrSn5Si5Zn5 and BrAl9Fe3L. Castings have been prepared in foundry forms manufactured of structured quartz sand cladded with silicon silicate solute in steam-microwave medium. Roughness parameters determination has been carried out by profilometry device equipped with information and computing complex of model 170622. Influence of molding mixture structuring method determination on casting dimensions accuracy has been carried out on "Grating plate" casting from steel 40Cr24Ni18Si2L. Investigation has been realized by comparing of "Grating plate" overall dimensions and their nominal value variables deviations, as well as comparison of defective castings number, which have been manufactured in forms that were structured by CO2 process and by the method of steam-microwave solidification. Castings sizes have been measured by caliper with measurement error value up to 0.01 mm. Surface quality of castings from surface defects presence point of view has been evaluated visually. As per research results it has been found that in accordance with DSTU 8981:2020 degree of castings cast surfaces in the range 100 to 250 mm accuracy corresponds to 7–10 classes, which is at the level of accuracy degree of bronze shell forms molding from thermosetting mixtures. Steel and cast-iron castings are at the level of low pressure casting in chill mold without sand rods and higher than in castings produced in sandy-clay, vacuum-film forms and forms of sodium-silicate-solute selfhardened mixtures. Accuracy of castings dimensions made in forms by steam-microwave solidification method is slightly higher than castings made in forms of CO2 process. In this case, in castings obtained in forms by steam-microwave solidification process, there are no gas cavities and cold laps, and the final lack of sizes mismatches and castings surface defects correctional lack, respectively in 3.7 and 13.5 times lower than in castings that have been made in forms of CO2 process. The first examination and in accordance with DSTU 8981:2020 established the level of accuracy of the cast surface and parameters of its roughness for castings of size 100–250 mm of steels 40Cr24Ni18Si2L and 30L, flake graphite iron FGI20, bronzes BrSn5Si5Zn5 and BrAl9Fe3L, which were poured in foundry molds, the mixture of which was structured by steammicrowave solidification method. Obtained data will be useful when choosing a method of manufacturing molds and rods for the production of small castings for general engineering purposes.
Description
Л. Солоненко: ORCID 0000-0003-2092-8044; С. Реп’ях: ORCID 0000-0003-0203-4135; К. Узлов: ORCID 0000-0003-0744-9890; О. Білий: ORCID 0000-0003-1234-5404
Keywords
ступінь точності, розмірна точність, шорсткість, дефекти, виливок, піщано-рідкоскляна суміш, паро-мікрохвильове затвердіння, СО2-процес, accuracy degree, dimensional accuracy, roughness, defects, casting, sand-sodium-silicate mixture, steam-microwave solidification, СО2 -process, КЛВ, КМТОМ
Citation
Солоненко Л. І., Реп’ях С. І., Узлов К. І., Білий О. П. Вплив піщано-рідкоскляних формувально-стрижневих сумішей, структурованих за способом паро-мікрохвильового затвердіння, на якість дрібних виливків. Метал та лиття України. 2021. Т. 29. № 4(327). С. 64–74. DOI: 10.15407/steelcast2021.04.067.