Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Humidity Migration in Surface Layers of Sand Moulds During Processes of Penetration and Drying of Protective Coatings

Jamrozowicz Łukasz, Zych Jerzy

Archives of Foundry Engineering

|

2022

|

Vol. 22, iss. 4

72--78

EN

The results of investigations of humidity migration in near surface layers of sand mould during processes of penetration and drying of protective coatings are presented in the hereby paper. The process of the humidity exchanging between surroundings and moulding sands as porous materials, is widely described in the introduction. In addition, the humidity flow through porous materials, with dividing this process into stages in dependence of the humidity movement mechanism, is presented. Next the desorption process, it means the humidity removal from porous materials, was described. Elements of the drying process intensity as well as the water transport mechanisms at natural and artificial drying were explained. The innovative research stands for measuring resistance changes of porous media due to humidity migrations was applied in investigations. Aqueous zirconium coatings of two apparent viscosities 10s and 30s were used. Viscosity was determined by means of the Ford cup of a mesh clearance of 4mm. Coatings were deposited on cores made of the moulding sand containing sand matrix, of a mean grain size dL = 0.25 mm, and phenol-formaldehyde resin. Pairs of electrodes were placed in the core at depths: 2, 3, 4, 5, 8, 12 and 16 mm. Resistance measurements were performed in a continuous way. The course of the humidity migration process in the core surface layer after covering it by protective coating was determined during investigations. Investigations were performed in the room where the air temperature was: T = 22oC but the air humidity was not controlled, as well as in the climatic chamber where the air temperature was: T =35oC and humidity: H = 45%. During the research, it was shown that the process of penetration (sorption) of moisture into the moulding sand is a gradual process and that the moisture penetrates at least 16 mm into the sand. In the case of the drying (desorption) process, moisture from the near-surface layers of the moulding sand dries out much faster than moisture that has penetrated deeper into the sand.

2

Crystalline phases in the waste foundry sands based on quartz sand matrix

Jonczy I., Kamińska M., Bilewska K., Gerle A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2018

|

T. 21, nr 3

213--226

EN

This paper characterizes the crystalline phases present in waste foundry sands prepared based on a quartz sand matrix. The main component of the examined waste is quartz, which is accompanied by its polymorphic forms: tridymite and cristobalite. In addition to quartz, iron oxides such as magnetite, hematite and occasionally wüstite, and grains represented by metallic iron precipitation and Cu-Zn-Pb polymetallic aggregates were found. A particular emphasis was placed on the magnetite present in relatively high amounts, characterized by variable chemical composition, associated with the presence of numerous admixtures of chromium and titanium, which may suggest presence of chromite and titanomagnetite.

