Rola zagęszczenia mas formierskich ze spoiwami nieorganicznymi w kształtowaniu ich wytrzymałości osiąganych po utwardzaniu mikrofalowym

• Autorzy: Stachowicz M.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2017.10

Warianty tytułu

EN

The role of the densification of moulding sands with inorganic binders in the modeling of their strength obtained after microwave hardening

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy podjęto próbę uzupełnienia informacji na temat wpływu zagęszczenia masy formierskiej ze spoiwami nieorganicznymi na podstawowe parametry wytrzymałościowe, tj.: wytrzymałość na rozciąganie i zginanie mas formierskich z uwodnionym krzemianem sodu po procesie szybkiego nagrzewania mikrofalowego. W badaniach zastosowano świeży piasek kwarcowy średni oraz trzy gatunki handlowego niemodyfikowanego uwodnionego krzemianu sodu o module molowym (SiO₂/Na₂O) w przedziale od 1,9 do 3,4. Masy sporządzone z 0,5% cz. mas. wody i 1,5% cz. mas. spoiwa zagęszczano wibracyjnie tak, aby osiągnąć różną gęstość pozorną (ϱ₀) masy formierskiej. Badane parametry wytrzymałościowe po utwardzeniu i ostudzeniu próbek mas odnoszono do gęstości pozornej. Wyniki badań nad wpływem zróżnicowanego zagęszczenia odnoszono do dostępnych danych literaturowych. Występowanie zależności między gęstością pozorną a wytrzymałością na rozciąganie i zginanie utwardzonych mas potwierdzono za pomocą modeli liniowych dla korzystnego nagrzewania mikrofalowego, podobnie jak to ma miejsce w dotychczas opisanych przypadkach stosowania chemicznych metod sieciowania spoiw nieorganicznych. Ponadto na podstawie wykonanych badań stwierdzono występowanie podobnych przyrostów wytrzymałości na skutek zmian gęstości pozornej mas nagrzewanych mikrofalowo do tych, które zaobserwowano w masach utwardzanych chemicznie. Wyniki badań posłużyły do oceny jakości spoiw chemicznych stosowanych w odlewnictwie według kryteriów wytrzymałości przypadających na 1% wag. spoiwa w masie. W przypadku wszystkich badanych spoiw nieorganicznych stwierdzono korzystny stosunek wytrzymałości przeliczonej na udział 1% wag. spoiwa powyżej wartości 1,20 g/cm³ gęstości pozornej mas na osnowie piasku kwarcowego średniego.

EN

The study attempts to complement the information on the effect of the density of moulding sands with inorganic binders on basic strength parameters, i.e. the tensile and bending strength of moulding sands with hydrated sodium silicate, after the process of fast microwave heating. The tests applied fresh medium quartz sand and three types of commercial non-modified hydrated sodium silicate with a molar module (SiO₂/Na₂O) ranging from 1.9 to 3.4. The masses made of 0.5 wt. % of water and 1.5 wt. % of binder underwent vibrational densification so as, to obtain different apparent densities (ϱ₀) of the moulding sand. The examined strength parameters, after hardening and cooling of the mass samples, were compared to apparent density. The results of the studies of the effect of a diversified density were referred to in the literature data. The occurrence of relations between the apparent density and the tensile and bending strength of the hardened masses was confirmed by means of linear models for advantageous microwave heating, similarly to the previously discussed cases of the use of chemical methods of curing inorganic binders. Also, based on the performed tests, similar strength increases were established, as a result of the changes in the apparent density of the microwave heated masses to those which were observed in the chemically hardened masses. The tests results were used to evaluate the quality of the chemical binders applied in casting according to the strength criteria per 1 wt. % of binder in the mass. In the case of Poall the tested inorganic binders, an advantageous ratio of strength recalculated to 1 wt. % of binder above the value of 1.20 g/cm³ of the apparent density of the masses based on medium quartz sand, was established.

Słowa kluczowe

PL

odlewnictwo; masa formierska; uwodniony krzemian sodu; gęstość; mikrofale

EN

casting; moulding sand; hydrated sodium silicate; density; microwave

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 57, no. 2
• Strony: 103--113
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Stachowicz M.

