Введение к работе
Актуальность работы. Повышение производительности труда и ускорение технического прогресса невозможно без развития литейного производства, главная задача которого состоит в получении отливок, с чистотой поверхности и размерной точностью близких к деталям.
Использование некоторых технологических процессов, в частности литья по выплавляемым моделям, позволяет изготавливать отливки с минимальными припусками на обработку.
Несмотря на неоспоримые преимущества, метод литья по выплавляемым моделям является довольно дорогим и трудоемким. В этой связи, вопросы снижения материальных и трудовых затрат, а также сокращения длительности технологического процесса изготовления отливок данным способом, являются актуальными.
Большое количество работ, посвященных сокращению цикла изготовления оболочковых форм (ОФ) и использованию дешевых материалов, а так же детальное изучение процессов происходящих на всех стадиях изготовления эти л силикатной оболочки, не привели к значительному росту производительности труда и снижению брака оболочек. Поэтому, с целью удовлетворения требованиям современного производства (высокая производительность, экологичиость, низкая себестоимость), необходим поиск других способов изготовления ОФ.
Наиболее перспективным является способ электрофоретического осаждения огнеупорной оболочки на поверхности выплавляемой модели.
Одним из главных препятствий, сдерживающих широкое внедрение способа электрофореза в производство, является его нестабильность, связанная с недостаточной изученностью процессов, происходящих при изготовлении ОФ.
Так, большинство марок глин, поставляемых на предприятия, активированы различными химическими реагентами, содержание которых не всегда допустимо в форетической суспензии, а содержание глины в ОФ, увеличивает риск трещинообразования. Отсутствие математических моделей, позволяющих прогнозировать физико-механические свойства ОФ, не способствует более широкому использованию электрофореза для изготовления оболочек. Также, к недостаткам существующей технологии получения ОФ методом электрофореза следует отнести то, что отработанные форсти-ческис суспензии не используют повторно.
Таким образом, актуальным направлением исследований является разработка новых составов электрофоретических суспензий с возможностью их регенерации и построение математических моделей, позволяющих прогнозировать физико-механические свойства оболочек.
Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является повышение эффективности использования процесса электрофореза для изготовления ОФ, основанном на применении регенерируемых электрофоретических суспензий с полимерными стабилизаторами, математических моделей и технологического оборудования, позволяющего автоматизировать процесс регенерации суспензий.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие задачи:
- разработка электрофоретических суспензий содержащих в своем составе полимерные стабилизирующие добавки;
- исследование электрофоретических свойств регенерированных суспензий и оболочек, полученных на их основе;
- разработка конструкций устройств, позволяющих оптимизировать процесс регенерации форетических суспензий.
- получение математических моделей, позволяющих прогнозировать свойства электрофоретических ОФ;
На защиту выносятся следующие положения:
- результаты исследований влияния полимерных стабилизирующих добавок на свойства электрофоретических суспензий и осадков;
- особенности формирования электрофоретических покрытий из регенерированных суспензий;
прогнозирование физико-механических свойств ОФ при помощи полученных математических моделей.
Научная новизна. Изучено влияние водорастворимых полимеров различной природы на процесс электрофореза, свойства электрофоретических суспензий и осадков, полученных на их основе.
Исследованы усадочные процессы, происходящие при сушке электрофоретических осадков.
Выявлены особенности восстановления свойств форетических суспензий после их коагуляции и в процессе работы.
Построены математические модели, позволяющие прогнозировать свойства оболочковых форм на стадии выплавки модельного состава и заливки жидкого металла.
Практическая значимость работы. Разработаны и предложены составы форетических суспензий с использованием полимерных стабилизаторов.
Предложены способы регенерации электрофоретических суспензий, с целью их дальнейшего использования для получения ОФ методом электрофореза. Разработаны конструкции установок, позволяющих автоматизировать процесс восстановления суспензий.
Разработана технология пропитки ОФ связующими растворами.
Результаты работы прошли опытно-промышлепные испытания в литейном цехе ОАО "КнААПО" и используются на участке точного литья.
Полученные экспериментальные данные применяются при проведении научно-исследовательских работ студентами и аспирантами кафедры "МиТЛП" ГОУВПО "КнАГТУ".
Апробация работы. Основные разделы и результаты работы были доложены и обсуждены на Международном Форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, 2006г.), на Третьей Международной научно-технической конференции (Пенза, 2007 г.), на Восьмом Международном Российско-китайском симпозиуме (Хабаровск, 2007 г.)
Патент РФ № 2289491, полученный в ходе работы, выставлялся на Международной выставке-конгрессе (С-Петсрбург, 2007 г.) и был удостоен дипломом первой степени, а также на восьмом Московском международном салоне инноваций и инвестиций (Москва, ВВЦ, 2008), где также был награжден дипломом.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе в тезисах докладов на научно-технических конференциях и симпозиумах, статьях в центральной печати и 5 изобретениях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из 80 наименований и 6 приложений. Содержит 128 листов машинописного текста, 2 таблицы и 63 рисунка.