PL

W odlewnictwie powszechnie odlewy wykonywane są w formach piaskowych. Sporządzone na bazie piasku masy formierskie stanowią mieszaninę, do której oprócz piasku kwarcowego dodawane są: woda, bentonit, pył węglowy oraz spoiwa nieorganiczne lub organiczne. Zużyte masy formierskie, w których udział piasku dochodzi do około 90%, są na ogół poddawane w odlewni wewnętrznemu odzyskowi (czyli regeneracji), ale część z nich trafia na składowiska. Odpady mas formierskich, których głównym składnikiem jest piasek kwarcowy, w swoim składzie często zawierają minerały reprezentujące tlenki różnych metali, ponadto mogą być w nich obecne drobne wytrącenia metaliczne. Z uwagi na ich obecność materiał ten może stać się wtórnym źródłem ich odzysku. W artykule scharakteryzowano, pod względem jakościowym, skład fazowy zużytych mas formierskich sporządzonych na osnowie piasku kwarcowego. Do badań ze zwałowiska pobrano 3 próbki materiału odpadowego charakteryzujące się odmienną barwą: szarą, brązowo-czerwoną i czarną, które poddano identyfikacji faz metodą dyfrakcji rentgenowskiej oraz rentgenowskiej analizie spektralnej w mikroobszarach; ponadto przy użyciu metod spektrometrycznych oznaczono zawartość wybranych metali występujących w odpadach. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że w składzie fazowym wszystkich analizowanych odpadów dominujący udział ma kwarc, obok którego oznaczono jego dwie polimorficzne odmiany: trydymit i krystobalit - ich obecność jest wynikiem przemian alotropowych dokonujących się w trakcie wykonywania odlewów w formach z mas kwarcowych. Oprócz kwarcu w odpadach występują dość znaczne ilości tlenków metali oraz wytrąceń metalicznych, co znalazło swoje odzwierciedlenie w udziale poszczególnych metali w składzie chemicznym odpadów. W próbce 1 obok dominującego żelaza w większych ilościach występują Cr i Mn, ponadto w pojedynczych analizach zaznacza się udział Ti. Pierwiastki te były również wskazane jako główne w składzie chemicznym faz tlenkowych oznaczonych podczas rentgenowskiej analizy spektralnej w mikroobszarach. Na podstawie tych badań oraz przy wykorzystaniu identyfikacji faz metodą dyfrakcji rentgenowskiej wśród faz tlenkowych wyróżniono: roztwór stały FeO-MnO-MgO, magnetyt, tytanomagnetyt, chromit, a także hematyt. Obok nich stwierdzono występowanie α-żelaza. W próbce 2 obok dość znacznej ilości żelaza zaznacza się obecność: Cu, Mn, Pb, Ti, V, Zn. Pierwiastki te są przede wszystkim związane z wtrąceniami metalicznymi, które obok kwarcu i faz tlenkowych żelaza (magnetytu, hematytu i sporadycznie występującego wüstytu) stanowią jeden z głównych składników próbki 2. Próbka 3 charakteryzuje się najwyższym, wśród badanych odpadów, udziałem Fe, któremu towarzyszą Mn i Cr. Rentgenowska analiza spektralna w mikroobszarach wykazała, że chrom tworzy własną fazę - chromit, natomiast mangan wchodzi w skład wytrąceń metalicznych żelaza. Podczas identyfikacji faz metodą dyfrakcji rentgenowskiej potwierdzono obecność α-żelaza, wykazano również dość znaczący udział magnetytu. Obecność w badanych odpadach domieszek magnetytu oraz wytrąceń metalicznych mogłaby wskazywać na potencjalne źródło ich pozyskiwania.

3

Analiza procesu wysychania zawilgoconych warstw wierzchnich form i rdzeni piaskowych na przykładzie masy ze szkłem wodnym

Kaźnica N., Zych J., Kolczyk J.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 1

29--38

PL

W pracy przedstawiono analizę procesu wysychania warstw wierzchnich piaskowych form i rdzeni odlewniczych (wykonanych z formierskiej sypkiej masy samoutwardzalnej z uwodnionym krzemianem sodu utwardzanej ciekłym utwardzaczem estrowym) poddanych uprzednio procesowi pochłaniania wilgoci. Po 12-godzinnym procesie sorpcji wilgoci z otoczenia w warunkach wysokiej wilgotności względnej powietrza (powyżej 85%) oraz temperatury (28−33°C) analizowano proces wysychania (desorpcji) powierzchniowych warstw form i rdzeni odlewniczych w warunkach odpowiednio niższych wartości temperatury i wilgotności na przykładzie masy ze szkłem wodnym. W badaniach wykorzystano metodę grawimetryczną. Na podstawie uzyskanych wyników wykazano, że zawilgocone powierzchniowe warstwy wysychają z różną intensywnością, uzależnioną od warunków otoczenia oraz rozmiarów ziarna osnowy piaskowej (porów międzyziarnowych). Wiedza na temat przebiegu zarówno procesu sorpcji, jak i desorpcji wilgoci przez wierzchnie warstwy elementów form piaskowych jest niezbędna do zapobiegania powstawaniu powierzchniowych wad odlewów, pojawiających się okresowo w odlewniach.