• Politechnika Wrocławska, Katedra Odlewnictwa, Tworzyw Sztucznych i Automatyki, ul. Wybrzeże Wyspiańskiego 25, 50-370 Wrocław, Polska

Bibliografia

• 1. Zych J., J. Mocek. 2015. „Destruction of moulding sands with chemical binders caused by the thermal radiation of liquid metal”. Archives of Foundry Engineering 15 (4) : 95−100.
• 2. Mocek J., J. Zych, A. Chojecki. 2004. „Study of erosion phenomena in sand moulds poured with cast iron”. International Journal of Cast Metals Research 17 (1) : 47−50.
• 3. Mocek J. 2003. „Proces erozji form piaskowych ze spoiwem-szkłem wodnym”. Archives of Foundry 3 (10) : 23−30.
• 4. Zych J., J. Mocek. 2002. „Zjawisko erozji w formach wykonywanych z mas ze spoiwami chemicznymi”. Archives of Foundry 2 (3) : 155−162.
• 5. Jamrozowicz Ł., J. Zych, J. Kolczyk, D. Wróblewski. 2014. „Rola kształtu powierzchni formy w procesie wysychania wybranych powłok ochronnych”. Archives of Foundry Engineering 14 (spec. is. 2) : 39−44.
• 6. Liu F.C., Z.T. Fan, X. Liu, Y. Huang, P. Jiang. 2016. „Effect of surface coating strengthening on humidity resistance of sodium silicate bonded sand cured by microwave heating”. Materials and Manufacturing Processes 31 (12) : 1639−1642.
• 7. Zych J. 2005. „Rola zagęszczania w technologii formy opartej na masach ze szkłem wodnym i spoiwami organicznymi”. Przegląd Odlewnictwa 55 (2) : 88−97.
• 8. Granat K., D. Nowak, M. Pigiel, M. Stachowicz, R. Wikiera. 2009. „Determination of application possibilities of microwave heating in the curing process of water glass molding sands with fluid esters. Part 1”. Archives of Foundry Engineering 9 (1) : 45−50.
• 9. Granat K., D. Nowak, M. Pigiel, M. Stachowicz, R. Wikiera. 2009. „Determination of application possibilities of microwave heating in the curing process of water glass molding sands with fluid esters. Part 2”. Archives of Foundry Engineering 9 (1) : 51−56.
• 10. Wang H.F., J.J. Lu, K.F. Chen, H.L. Duan. 2015. „Harmless treatment of used foundry sands and dewatered municipal sludge by microwave”. Metalurgija 54 (3) : 459−461.
• 11. Stachowicz M. 2015. „Possibilities of waste binder reclamation using the example of moulding sands with water glass hardened by the conventional drying process”. Prace Instytutu Odlewnictwa / Transactions of the Foundry Research Institute 55 (2) : 29−41.
• 12. Stachowicz M., K. Granat, Ł. Pałyga. 2016. „The effect of wetting agent on the parameters of dry moulding silica sands bonded with sodium water glass”. Prace Instytutu Odlewnictwa / Transactions of the Foundry Research Institute 56 (1) : 43−55.
• 13. Stachowicz M. 2016. „Effect of sand base grade and density of moulding sands with sodium silicate on effectiveness of absorbing microwaves”. Archives of Foundry Engineering 16 (3) : 103−108.
• 14. Jelínek P. 2005. Rozwój spoiw nieorganicznych do dehydratacyjnego utwardzania mikrofalowego. VIII Konferencja Odlewnicza Technical 2005.
• 15. Parappagoudar M.B., D.K. Pratihar, G.L. Datta. 2008. „Neural network-based approaches for forward and reverse mappings of sodium silicate-bonded, carbon dioxide gas hardened moulding sand system”. Materials and Manufacturing Processes 24 (1) : 59−67.
• 16. Huafang W., G. Wenbang, I. Jijun. 2014. „ Improve the humidity resistance of sodium silicate sands by ester-microwave composite hardening”. Metalurgija 53 (4) : 455−458.
• 17. Lewandowski J.L. 1997. Tworzywa na formy odlewnicze. Kraków: Wydawnictwo Naukowe AKAPIT.
• 18. Stachowicz M., K. Granat, D. Nowak. 2012. „Pomiar wytrzymałości na zginanie jako metoda oceny jakości spoiwa na przykładzie mas ze szkłem wodnym”. Archives of Foundry Engineering 12 (spec. is. 1) : 175−178.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).