ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ГРАНУЛОМЕТРИЧНОГО СКЛАДУ НАПОВНЮВАЧА НА ТЕХНОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ФОРМУВАЛЬНИХ ТА СТРИЖНЬОВИХ СУМІШЕЙ

Анотація

Склади формувальних і стрижневих сумішей, які широко використовуються у ливарному виробництві, більш ніж на 90% складається з наповнювача – кварцового піску. Оскільки у якості наповнювача використовують інертні до сплавів, що заливаються в ливарну форму, матеріали, то найбільший вплив на технологічні властивості формувальних сумішей надає його гранулометричний склад.
Проведеними дослідженнями встановлено що, гранулометричний склад наповнювача в першу чергу впливає на міцність і газопроникність формувальних і стрижневих сумішей та шорсткість поверхні форми. Причому, підвищення газопроникності суміші, як правило, знижує її міцність і підвищує шорсткість поверхні форми. Досягти необхідного оптимального співвідношення технологічних властивостей сумішей часом буває досить важко, що приводить до необхідності ускладнювати склади формувальних сумішей та використовувати додаткові технологічні операції.
З метою підвищення якості виливків, у світовій практиці останнім часом приділяється велика увага підготовці вихідних формувальних матеріалів, зокрема, наповнювачів формувальних сумішей. У зв'язку із цим виникла не тільки необхідність, але й можливість використання для приготування формувальних сумішей наповнювачів конкретно заданого гранулометричного складу [1].
Аналіз попередніх результатів при дослідженні впливу гранулометричного складу пластичних формувальних і стрижневих сумішей показав, що зерна наповнювача в об‘ємі ущільненої суміші розташовуються у вигляді п'яти правильних тіл Платона: тетраедра, куба, октаедра, ікосаедра й додекаедра. Технологічні властивості сумішей змінюються залежно від кількості тієї або іншої з п'яти просторових фігур розташування зерен наповнювача в загальному об‘ємі. У свою чергу, кількість тієї або іншої просторової фігури в об‘ємі суміші залежить від співвідношення фракцій різної величини в складі наповнювача [2…4].
З метою подальшого вивчення впливу гранулометричного складу наповнювача на технологічні властивості пластичних формувальних і стрижневих сумішей був складений план активного експерименту. Тому, що оптимальна область варіювання складу сумішей апріорі відома, завданням даної роботи є дослідження технологічних властивостей в середині області.
Для дослідження та встановлення просторового розташування зерен наповнювача в об‘ємі піщано-глинистої формувальної суміші при досягненні нею оптимальних технологічних властивостей та з метою опрацювання рекомендацій для попередньої підготовки формувальних пісків, був побудований план експерименту на основі ЛПt- послідовностей (табл. 1) [3].

Таблиця 1 – План проведення досліджень з оптимізації гранулометричного складу наповнювача пластичної формувальної суміші
План проведення досліджень передбачає зміну кожного незалежного фактора на трьох рівнях з метою можливості отримання рівняння регресії другого степеня за кожною змінною.Це дозволить виявити не тільки напрямок зміни відгуку, а й характер цієї зміни.
В якості основних параметрів оптимізації обрано характеристики міцності, газопроникності, обсипаємості, щільності та поруватості формувальної суміші у вологому та сухому стані.
За результатами експерименту передбачається побудувати математичні моделі та провести багатокритеріальну оптимізацію, що дозволить визначити зміну властивостей об‘єкту дослідження у багатовимірному просторі.