Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия:

Н. А. Кидалов, заведующий кафедрой «Машины и технология литейного производства», докт. техн. наук, профессор
Н. В. Григорьева, преподаватель кафедры «Машины и технология литейного производства»
А. А. Белов, преподаватель кафедры «Машины и технология литейного производства», канд. техн. наук, эл. почта: aa-belov@bk.ru
Н. И. Габельченко, доцент кафедры «Машины и технология литейного производства», канд. техн. наук, доцент

Представлено исследование влияния термоокислительной деструкции углеродосодержащей добавки на формирование структуры пленки связующего и остаточной прочности песчано-жидкостекольных смесей после различных температур прокалки. В качестве добавки применяли углерод технический пиролизованный (пироуглерод) марки П324. Методами дифференциально-термического и термогравиметрического анализа изучены физические и химические процессы, происходящие с исследуемым углеродосодержащим материалом при нагреве до температуры, характерной прогреву поверхностного слоя стержневой (формовочной) смеси при контакте с жидкой сталью. Это позволило выявить температурные интервалы деструкции углеродосодержащей добавки, в которых происходит нарушение целостности пленки силиката натрия и снижение остаточной прочности песчано-жидкостекольной смеси. Для сравнительного анализа структуры пленок силикатного связующего и остаточной прочности песчано-жидкостекольных смесей после прокалки при температурах 453, 673, 873 и 1073 К (180, 400, 600 и 800 °C) изготовлены стандартные цилиндрические образцы из контрольной (кварцевый песок марки 1К2О303 и жидкое стекло с силикатным модулем 2,8, плотностью 1490 кг/м³ в качестве связующего) и опытной (с введением в состав смеси пироуглерода в количестве 2 % (мас.)) смесей. В результате исследования установлено, что остаточная прочность исследуемых песчано-жидкостекольных смесей зависит от морфологических особенностей поверхности пленки силикатного связующего, заключающихся в наличии углеродистых образований (сажи), пор и кристаллов карбонатов натрия (концентраторов напряжений в пленке связующего).

1. Ткаченко C. С., Колодий Г. А., Знаменский Л. Г., Ермоленко А. А. О высокоэффективной и экологически безопасной технологии литейного производства // Черные металлы. 2019. № 2. С. 25–29.
2. Илларионов И. Е. Применение технологии получения металлофосфатных связующих, стержневых смесей на их основе // Черные металлы. 2018. № 4. С. 13–19.

3. Лясс А. М. Быстротвердеющие формовочные смеси. — М. : Машиностроение, 1965. — 332 с.
4. Жуковский С. С., Болдин А. Н. Технология литейного производства: формовочные и стержневые смеси. — Брянск : БГТУ, 2002. — 470 с.
5. Stechman M., Rözycka D., Baliński A. Modification of aqueous sodium silicate solutions with morphoactive agents // Journal of Chemical Technology. 2003. Vol. 5. P. 47.
6. Ryu Y. B., Lee M. S. Infrared spectra and thermal properties of sodium silicate solutions // Journal of Korean Institute of Metals and Materials. 2018. Vol. 56. P. 72–78.
7. Stachowicz M. Modified hot distortion test to investigate the effect of the inorganic binder on the high-temperature behaviour of physically hardened moulding sands // Archives of Foundry Engineering. 2018. Vol. 18. P. 45–50.
8. Major-Gabrys K., Grabarczyk A., Dobosz M. Modification of foundry binders by biodegradable material // Archives of Foundry Engineering. 2018. Vol. 18. P. 31–34.
9. Kidalov N. A., Adamova A. S., Grigoreva N. V. Selection of technological additives to the composition of the moulding mixtures based on water glass // International Journal of Cast Metals Research. 2021. Vol. 34, Iss. 3–6. P. 162–168.
10. Zhao Li. Y., Du J., Sun X., Song Y., Miao G. The optimization of the properties of sodium silicate bonded ceramic sand by nano-oxide particles and ultrasonication // International Journal of Metalcasting. 2022. Vol. 16. P. 234–241.
11. Miao H., Sun Du. X., Zhang Y., Song M. G. Effect of powder breakdown additives on properties of ester-hardened sodium silicate bonded ceramic sand // International Journal of Metalcasting. 2021. Vol. 15. P. 710–718.
12. Jung Y., Tumenbayar E., Choi H., Park H., Kim E., Zhang J. Effects of alumina precursor species in a ternary-phase binder system on the strength of sand mold // Ceramics International. 2018. Vol. 44. P. 2223–2230.
13. Al-Saraireh F. M. An assessment of the efficiency of utilizing complex modifiers for softening the liquid-glass mixtures to improve iron and steel casting // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. P. 3231–3235.
14. Leushin I. O., Leushina L. I., Balabanov I. P., Savin I. A. Production of moulding cores and waterglass mixtures using "dry ice" for steel and iron casting // CIS Iron and Steel Review. 2021. Vol. 21. P. 34–37.
15. Леушин И. О., Кошелев О. С., Маслов К. А., Титов А. В. Оценка применения разупрочняющих добавок в практике производства литейных стержней // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г. И. Носова. 2020. Т. 18. № 3. C. 25–33.
16. ГОСТ 21 38–91 (взамен ГОСТ 2138–84). Пески формовочные. Общие технические условия. Введ. 01.01.1993. — М. : Изд-во стандартов, 1986. — 8 с.
17. ГОСТ 13078–2021 (взамен ГОСТ 13078–67). Стекло натриевое жидкое. Технические условия. Введ. 01.05.2022. — М. : ФГБУ «РСТ», 2021. — 19 с.
18. ГОСТ 7885–86 (взамен ГОСТ 7885–77). Углерод технический для производства резины. Технические условия. Введ. 01.01.1988. — М. : Издательство стандартов, 1997. — 16 с.
19. ГОСТ 29234.11–91 (взамен ГОСТ 23409.6–78). Пески формовочные. Методы определения газопроницаемости. Введ. 01.01.1993. — М. : Изд-во стандартов, 1992. — 4 с.
20. ГОСТ 23409.7–78 (взамен ГОСТ 2189–62). Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Методы определения прочности при сжатии, растяжении, изгибе и срезе. Введ. 01.01.1980. — М. : Изд-во
стандартов, 1985. — 6 с.
21. Верещагин В. И., Борило Л. П., Козик А. В. Физико-химическое изучение пористых композиционных материалов на основе SiO₂ // Химия и химическая технология. 2003. Т. 46. № 8. С. 138–140.