Науковий вісник НГУ

Теплофізичні властивості піщано-рідкоскляних сумішей після їх структурування в паро-мікрохвильовому середовищі

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2021

Останнє оновлення: 29 грудня 2021

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 4147

Authors:

Л. І. Солоненко, orcid.org/0000-0003-2092-8044, Державний університет «Одеська політехніка», м. Одеса, Україна, е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. І. Реп’ях, orcid.org/0000-0003-0203-4135, Національна металургійна академія України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

К. І. Узлов, orcid.org/0000-0003-0744-9890, Національна металургійна академія України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А. В. Дзюбіна, orcid.org/0000-0002-2215-7231, Національна металургійна академія України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

С. О. Абрамов, orcid.org/0000-0003-0675-4850, Національна металургійна академія України, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2021, (6): 066 - 071

https://doi.org/10.33271/nvngu/2021-6/066

Abstract:

Мета. Визначити інтегрально-ефективні значення теплофізичних властивостей піщано-рідкоскляних сумішей, структурованих способом паро-мікрохвильового затвердіння, при заливці в них сплаву Аl-Мg і сірого чавуну. Встановити закономірність зміни уявної щільності піщано-рідкоскляної суміші від фракційного складу кварцового піску, плакованого рідким склом, і його вплив на мікроструктуру бронзи БрА9Ж3Л.

Методика. У дослідженнях використовували кварцовий пісок із середнім розміром частинок 0,23 мм; натрієве рідке скло; сплав алюмінію з 8,5 % Mg, сірий чавун СЧ 200 (ДСТУ 8833:2019), бронзу БрА9Ж3Л (ГОСТ 493-79). Структурування сумішей проводили в мікрохвильовій печі з потужністю магнетрона 700 Вт. Інтегрально-ефективні значення теплофізичних властивостей піщано-рідкоскляної суміші розраховували за методикою Г. А. Анісовича, використовуючи результати термографування виливків і їх ливарних форм. Уявну щільність структурованих сумішей визначали на зразках 50  120 мм. Металографічні дослідження проводили на оптичному мікроскопі Nеорhоt-21.

Результати. Встановлено, що збільшення кількості рідкого скла від 0,5 до 3 % (за масою, понад 100 % піску), що використовують для плакування кварцового піску, знижує уявну щільність матеріалу форми та зменшує її теплову активність, що, відповідно, призводить до збільшення розміру мікрозерен у виливку. Рекомендовано для отримання виливків із дрібнозернистою мікроструктурою вміст рідкого скла в суміші обмежити 1,5 % (за масою, понад 100 % піску) і при цьому використовувати плакований пісок, частинки якого проходять через сито зі стороною осередки до 0,315 мм. Піски із вмістом рідкого скла більше 1,5 % (за масою, понад 100 % піску), що не проходять через сито зі стороною осередки 0,4 мм, рекомендовано використовувати в якості теплоізоляційного матеріалу ливарних форм.

Наукова новизна. Вперше при заливці алюмінієво-магнієвого сплаву й сірого чавуну визначені інтегрально-ефективні значення теплофізичних властивостей кварцового піску, плакованого рідким склом у кількості від 0,5 до 3,0 % (за масою, понад 100 % піску) і структурованого в паро-мікрохвильовому середовищі.

Практична значимість. Використання отриманих даних дозволить підвищити точність аналітичних розрахунків часу та швидкості затвердіння виливків, прогнозу рівня й знака в них залишкових напружень, місць розташування усадкових дефектів, що скоротить час і витрати на відпрацювання технології лиття та технологічності виливків.

Ключові слова: піщано-рідкоскляна суміш, паро-мікрохвильове затвердіння, теплофізичні властивості, виливок, мікроструктура

References.