EN

An analysis of the drying process of surface layers of sand moulds and cores (made of loose self-hardening moulding sand with hydrated sodium silicate hardened with a liquid ester hardener) which was previously subjected to the process of moisture sorption is presented in the hereby paper. After a 12-hour process of moisture sorption from the environment under conditions of high relative air humidity (over 85%) as well as temperature (28−33°C), an analysis was performed using the drying (desorption) process on the surface layers of sand moulds and cores under conditions of lower values of temperature and humidity on the example of water glass moulding sand. The investigations involved the use of the gravimetric method. Based on the obtained results, it was demonstrated that the moistened surface layers dry up with different intensities depending on the environmental conditions as well as the size of the sand grains (intergranular pores). The knowledge of the course of both the sorption and desorption of moisture by surface layers of sand mould components is necessary to prevent the formation of casting surface defects, which periodically appear in foundries.

4

Urządzenia formierskie linii wytwarzania odlewów w formach piaskowych

Fedoryszyn A.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2016

|

nr 7-8

29--32

PL

W artykule przedstawiono charakterystykę urządzeń formierskich stanowiących podstawowe wyposażenie linii odlewniczych do zmechanizowanego wytwarzania odlewów w formach piaskowych, skrzynkowych i bezskrzynkowych, z użyciem masy formierskiej, syntetycznej z bentonitem. Przedstawiono klasyfikację metod zagęszczania masy formierskiej syntetycznej z bentonitem i ich realizacje oraz omówiono zasadę działania i parametry urządzeń eksploatowanych w krajowych odlewniach.

5

Experiment and Numerical Modelling the Time of Plate-Shape Casting Solidification vs. Thermal Conductivity of Mould Material

Krajewski P. K., Piwowarski G., Żak P. L., Krajewski W. K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1405--1408

EN

The paper presents results of measuring thermal conductivity of sand mould material and time of castings solidification evaluated from cooling curves and from Nova Flow & Solid numerical calculations. During the experiments pure Al (99,95%) plate was cast into the sand moulds. The analysed variable parameter in numerical calculations was mould thermal conductivity of fixed value taken from the range 0.5-0.9 W/(mK). Other mould parameters (initial temperature, mass density, heat capacity) and thermo-physical properties of liquid and solid casting were taken invariable. Basing on the measurements it was stated that thermal conductivity of the moulding sand has complex temperature variability, especially during the water vaporization and the obtained dependence should be used in the numerical calculations to improve their accuracy.

PL

Artykuł prezentuje wyniki pomiarów współczynnika przewodzenia ciepła materiału formy piaskowej oraz czas krzepnięcia odlewu oszacowany z krzywej stygnięcia i obliczony numerycznie za pomocą Nova Flow & Solid. W czasie eksperymentów odlew w kształcie płyty wykonywano z czystego aluminium (99,95%). Zmienna w obliczeniach była przewodność cieplna materiału formy z zakresu 0,5-0,9 W/(mK). Pozostałe parametry formy (temperatura początkowa, gęstość masy i pojemność cieplna) oraz właściwości termofizyczne ciekłego i zakrzepłego metalu były stałe. Na podstawie eksperymentów stwierdzono, że temperaturowa zależność przewodności cieplnej formy nie ma prostego przebiegu, szczególnie w okresie odparowywania wilgoci, a uzyskana w części eksperymentalnej temperaturowa zależność powinna być stosowana w obliczeniach numerycznych w celu polepszenia jakości obliczeń.

6

Destrukcja mas z żywicą furanową wywoływana promieniowaniem cieplnym ciekłego metalu

Zych J.

Archives of Foundry Engineering

|

2014

|

Vol. 14, iss. 4 spec.

