Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова, Чебоксары, Россия:

И. Е. Илларионов, профессор кафедры материаловедения и металлургических процессов, докт. техн. наук, эл. почта: tmilp@rambler.ru
А. В. Королёв, доцент кафедры материаловедения и металлургических процессов, канд. техн. наук
И. А. Стрельников, заведующий кафедрой материаловедения и металлургических процессов, канд. техн. наук, доцент
Л. А. Иванова, старший преподаватель кафедры материаловедения и металлургических процессов

Экспериментально установлено, что введение дипинаконборатов лития, натрия и калия в 10%-ный водный раствор монозамещенного фосфата алюминия приводит к резкому уменьшению вязкости и краевого угла смачивания. На основе полученных данных сделано заключение, что приемлемым содержанием дипинаконбората является 8–10 % (мас.), при котором характеристики вязкости и краевого угла смачивания соответствуют требованиям практического применения связующих для холоднотвердеющих смесей в литейном производстве. Выявлено, что дипинаконбораты повышают связующее свойство монозамещенного фосфата алюминия. При этом связующее свойство алюмодипинаконборатфосфатных составов увеличивается в ряду дипинаконборатов: дипинаконборат калия < дипинаконборат натрия < дипинаконборат лития. Алюмодипинаконборатфосфатная композиция является комбинацией монозамещенного фосфата алюминия с дипинаконборатом лития, натрия и калия по отдельности. На основе алюмодипинаконборатфосфатных связующих разработаны стержневые и формовочные холоднотвердеющие смеси состава, %: песок 2К1О202 (ГОСТ 2138–91) — 80; глина ПЗ (ГОСТ 3226–93) — 10; алюмодипинаконборатфосфатное связующее в виде 20%-ого водного раствора — 10. Алюмодипинаконборатфосфатные смеси испытаны на такие физико-механические свойства, как живучесть, осыпаемость, формуемость, прочность, остаточная прочность и работа выбивки. Полученные характеристики разработанных смесей для изготовления форм и стержней для стального и чугунного литья отвечают требованиям практики литейного производства и могут быть рекомендованы для изготовления стержней и форм, отверждаемых в холодной оснастке.

