ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева», Нижний Новгород, Россия:
Л. И. Леушина, канд. техн. наук, доцент кафедры «Металлургические технологии и оборудование» (МТиО), эл. почта: kafmto@mail.ru
И. О. Леушин, докт. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой МТиО, эл. почта: igoleu@yandex.ru
М. А. Ларин, канд. техн. наук, доцент кафедры МТиО
С. В. Плохов, докт. техн. наук, профессор кафедры «Нанотехнологии и биотехнологии»

Некоторые отечественные предприятия практикуют дуплекс-схему изготовления многослойных оболочковых форм литья по выплавляемым моделям, которая предусматривает использование для внутренних рабочих слоев оболочки дорогостоящего гидролизованного этилсиликата или готового связующего, а для внешних, укрепляющих слоев — относительно дешевого и экологичного жидкого стекла. Однако пониженная трещиноустойчивость внешних слоев таких форм часто не позволяет гарантировать стабильность качества получаемых отливок при прокаливании оболочек и последующей заливке металлическим расплавом, что особенно недопустимо при производстве изделий ответственного назначения. В связи с этим предприятия часто вынуждены увеличивать число рабочих слоев оболочки или применять энергозатратную технологическую схему заливки форм литья по выплавляемым моделям в опорном наполнителе, засыпаемом в специальные опоки из дорогостоящего жаростойкого материала. Представлен вариант решения задачи выбора экономичного технологического варианта повышения трещиноустойчивости внешних слоев оболочковой формы на жидком стекле, применимого к условиям действующего производства и не требующего существенных затрат при освоении. Проанализированы известные механизмы отверждения формовочных и стержневых композиций на основе жидкого стекла, сделан вывод о недостаточной эффективности дегидратации как единственного механизма отверждения внешних слоев оболочек, формируемых на основе жидкостекольного связующего, сформулирована гипотеза о повышении трещиноустойчивости жидкостекольной композиции в случае комбинирования нескольких механизмов ее отверждения. В качестве рабочего варианта отверждения для комбинирования с дегидратацией выбран CO₂-процесс, физика и химия которого подробно рассмотрены в статье. Оценены варианты недефицитных веществ, которые могли бы стать технологической добавкой в материал формы в ходе ее изготовления на базовом предприятии, одновременно выполняя важнейшую функцию поставщика углекислого газа. В итоге были выбраны карбонат и гидрокарбонат аммония, применение которых позволяет обеспечить требуемый уровень характеристик литейной формы. Проведенное опытно-промышленное опробование варианта решения проблемы успешно подтвердило его эффективность и приемлемость для действующего производства.

1. Genzler C. Schnelltrocknende Wasserschlichte // Giesserei. 2016. No. 4. S. 82–83.
2. Festigkeitsbestimmung von Feingusskeramik — schnell und präzise // Giesserei. 2018. No. 6. S. 54–57.
3. Chen X., Sun B., Li F., Xiao L., Yu J. Research status of the interface reactions between superalloys and ceramic materials in investment casting // Journal of Special Casting & Nonferrous Alloys. 2016. Vol. 36, No. 8. P. 844–848.
4. Znamenskij L. G., Ivochkina O. V., Varlamov A. S. Economical ceramic molds in investment casting // Materials Science Forum. 2016. Vol. 843. Р. 208–212.
5. Леушин И. О., Леушина Л. И., Кошелев О. С. Инновационная технология изготовления оболочковых керамических форм для производства отливок по удаляемым моделям // Черные металлы. 2018. № 5. С. 25–28.
6. Никифоров С. А., Никифоров А. П., Роот Е. П. Повышение огнеупорности жидкостекольной керамики комбинированных оболочек в ЛВМ // Труды седьмого Съезда литейщиков России. Т. 2. — Новосибирск : Изд. дом «Историческое наследие Сибири», 2005. С. 95–99.
7. Кидалов Н. А. Выбор технологических добавок в составы жидкостекольных смесей // Литейщик России. 2006. № 7. С. 37–41.
8. Макаревич А. П., Кочешков А. С., Лютый Р. В. Керамические формы для литья по выплавляемым моделям с низкомодульным жидким стеклом // Литейное производство. 2005. № 10. С. 20–22.
9. Иванов В. Н., Казеннов С. А., Курчман Б. С. и др. Литье по выплавляемым моделям / под ред. Я. И. Шкленника, В. А. Озерова. — М. : Машиностроение, 1984. — 408 с.
10. Леушин И. О., Маслов К. А. О некоторых методах повышения технологичности стержней на жидкостекольном связующем // Теория и технология металлургического производства : Межрегиональный сборник научных трудов / под ред. В. М. Колокольцева. Вып. 10. — Магнитогорск : ГОУ ВПО «МГТУ», 2010. С. 121–126.
11. Грачев А. Н., Леушин И. О., Леушина Л. И. Разработка составов экзотермических смесей для стального и чугунного литья с применением отходов термического производства // Черные металлы. 2018. № 2. С. 39–43.
12. Центральный металлический портал Российской Федерации. — URL: http://metallicheckiy-portal.ru/articles/plavka_i_rozliv/prochnost_liteinix_form/osnovi_texnologii_liteinix_form/30 (дата обращения: 18.11.2018).
13. Гаранин В. Ф., Фирсов В. Г., Муркина А. С. Оптимизация режимов сушки оболочек для литья по выплавляемым моделям // Литейное производство. 1991. № 5. С. 28–29.
14. Серебряков С. П., Редькин И. А., Шатульский А. А. Совершенствование технологии сушки форм по выплавляемым моделям // Заготовительные производства в машиностроении. 2017. Т. 15, № 1. С. 3–5.
15. Жильцов Н. П., Кидалов Н. А., Гребнев Ю. В. Исследование выбиваемости керамических форм при литье по выплавляемым моделям // Заготовительные производства в машиностроении. 2017. Т. 15. № 7. С. 291–293.
16. Ткаченко С. С., Емельянов В. О., Мартынов К. В., Кузнецов Р. В. О формировании контактной поверхности при литье по выплавляемым моделям // Литейное производство. 2017. № 1. С. 35–37.
17. Илларионов И. Е. Применение технологии получения металлофосфатных связующих, стержневых и формовочных смесей на их основе // Черные металлы. 2018. № 4. С. 13–19.
18. Illarionov I. E., Gilmanshina T. R., Kovaleva A. A., Kovtun O. N., Bratukhina N. A. Destruction mechanism of casting graphite in mechanical activation // CIS Iron and Steel Review. 2018. Vol. 15. P. 15–17.
19. ТУ 6-02-1-046-95. Связующее ГС.
20. ГОСТ 9077–82. Кварц молотый пылевидный. Общие технические условия (с Изменениями № 1, 2). — Введ. 01.07.1983.
21. ГОСТ 9070–75. Вискозиметры для определения условной вязкости лакокрасочных материалов. Технические условия (с Изменениями № 1, 2, 3, 4). — Введ. 01.01.1977.

22. Пат. 2532764 РФ. Способ изготовления многослойных оболочковых литейных форм по выплавляемым моделям / Л. И. Леушина, В. А. Ульянов, И. О. Леушин ; заявл. 22.10.2013 ; опубл. 10.11.2014 ; Бюл. № 31.
23. ГОСТ 2138–91. Пески формовочные. Общие технические условия (с Поправкой). — Введ. 01.01.1993.
24. ГОСТ 977–88. Отливки стальные. Общие технические условия. – Введ. 01.01.1990.