Badania wstępne utwardzanych mikrofalowo połączeń wykonanych z klejów sporządzonych na bazie uwodnionego krzemianu sodu i piasku kwarcowego

• Autorzy: Stachowicz M.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2018.23

Warianty tytułu

EN

Preliminary testing of microwave-cured joints made of adhesives based on hydrated sodium silicate and quartz sand

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy podjęto próbę wyjaśnienia zjawisk towarzyszących powstawaniu i niszczeniu połączeń klejonych elementów form i rdzeni, w których jako kleje zastosowano mieszaninę niemodyfikowanego uwodnionego krzemianu sodu o module molowym 2,9 (SiO₂/Na₂O) i nośnika, którym był bardzo drobny piasek kwarcowy. Mieszaniny sporządzanych klejów wykonano według własnych propozycji składu i opisów patentowych. Na podstawie dostępnych danych literaturowych opracowano metodykę wytwarzania i badania wytrzymałości na rozciąganie połączeń klejonych z użyciem dzielonych kształtek ósemkowych typu dog-bone. Przeznaczone do klejenia połówki kształtek ósemkowych typu dog-bone wykonano z utwardzonej mikrofalowo kwarcowej masy z uwodnionym krzemianem sodu o module molowym 2,5 (SiO₂/Na₂O). Do utwardzenia klejonych połączeń również zastosowano metodę nagrzewania falą elektromagnetyczną o częstotliwości 2,45 GHz. Wyniki badań zrywania sklejonych połówek kształtek typu dog-bone, w ich najmniejszym przekroju, odniesiono do prób wytrzymałości standardowych kształtek ósemkowych oraz do połączeń klejonych znanych z opisów patentowych. Wyniki badań obciążeń krytycznych połączeń klejonych uzupełniono obserwacjami SEM po próbach rozciągania. Na podstawie przeprowadzonych badań ustalono, że wytrzymałość takich połączeń przewyższa wytrzymałość masy formierskiej, a destrukcja sklejonych kształtek ósemkowych odbywa się w strefach przy powierzchniach, na które naniesiono sporządzone nieorganiczne kleje.

EN

In this paper an attempt was made to explain the phenomena accompanying the formation and destruction of bonded elements of moulds and cores in which a mixture of unmodified hydrated sodium silicate with a molar module of 2.9 (SiO₂/Na₂O) and a carrier – very fine quartz sand – was used as adhesives. Mixtures of prepared adhesives were made according to own compositional proposals and patent descriptions. On the basis of available literature data, the methodology of production and tensile strength testing of bonded joints with the use of divided octagonal dog-bone shapes was worked out. Dog-bone shaped pieces intended for binding were made of microwave-cured quartz sand with hydrated sodium silicate of molar module 2.5 (SiO₂/Na₂O). For the curing of bonded joints the electromagnetic wave heating method of 2.45 GHz was also applied. The results of tearing off the bonded halves of dog-bone shaped pieces in their smallest cross-section were related to the tensile strength tests of standard octagonal shaped pieces and to bonded joints known from patent descriptions. The results of critical loads of bonded joints were supplemented with SEM observations after tensile tests. On the basis of the conducted tests it was found that the tensile strength of such joints exceeds the tensile strength of the moulding sand, and the destruction of the bonded octagonal shapes takes place in areas near the surfaces on which inorganic adhesives were applied.

Słowa kluczowe

PL

odlewnictwo; masa formierska i rdzeniowa; rdzenie odlewnicze; uwodniony krzemian sodu; klej

EN

casting; moulding and core sands; casting cores; hydrated sodium silicate; adhesive