1. Mamishev, V. A., Shinsky, O. I., & Sokolovskaya, L. A. (2016). Ways to accelerate the processes of solidification and crystallization in sandy forms. Materials of the XII International Scientific and Practical Conference “Casting. Metallurgy-2016”, 159-161. Retrieved from http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/30304/1/Litye_Metallurgiya_2016.pdf.

2. Anisovich, A. G., & Andrushevich, A. A. (2018). Structures of metals and alloys in technological processes of mechanical engineering. Minsk: Belaruskaya Navuka, 134. ISBN 978-985-08-2363-2.

3. Kotlyarsky, F. M., & Duka, V. M. (2016). Complex influence of hydrogen refining and solidification rate on the structure and mechanical properties of the AK7 alloy. Casting processes, 2(116), 9-22. ISSN 2077-1304.

4. Kostryzhev, A. G., Slater, C. D., Marenych, O. O., & Davis, C. L. (2016). Effect of solidification rate on microstructure evolution in dual phase microalloyed steel. Scientific Reports, 6, 1-7. https://doi.org/10.1038/srep35715.

5. Cai, Z., Zhang, C., Wang, R., Peng, C., Qiu, K., & Wang, N. (2016). Effect of solidification rate on the coarsening behavior of precipitate in rapidly solidified Al – Si alloy. Progress in Natural Science: Materials International, 26(4), 391-397. https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2016.08.002.

6. Brionne, G., Loucif, A., Zhang, C.P., Lapierre-Boire, L. P., & Jahazi, M. (2018). 3D FEM simulation of the effect of cooling rate on SDAS and macrosegregation of a high strength steel. Materials Science Forum, 941, 2360-2364. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.941.2360.

7. Ali, M., Porter, D., Kömi, J., Eissa, M., El Faramawy, H., & Mattar, T. (2019). Effect of cooling rate and composition on microstructure and mechanical properties of ultrahigh-strength steels. Journal of Iron and Steel Research International, 26, 1350-1365. https://doi.org/10.1007/s42243-019-00276-0.

8. Prikhodko, O. G., Deev, V. B., Prusov, E. S., & Kutsenko, A. I. (2020). Influence of the thermophysical characteristics of the alloy and the material of the casting mold on the solidification rate of the castings. Proceedings of higher educational institutions. Ferrous metallurgy, 63(5), 327-334. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2020-5-327-334.

9. Ciesielski, M., & Mochnacki, B. (2019). Comparison of approaches to the numerical modelling of pure metals solidification using the control volume method. International Journal of Cast Metals Research, 32(4), 213-220. https://doi.org/10.1080/13640461.2019.1607650.

10. Shahane, S., Aluru, N., Ferreira, P., Kapoor, S. G., & Vanka, S. P. (2019). Finite volume simulation framework for die casting with uncertainty quantification. Applied Mathematical Modelling, 74, 132-150. https://doi.org/10.1016/j.apm.2019.04.045.

11. Hirata, N., & Anzai, K. (2019). Heat transfer and solidification analysis using adaptive resolution particle method. Materials Transactions, 60(1), 33-40. https://doi.org/10.2320/matertrans.MG201807.

12. Svidró, J., Diószegi, A., & Svidró, J. T. (2020). The origin of thermal expansion differences in various size fractions of silica sand. International Journal of Cast Metals Research, 33(6), 242-249. https://doi.org/10.1080/13640461.2020.1838078.

13. Krajewski, P. K., Buraś, J., & Piwowarski, G. (2016). Thermal Properties of Foundry Mould Made of Used Green Sand. Archives of Foundry Engineering, 16(1), 29-32. https://doi.org/10.1515/afe-2015-0098.

14. Lagiewka, M. (2019). Determination of Thermophysical Properties for Selected Molding Sands. Acta Physica Polonica А, 136(6), 992-995. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.136.992.

15. Working properties of mixtures (n.d.). Retrieved from http://industrial-wood.ru/tehnologiya-liteynogo-proizvodstva/10547-rabochie-svoystva-smesey.html.

• < Попередня
• Наступна >