143--148

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań procesu nagrzewania elementów form piaskowych wykonanych z masy z żywicą furanową wywoływane promieniowanie cieplnym ciekłego żeliwa. Próbki masy umieszczano w bliskiej odległości (10-15 mm) od powierzchni górnej żeliwa znajdującego się w tyglu. Zastosowano autorską metodę badań. Wyznaczono przebiegi nagrzewania powierzchniowej warstwy próbek w funkcji czasu nagrzewania. Badaniami objęto powierzchnie próbek bez powłok i z powłokami ochronnymi. Wyznaczono wpływ czasu oddziaływania promieniowania na wytrzymałość na zginanie próbek po ich wystudzeniu do temperatury otoczenia. Stwierdzono, iż przy temperaturze żeliwa 1400 oC i przybliżeniu powierzchni próbki na odległość 10÷15 mm już po około 15 sekundach wytrzymałość masy zmniejsza się o blisko 70%. Nanoszenie powłok ochronnych zwiększa wytrzymałość powierzchniowej warstwy niekiedy kilkakrotnie. Nie pozwala jednak zachować wytrzymałości masy po poddaniu jej działaniu promieniowania cieplnego ciekłego żeliwa.

EN

The work presents the results of tests of the heating process of sand-mould elements made of sands wit furan resin caused by heat radiation of liquid cast iron. Samples of the moulding sands were placed in near proximity (10-15 mm) of the top surface of cast iron located in a crucible. An original research method of the author was used. Trajectories of heating of the surface layer of samples in the time function were determined. The testing covered surfaces of layers both with and without coatings. The impact of the time of influence of the radiation on the samples' bending strength after cooldown to environment temperature was determined. It was found that for cast iron of the temperature 1400 oC and with samples moved closer to 10÷15 mm bending strength of the mass decreases by almost 70% after as little as 15 seconds. Laying down protective coatings increases resistance of the surface layer, sometimes even multiplying it. However it does not enable saving the mass' resistance after it is subjected to heat radiation of liquid cast iron.

7

Zastosowanie mas formierskich ze spoiwem geopolimerowym do produkcji odlewów ze stopów Al

Pezarski F., Izdebska-Szanda I., Smoluchowska E., Świder R., Pysz A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2011

|

T. 51, z. 2

23-34

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych charakterystyki wiązania mas formierskich ze spoiwami nieorganicznymi geopolimerowymi oraz dla porównania z żywicą furanową i alkaliczną przeznaczonych dla odlewów ze stopów na bazie aluminium. Przeprowadzone badania wykazały między innymi, że masy z udziałem spoiwa geopolimerowego charakteryzują się dużą wytrzymałością i przepuszczalnością oraz małą gazotwórczością. Istnieje duża możliwość regulacji szybkości wiązania tych mas przez zastosowanie odpowiedniego utwardzacza. Masy ze spoiwem geopolimerowym uzyskują niższe wartości wytrzymałości końcowej w porównaniu do mas furanowych, co jest korzystne przy wybijaniu masy nieprzepalonej z formy. Badania modelowe wykazały przydatność mas ze spoiwem geopolimerowym do wykonywania form piaskowych oraz piaskowo-kokilowych dla odlewów ze stopów aluminiowych.

EN

The article presents the results of laboratory tests on the binding characteristics of moulding sands with inorganic geopolymer binders and for comparison with furan resin and alkaline resin, designed for casting of aluminium - based alloys. The carried out investigations have proved, among others, that sands with geopolymer binder are characterised by high strength and permeability and low gas evolution rate. There is real possibility to control the binding rate of these sands through application of appropriate hardener. Sands with geopolymer binder have lower final resistance than furan sands which is beneficial when unburnt sand is knocked out from mould. Simulation studies have proved the usefulness of sands with geopolymer binder in the manufacture of sand moulds and metal moulds with sand cores for aluminium alloy castings.

8

The identification of pouring conditions of cast iron to sand moulds

Borowiecki B., Ignaszak Z.

Archives of Foundry Engineering

|

2008

|

Vol. 8, iss. 1

19-22

EN

The structure and properties of the castings in cast iron put on spheroidization depend especially on the pouring conditions. Decisive factor of local castings properties can be the flow ability of liquid metal in sand mould, which depends not only on chemical constitutions but also on temperature and velocity of pouring. The parameter, which take into consideration various factors is a substitute rheological parameter [...] proposed in early author's papers [1, 2]. The parameter determined in fluidity test can be used to calculation of thickness of rheological boundary layer metal in gating system channel and in casting. The identification a thermal properties of sand mould material has been require of investigation proposed in literature [3, 4]. In the article presented also the experimental of measurement results of metal levels in piezometers located on the horizontal cross gate.