1. Дибров И. А. Литейное производство — прогресс машиностроения // Труды XIV Международного съезда литейщиков. — Казань : Российская ассоциация литейщиков, 2019. С. 3–18.
2. Лившиц В. Б., Кушнир А. П. Особенности формирования поверхностного слоя отливки при контакте с покрытиями формы // Литейное производство. 2022. № 1. С. 7–9.
3. Ермоленко А. А., Ткаченко С. С., Знаменский Л. Г. К вопросам энергосбережения при производстве отливок по экологически безопасному процессу // Литейное производство. 2022. № 1. С. 10–12.
4. Евстифеев Е. Н., Смирнов В. Н., Бессарабов В. С., Котова Л. А., Журавлев А. В. Экологически чистая технология изготовления холоднотвердеющих фосфатных смесей // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2011. № 6. С. 41–43.
5. Ермоленко А. А., Ткаченко С. С., Колодий Г. А., Знаменский Л. Г. Холоднотвердеющие смеси на алюмоборфосфатном концентрате. Состояние и перспективы развития (неорганика против органики) // Литейное производство. 2021. № 1. С. 16–20.
6. Ткаченко С. 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.
7. Леушин И. О., Кошелев О. С., Леушина Л. И., Марков А. И. Производство стержней для стального и чугунного литья из смесей со связующими на основе комбинации неорганических солей // Черные металлы. 2022. № 1. С. 28–33.
8. Леушин И. О., Грачев А. Н., Леушина Л. И., Кошелев О. С., Марков А. И. Неорганические соли и их сочетания как связующие стержневых смесей // Заготовительные производства в машиностроении. 2021. Т. 19. № 4. С. 147–152.
9. Неглинский О. И., Маtео-Larrauri (Loramendi) J. Развитие и перспективы технологии производства песчаных стержней с неорганическими связующими // Литейщик России. 2019. № 1. С. 21–24.
10. Tikhomirova I. N., Belyakov A. V., Zakharov A. I., Makarov A. V. Degree of silicic acid polymerization in alkali-matal silicate solutions // Glass and Ceramics. 2017. Vol. 74, Iss. 5-6. Р. 220–223.
11. Колодий Г. А., Ткаченко С. С., Кривицкий В. С. Перспектива применения фосфатных холоднотвердеющих смесей // Литейщик России. 2004. № 8. С. 23, 24.
12. Polzin H., Kooyers T. Anorganisches Kernbindersystem für den Eisenguss – ein neuer Ansatz // Giesserei. 2018. No. 10. P. 42–47.
13. Zach A., Kleinert B., Nitsch M., Nitsch U. Anorganische Kernbinderreste in bentonitischen Formstoffsystemen // Giesserei. 2020. No. 10. P. 34–40.
14. Судакс Л. Г. Фосфатные вяжущие системы : монография. — СПб. : РИА «Квинтет», 2008. — 254 с.
15. Знаменских Л. Г., Верцюх С. С., Варламов А. С., Судариков М. В. Корундовые формы на алюмоборфосфатном концентрате в точном литье // Вестник ЮУрГУ. 2012. № 39. С. 52–55.
16. Polzin H. Anorganische Binder: Zur Form- und Kernherstellung in der Gießerei. — Verlag : Schiele & Schön, 2019. — 228 p.
17. Илларионов И. Е., Пестряева Л. Ш., Садетдинов Ш. В., Стрельников И. А., Жирков Е. Н. Разработка теплоизоляционных смесей для прибылей стальных отливок с применением фосфатборатов // Черные металлы. 2020. № 7. С. 28–33.
18. Стрельников И. А., Пестряева Л. Ш., Садетдинов Ш. В. Влияние тиокарбамидборатного модификатора на прочность формовочной смеси и качество отливок из магниевых сплавов // Литейное производство. 2021. № 4. С. 12–15.
19. Стрельников И. А., Пестряева Л. Ш., Садетдинов Ш. В. Влияние дипинаконборатов на физико-механические свойства лигносульфонатных связующих и смесей // Литейщик России. 2020. № 11. С. 25–28.
20. Илларионов И. Е., Пестряева Л. Ш., Садетдинов Ш. В., Моисеева О. В. Влияние фосфатборатных соединений на физико-механические свойства фурановой смеси // Заготовительное производство в машиностроении. 2019. Т. 17. № 8. С. 339–341.
21. Садетдинов Ш. В., Пестряева Л. Ш., Фадеев И. В., Пестряев Д. А. Повышение коррозионной стойкости углеродистой стали с помощью дипинаконборатных соединений // Черные металлы. 2020. № 11. С. 40–45.
22. Стрельников И. А., Пестряев Д. А., Садетдинов Ш. В. Влияние дипинаконборатов на коррозионную стойкость стали Ст3 в растворах синтетически моющих средств // Упрочняющие технологии и покрытия. 2021. Т. 17. № 3 (195). С. 131–134.
23. ГОСТ 8420–74. Материалы лакокрасочные. Методы определения условной вязкости. Введ. 01.01.1975.
24. Булитко Е. В. Исследование состава холоднотвердеющей смеси на основе фосфатного связующего // Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. 2018. № 17. С. 65–70.
25. Илларионов И. Е. Применение технологии получения металлофосфатных связующих, стержневых и формовочных смесей на их основе // Черные металлы. 2018. № 4. С. 13–19.
26. ГОСТ 2138–91. Пески формовочные. Общие технические условия. Введ. 01.01.1993.
27. ГОСТ 3226–93. Глины формовочные огнеупорные. Общие технические условия. Введ. 01.01.1995.
28. Стрельников И. А., Илларионов И. Е., Пестряев Д. А., Садетдинов Ш. В. Формирование физико-механических свойств смесей на основе фосфатборатных связующих // Литейщик России. 2021. № 12. С. 35–39.
29. ГОСТ 23409.7–78. Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Методы определения прочности при сжатии, растяжении, изгибе и срезе. Введ. 01.01.1980.
30. Пат. 2705823 РФ. Холоднотвердеющая смесь для изготовления литейных стержней и форм / И. О. Леушин, А. Ю. Субботин, М. А. Гейко ; заявл. 18.04.2019 ; опубл. 12.11.2019, Бюл. № 32.
31. Евстифеев Е. Н., Савускан Т. Н. Малотоксичные холоднотвердеющие смеси на основе модифицированных технических лигносульфонатов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. № 10-2. С. 270–273.
32. ГОСТ 23409.6–78. Пески формовочные, смеси формовочные и стержневые. Метод определения газопроницаемости. Введ. 01.01.1980.
33. ГОСТ 23409.15–78. Смеси формовочные. Метод определения формуемости. Введ. 01.01.1980.
34. Ермоленко А. А., Знаменский Л. Г., Ткаченко С. С. Прогрессивные процессы формобразования на неорганических связующих // Литейное производство. 2021. № 11. С. 9–15.
35. Дмитриев Э. А., Свиридов А. В. Исследование свойств формовочных смесей со связующим на основе неорганических солей // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2016. Т. 1. № 3 (27). С. 72–79.
36. Медведев Я. И., Валисовский И. В. Технологические испытания формовочных материалов. — М. : Машиностроение, 1973. — 312 с.