An assessment of the effectiveness of physical curing methods of molding sand bonded by binders based on starch and aluminosilicates

• Autorzy: Kaczmarska K. , Grabowska B. , Drożyński D. , Kurleto Ż. , Szymański Ł.

Identyfikatory

DOI

10.7494/mafe.2015.41.3.133

Warianty tytułu

PL

Ocena efektywności metod fizycznego utwardzania masy formierskiej wiązanej spoiwem skrobiowo-glinokrzemianowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study, the effectiveness of curing methods by conventional heating and innovative microwave curing were compared, based on the results of determining molding sand selected properties such as permeability, tensile strength, and wear resistance. The tested molding sand used for our research was a composition of silica sand with a commercial binder in the form of Albertine F/1 (Hüttenes Albertus). This binder is a mixture of water-swellable starch derivatives and aluminosilicates. Binding in the molding sand occurred via solvent evaporation from the samples (water).The obtained results showed a dependence of molding sand properties and selected methods of physical cure, especially after one and four hours of cured-sample storage. However, after 24 hours of sample storage (as apparent from the analysis of the obtained results), both curing methods used were almost equally effective, and marked differences in the molding sand properties were located in the range of measurement uncertainty. Using electromagnetic waves in the microwave range made it possible to significantly reduce the time of curing as well as the energy consumption of the drying process.

PL

W niniejszej pracy na podstawie wybranych właściwości (przepuszczalności, ścieralności i wytrzymałości na rozciąganie w stanie utwardzonym) porównano efektywność metod utwardzania przez konwencjonalne nagrzewanie oraz innowacyjnej metody utwardzania mikrofalowego mas formierskich z komercyjnym spoiwem skrobiowym w postaci produktu Albertine F/1 (Hüttenes Albertus). Spoiwo to stanowi mieszaninę pochodnych skrobi z glinokrzemianami pęczniejącą w kontakcie z wodą. Wiązanie w masie zachodzi w wyniku odparowania wody rozpuszczalnikowej. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono wyraźną zależność właściwości mas formierskich od doboru metody fizycznego utwardzania, szczególnie po jednej i czterech godzinach składowania kształtek. Natomiast po 24 h składowania kształtek, jak wynikało z analizy uzyskanych wyników, obie zastosowane metody utwardzania są niemal tak samo skuteczne, a różnice wartości oznaczonych właściwości mas mieściły się w granicy niepewności pomiaru. Dzięki zastosowaniu fal elektromagnetycznych w zakresie mikrofal możliwe było wyraźne skrócenie czasu utwardzania i zredukowanie zapotrzebowania na energię procesu suszenia form.

Słowa kluczowe

EN

molding sands; physical methods of curing; drying; microwaves; starch binder

PL

masy formierskie; utwardzanie fizyczne; suszenie; mikrofale; spoiwo skrobiowe

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Metallurgy and Foundry Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 41, no. 3
• Strony: 133--141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kaczmarska K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, Krakow, Poland

autor

Grabowska B.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, Krakow, Poland

autor

Drożyński D.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, Krakow, Poland

autor

Kurleto Ż.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, Krakow, Poland

autor

Szymański Ł.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Foundry Engineering, Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Burian A.: Nové ekologické pojivové systemy. Slévárenstvi 57, 1–2 (2009), 6
• [2] Lewandowski J.L.: Tworzywa na formy odlewnicze. Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków, 1997
• [3] Eastman J., Herreid R.: TEKSID and FATA put GMBOND® to the Test. Foundry Management & Technology,130, 9 (2002), 36–40
• [4] Zhou X., Yang J., Guohiu Q.: Study on synthesis and properties of modified starch binder for foundry. Journal of Materials Processing Technology, 183, 2–3 (2007), 407–411
• [5] Shehu T., Bhatti R.S.: The use of Yam flour (starch) as binder for sand mould production in Nigeria. World Applied Sciences Journal, 16 (2012), 858–862
• [6] Opaluwa A., Oyetunji A.: Evaluating the Baked Compressive Strength of Produced Sand Cores Using Cassava Starch as Binder for the Casting of Aluminium Alloy T-Joint Pipe. Journal of Emerging Trends Engineering and Applied Sciences, 3, 1 (2012), 25–32
• [7] Atanda P.O., Olorunniwo O.E., Alonge K., Oluwole O.O.: Comparison of Bentonite and Cassava Starch on the Moulding Properties of Silica Sand. International Journal of Materials and Chemistry, 2 (2012), 132–136, doi: 10.5923/j.ijmc.20120204. 03
• [8] Yu W., He H., Cheng N., Gan B., Li X.: Preparation and experiments for a novel kind foundry core binder made from modified potato starch. Materials & Design, 30 (2009), 210–213, doi:10.1016/j.matdes.2008.03.017
• [9] Grabowska B., Holtzer M., Dańko R., Górny M., Bobrowski A., Olejnik E.: New BioCo binders containing biopolymers for foundry industry. Metalurgija, 52 (2013), 47–50
• [10] Grabowska B., Sitarz M., Olejnik E., Kaczmarska K.: FT-IR and FT-Raman studies of cross-linking processes with Ca2+ ions, glutaraldehyde and microwave radiation for polymer composition of poly(acrylic acid)/sodium salt of carboxymethyl starch – Part I. Spectrochimica Acta, Part A, 135 (2015), 529–535, doi:10.1016/j.saa.2014.07.031
• [11] Grabowska B.: Microwave crosslinking of polyacrylic compositions containing dextrin and their applications as molding sands binders. Polimery, 54, 7–8 (2009), 507–513
• [12] Grabowska B., Kaczmarska K.: FT-IR studies of the polymeric binder BioCo1 with modified biopolymer – Part I. Metallurgy and Foundry Engineering, 40, 2 (2014), 63–68
• [13] Kaczmarska K., Grabowska B.: Biodegradation of a new polymer binder based on modified starch in a water environment. Metallurgy and Foundry Engineering, 40, 1 (2014), 7–14
• [14] Zhou X., Yang J., Sua D., Qu G.: The high-temperature resistant mechanism of starch composite binder for foundry. Journal of Materials Processing Technology, 209 (2009), 5394–5398, doi:10.1016/j.jmatprotec.2009.04.010
• [15] Zhou X., Yang J., Qian F., Qu G.: Synthesis and application of modified starch as a shell-core main adhesive in a foundry. Journal of Applied Polymer Science, 116 (2010), 2893–2900, doi: 10.1002/app.31781
• [16] Stachowicz M., Granat K., Nowak D.: Application of microwaves for innovative hardening of environment-friendly water-glass moulding sands used in manufacture of cast-steel castings. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 11 (2011), 209–219
• [17] Granat K., Nowak D., Pigiel M., Stachowicz M., Wikiera R.: Microwaves energy in curing process of water glass molding sands. Archives of Foundry Engineering, 7, 1 (2007), 183–188