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 58, no. 4
• Strony: 295--308
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 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. Stauder J.B., H. Kerber, P. Schumacher. 2016. „Foundry sand core property assessment by 3-point bending test evaluation”. Journal of Materials Processing Technology 237 : 188−196.
• 2. Cagle C.V. 1977. Kleje i klejenie. Poradnik inżyniera i technika. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 39−71, 289−302.
• 3. Dobosz St.M., A. Grabarczyk, K. Major-Gabryś. 2017. „Elasticity of moulding sands – a method of reducing core cracking”. Archives of Foundry Engineering 17 (1) : 31−36.
• 4. Dobosz St.M., A. Grabarczyk, K. Major-Gabryś, D. Bolibruchová. 2017. „Elasticity of cores manufactured in cold box technology”. Archives of Metallurgy and Materials 62 (1) : 351−354.
• 5. www.huettenes-albertus.pl (access 15.12.2016).
• 6. www.pedmo.eu (access 15.12.2016).
• 7. http://katalogklejow3m.pl/ (access 15.12.2016).
• 8. Bazhenov V.E., A.V. Fadeev, A.V. Koltygin, A.Yu. Kachalov, A.A. Komissarov, A.V. Sannikov. 2017. „Glue for joints and repair of elements of graphite molds”. Polymer Science, Series D 10 (1): 4−8.
• 9. Grodziński Z., K. Fryc, T. Rzepa. Klej do łączenia rdzeni i form odlewniczych. Polish Patent PRL, nr 128088, 1985-12-30.
• 10. Lichota P., A. Kudłacik, Cz. Kaczmarek. Klej do rdzeni i form odlewniczych. Polish Patent PRL, nr 95372, 1978-03-31.
• 11. Kurzawa A., J.W. Kaczmar. 2017. „Bending strength of EN AC-44200 – Al2O3 composites at elevated temperatures”. Archives of Foundry Engineering 17 (1) : 103−108.
• 12. Dulska A., A. Studnicki, J. Szajnar. 2017. „Reinforcing cast iron with composite insert”. Archives of Metallurgy and Materials 62 (1) : 365−367.
• 13. Kaczmar J.W., K. Naplocha, J. Morgiel. 2014. „Microstructure and strength of Al2O3 and carbon fiber reinforced 2024 aluminum alloy composites”. Journal of Materials Engineering and Performance 23 (8) : 2801−2808.
• 14. Izdebska-Szanda I., J. Kamińska, M. Angrecki, A. Palma, W. Madej. 2016. „An innovative method for the dehydration hardening of modified inorganic binders”. Archives of Metallurgy and Materials 61 (4) : 2097−2102.
• 15. Stachowicz M. 2017. „The role of the densification of moulding sands with inorganic binders in the modeling of their strength obtained after microwave hardening”. Prace Instytutu Odlewnictwa / Transactions of the Foundry Research Institute 57 (2) : 103−113.
• 16. Dańko J., J. Kamińska, M. Skrzyński. 2013. „Reclamation of spent moulding sands with inorganic binders in the vibratory reclaimer Regmas”. Archives of Metallurgy and Materials 58 (3) : 993−996.
• 17. Huafang W., F. Zitian, Y. Shaoqiang, L. Fuchu, L. Xuejie. 2012. „Wet reclamation of sodium silicate used sand and biological treatment of its wastewater by Nitzschia palea”. China Foundry 9 (1) : 34−38.
• 18. Stachowicz M., K. Granat. 2016. „Influence of wet activation of used inorganic binder on cyclically refreshed water glass moulding sands hardened by microwaves”. China Foundry 13 (6) : 427−432.
• 19. Wang L., W. Jiang, F. Liu, Z. Fan. 2018. „Investigation of parameters and mechanism of ultrasound-assisted wet reclamation of waste sodium silicate sands”. International Journal of Cast Metals Research 31 (3) : 169−176, DOI:10.1080/13640461.2017.1405543
• 20. Bo X., X. Zhengda, W. Xiuping, C. Wei, Z. Honghai, H. Naiyu. 1995. „A new method for the investigation of binding properties of silicate-sand”. Journal of Hubei Polytechnic University 10 (12) : 6−9.
• 21. Jelínek P. 2005. Rozwój spoiw nieorganicznych do dehydratacyjnego utwardzania mikrofalowego. VIII Konferencja Odlewnicza Technical 2005.
• 22. Liu F., Z. Fan, X. Liu, H. Wang, J. He. 2014. „Research on humidity resistance of sodium silicate sand hardened by twice microwave heating process”. Materials and Manufacturing Processes 29 (2) : 184−187.
• 23. https://www.exone.com/Resources/Binders (access 10.02.2019).
• 24. Polish Norm BN-83/4021-08 – Foundry materials (in Polish).
• 25. Stachowicz M., B. Opyd, K. Granat. 2015. „Comprehensive assessment of polymeric materials for foundry tooling used in microwave field”. Archives of Metallurgy and Materials 60 (1) : 335−339.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).