9

Wierzchnia warstwa form piaskowych - kinetyka zmian jej właściwości

Zych J.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 20

77--84

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań zmian właściwości sprężystych i wytrzymałościowych masy ze szkłem wodnym. Badania dotyczą wierzchniej warstwy formy. Wykazana utrata wytrzymałości w wierzchniej warstwie może być wywołana zarówno wtórną hydratację spoiwa, jak i zbyt szybką dehydratacją. Szybkość i zakres zmian zależy od temperatury i wilgotności powietrza. Zmiany w wierzchniej warstwie wywoływane są powłokami ochronnymi. Opracowana ultradźwiękowa metoda [1] pozwala monitorować kinetykę zmian; uzyskiwane wyniki mają znaczenie praktyczne.

EN

In the work there are shown the results of research on changes of elasticity and durability properties of moulding sand with water glass. The research concerns surface moulding layer. The presented loss of durability in the top layer can be caused either by secondary hydration of binder or too fast dehydration. Pace and range of the changes depend on air temperature and moisture. The changes in the surface layer are caused by protective coatings. The developed ultrasound method [1] allows observation of kinetics of the changes and results received this way have practical meaning.

10

Jednoczesna rejestracja temperatury, wilgotności i ciśnienia gazów w wilgotnych formach piaskowych

Szmigielski T.

Archiwum Odlewnictwa

|

2006

|

R. 6, nr 22

532-539

PL

W pracy opisano metodę pozwalającą na jednoczesny pomiar i zapis zmian temperatury, wilgotności i ciśnienia w dowolnej warstwie ścianki formy po zalaniu jej ciekłym metalem. Uzyskane wyniki potwierdziły przydatność rozwiązania układu pomiarowego charakteryzującego się dużą czułością na zmiany zapisywanych parametrów. Badania wykazały możliwość śledzenie szybko zachodzących procesów termodynamicznych związanych z transportem ciepła i wilgoci również w warstwach przylegających do powierzchni styku z ciekłym metalem.

EN

The paper presents a method allowing a simultaneous measuring and recording of changes in temperature, humidity and pressure in any layer of a mould sheet after it has been cast with a liquid metal. The results obtained confirmed suitability of the measuring system solution characteristic for its high sensitivity to the changes of the parameters being recorded. The test showed possibility of tracing quick occurrence of thermodynamic processes connected with transport of heat and humidity also in the layers adhering to the surface of contact with the liquid metal.

11

Wybrane aspekty konstrukcji układów wlewowych w formach piaskowych

Borowiecki B.

Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej. Instytut Inżynierii Materiałowej

|

2005

|

Nr 576 (19)

1-162

EN

The monograph concerns the chosen aspects of the construction of the gating systems designed for ferrous metals in sand moulds. On the ground of the results of fluidity investigations: rod test and spiral test, there has been presented the method of determination the rheological parameters of liquid metals alloys. On the ground of the fluidity rod test it has been defined the curves of fluxion of metals alloys about different overheating degrees. The simulating investigations of pouring process of the perpendicular channels in the rod test has confirmed the thesis about the growth of boundary layer about the same parameters in channels about different diameters. It has been proved, that the parameters of metal boundary layer (supplementary rheological parameter and shape factor of boundary layer), appointed in definite conditions, can be applied to calculation of the thickness of metal boundary layer in the channels of gating system. There are two boundary layers: rheological and solidified. The thickness of the rheological boundary layer in channel of gating systems depends on: the value of supplementary rheological parameter appointed on the ground of the fluidity tests, the metallostatic pressure and length of the channel. The thickness of solidified boundary layer depends on the time and the thermophysical properties of the sand mould material. It has been affirmed, that in the first several seconds of pouring the sand moulds with the liquid ferrous metals, there is a violent fall of the flow ratio value in the channels of the gating systems. In this work there has been an attempt to prove that this phenomenon had been caused by the violent growth of the gas pressure and the large over-cooling of the metal boundary layer in the channels of gating system. On the basis of the hydraulic model of the heat flow, the method of determination heat dissipation coefficient in the sand moulds channels has been proposed. This coefficient allows to determinate the required overheating value for any element of gating system about definite dimensions. The simulation-experimental investigations of the ferrous metals flow through the furcated gating system permitted on ascertainment of occurrence the phenomenon of reflection the planes of metal stream in horizontal distributor channel and on explanation its influence on the process of filling niches of sand mould. On the ground of the analyses of the investigations results there have been presented the new proposals of calculation methods of metal flow efficiency coefficient through elements of gating systems.

