WYBRANE ZAGADNIENIA TECHNOLOGII MAS FORMIERSKICH ZE SPOIWAMI NIEORGANICZNYMI. Struktura uwodnionego krzemianu sodu i jej wpływ na wiązanie mas formierskich

W publikacji przedstawiono podstawy teoretyczne wiązania sypkich i ciekłych mas z uwodnionym krzemianem sodu oraz krzemianem dwuwapniowym i dwuoctanem glikolu etylenowego. Opisano zjawisko filtracji powietrza przez wielowarstwowy układ masy, poddanej oddziaływaniu wysokiej temperatury.

Zwrócono uwagę na zagadnienie odporności termicznej różnego rodzaju bentonitów, a także na możliwość przeprowadzenia analizy rozkładu naprężeń w masie poddanej działaniu temperatury ciekłego metalu.

Opisano wpływ niskiej temperatury formy, utwardzanej ciekłym azotem, na wybrane właściwości odlewów z żeliwa szarego i stopu aluminium, wykonanych w tego rodzaju formie.

Wybrane właściwości użytkowe osnowy ziarnistej poszczególnych mas formierskich dotyczyły zagadnień związanych z określeniem temperatury ich spiekania za pomocą nowej metody oraz z wymaganiami stawianymi im, jako osnowie mas chemoutwardzalnych. Omówiono także problem regeneracji (termicznej, mechanicznej i kombinowanej) zużytej osnowy mas.

Oddzielny rozdział poświęcono metodom i aparaturze kontrolno-pomiarowej do badań właściwości technologicznych mas.

Opisano próby poprawy właściwości użytkowych mas z uwodnionym krzemianem sodu, przez jego modyfikację chemiczną i fizyczną (pole magnetyczne). Omówiono podstawowe właściwości fizykochemiczne krzemianu sodu, zarówno bezwodnego, jak i uwodnionego. Dużą uwagę zwrócono na charakterystykę elementów strukturalnych uwodnionego krzemianu sodu, zjawisko ich hydratacji oraz agregacji. Za podstawowe zagadnienie uznano metody analizy elementów struktury w uwodnionym krzemianie sodu, w tym analizę wielkości cząstek, przeprowadzoną za pomocą spektroskopii korelacji fotonowej.

Przedstawiono wyniki badań właściwości fizykochemicznych uwodnionego krzemianu sodu o module M=1,95; 2,1 i 2,3 oraz gęstości 1,40 g/cm³, 1,45 g/cm³ i 1,50 g/cm³, uzyskanego w procesie autoklawizacji, ze szkliw o takiej samej wartości modułu, a także ze szkliwa o module M=3,3 i następnej chemicznej korekcie składu za pomocą NaOH.

Zaproponowano metodę jednoznacznego opisu wielkości i rozkładu elementów struktury uwodnionego krzemianu sodu. Analiza struktury filtrowanych roztworów uwodnionego krzemianu sodu przez filtry o średnicy porów 3,0 mm; 1,2 mm i 0,65 mm umożliwiła określenie niejednorodności oraz stopnia niejednorodności struktury uwodnionego krzemianu sodu, wyrażonych za pomocą zaproponowanych wskaźników. Stwierdzono, że niejednorodność i stopień niejednorodności struktury uwodnionego krzemianu sodu, zależy od sposobu jego wykonania, wartości modułu i gęstości.

Opisano nową metodę wykonywania próbek żelu uwodnionego krzemianu sodu i określono zależności pomiędzy wartością wskaźników, a jego wytrzymałością kohezyjną.

Podjęta próba liczbowego określenia typu struktury uwodnionego krzemianu sodu za pomocą wskaźników, wykazała możliwość usystematyzowania tej struktury. W związku z tym, zaproponowano cztery podstawowe typy struktury tego spoiwa.

Przeprowadzono technologiczną weryfikację wyników badań struktury uwodnionego krzemianu sodu, określając wpływ typu jego struktury, wyrażonej wartością wskaźników, na właściwości wytrzymałościowe (wytrzymałość na zginanie, na rozciąganie i na ściskanie) mas zawierających jednakową ilość SiO₂+Na₂O, utwardzanych dwuoctanem glikolu etylenowego.

Podano przykład praktycznego zastosowania spoiwa o korzystniejszym typie struktury (w porównaniu do typu struktury uwodnionego krzemianu sodu dotychczas stosowanego w przemyśle odlewniczym), umożliwiającego zmniejszenie udziału tego spoiwa w masie o 30%-35% i równocześnie uzyskanie mas o korzystniejszych właściwościach wytrzymałościowych.