Внутрішні тріщини у стрижнях, що структуровані в паро- мікрохвильовому середовищі

Abstract

Метою дослідження є з'ясування механізму виникнення внутрішніх тріщин в ливарних формах та стрижнях, що виготовляють за процесом паро-мікрохвильового затвердіння (ПМЗ), з піску, що плакований рідким склом. У дослідженнях використовували кварцовий пісок марки 1К1О102, який плакували содовим натрієвим рідким склом з величиною силікатного модуля 2,9 і питомою щільністю 1440 кг/м3 при 20 °С. Дилатометричні вимірювання проводили в камері спеціально пристосованої для цього мікрохвильової печі з потужністю магнетрону 700 Вт і частотою 2,45 ГГц. Лінійну зміну висоти піску в ємності фіксували шляхом відеореєстрації показань індикатора годинникового типу у часі. Випробування пісків проводили як в середовищі мікрохвильового, так і паро-мікрохвильового випромінювання з попереднім просіюванням сухого плакованого піску через сито з осередком 0,4 мм і 0,63 мм. В статті представлено результати дилатометричних досліджень зміни розмірів зразків з чистого піску і піску, що плакований рідким склом, від часу їх обробки мікрохвильовим випромінюванням на повітрі і в середовищі водяної пари. Показано, що причиною появи внутрішніх тріщин в ливарних формах та стрижнях, які виготовляють за ПМЗ-процесом, є тимчасове припинення мікрохвильового впливу на суміш під час її структурування. В результаті цього через різницю у характері і величини зміни розмірів шарів структурованої і неструктурованої суміші в опоці стрижневому ящику) на фронті структурування з'являється шар зі слабким механічним зв'язком між сусідніми піщинками, а згодом і внутрішня тріщина. Наукова новизна роботи полягає в з'ясуванні причин і механізму виникнення внутрішніх тріщин в ливарних формах і стрижнях, що виготовляють за процесом паро-мікрохвильового затвердіння з піску, що плакований рідким склом.

The aim of the study is to elucidate the mechanism of the occurrence of internal cracks in casting molds and rods, structured by the process of steam-microwave hardening (SMH), with sand clad with water glass. The studies used quartz sand of grade 1K1O102, which was clad with soda sodium water glass with a silicate modulus of 2.9 and a specific density of 1440 kg/m3 at 20 °C. Dilatometric measurements were carried out in a chamber of a specially adapted microwave oven with a magnetron power of 700 W and a frequency of 2.45 GHz. The linear change in the height of the sand in the container was recorded by video recording of the readings of the dial indicator in time. The sands were tested in both microwave and steam-microwave radiation with the previous sifting of dry clad sand through a sieve with a mesh of 0.4 mm and 0.63 mm. The article presents the results of dilatometric studies of changes in the size of samples from pure sand and sand clad with liquid glass, during their processing by microwave radiation in air and in a water vapor environment. It is shown that the reason for the appearance of internal cracks in casting molds and cores, which are made by the SMH-process, is the temporary cessation of microwave action on the mixture during its structuring. As a result, due to the difference in the nature and magnitude of the change in the size of the structured and unstructured mixture in the flask (core box), a layer with a weak mechanical bond between adjacent grains of sand appears at the structuring front, and, as a result, an internal crack. The scientific novelty of the work lies in the elucidation of the causes and mechanism of the occurrence of internal cracks in casting molds and rods, structured by the SMH-process with sand clad with liquid glass.