12

Nagrzewanie w trakcie zalewania formy piaskowej w obszarze działania strumienia ciekłego metalu

Mocek J.

Archiwum Odlewnictwa

|

2004

|

R. 4, nr 14

636-643

PL

Praca niniejsza zawiera wyniki badań kinetyki nagrzewania się elementów form bezpośrednio pod strumieniem metalu w czasie zapełnienia wnęki formy. Badania przeprowadzano w formach doświadczalnych przy zmiennym kącie padania strumienia ciekłego metalu. Pomiary dotyczą mas ze szkłem wodnym przy zalewaniu formy żeliwem szarym. W pracy wykazano, że intensywność nagrzewania formy w obrębie padającego strumienia zależy od kąta padania strumienia, nagrzewanie form jest szybsze wtedy, gdy kąt natarcia zbliżony jest do 90°. W trakcie zalewania wolniej nagrzewają się formy, w których masa jest lepiej zagęszczona. Formy takie praktycznie nie podlegają erozji głównie z dwóch powodów: dużej wytrzymałości masy i powolnego nagrzewania. W pracy wykazano również, że przy stałych warunkach eksperymentu, strumień kierowany na pionowe ścianki formy silniej je rozgrzewa niż przy ich poziomym usytuowaniu.

EN

The work presents results of the investigations of the heating kinetics of mould parts placed directly under the stream of molten metal, during filling of the mould cavity. The investigations were carried in the test moulds with various angles of the molten metal stream. Tests were performed on water-glass bonded moulding sands poured with gray cast iron. It was shown, that the intensity of mould heating near the molten metal stream depends on the stream inclination angle, and heating is faster when the angle approaches 90°. The slower heating rate during filling with molten metal is present in moulds with the better moulding sand densification. Erosion of that moulds is virtually neglectable due to high moulding sand strength, and slow heating rate. In the work it was also shown, that in the constant testing conditions, the mould walls subjected to the molten metal stream were heated more when they were arranged vertically then horizontally.

13

Wpływ wybranych czynników technologicznych na erozję form piaskowych zalewanych żeliwem

Mocek J.

Archiwum Odlewnictwa

|

2001

|

R. 1, nr 2

526--531

PL

W ramach pracy opracowano metodykę badań odporności na erozyjne działanie żeliwa w formach piaskowych wykonywanych z różnych mas. Prezentowane wyniki badań dotyczą oceny wpływu gęstości pozornej masy na jej odporność erozyjną. Badania dotyczą masy klasycznej bentonitowej i masy furanowej. W przypadku mas bentonitowych z drobnoziarnistą osnową, zagęszczenie odgrywa stosunkowo małą rolę. Masy ze spoiwem chemicznym - żywicą furanową łatwo ulegają erozyjnemu działaniu metalu, nawet przy wysokim stopniu zagęszczenia.

EN

Within a framework of this work, the methodics of reserarches of the resistance for erosive activity of cast iron of sand moulds, prepared from different moulding sands was elaborated. Presented results concerns an evaluation of influence of moulding sands bulk density on its resistance for erosion. Researches concerns bentonite classical sand and furan sand. In the case of bentonite sands with fine-grained matrix, densification plays a relatively small part. Chemical bonded sands – with furan resin are easily subjected to erosive activity of metal, even when their degree of densification is high.