ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет им. И. Н. Ульянова», кафедра «Материаловедение и металлургические процессы», Чебоксары, Россия:
И. Е. Илларионов, докт. техн. наук, профессор, зав. кафедрой, эл. почта: tmilp@rambler.ru
И. А. Стрельников, канд. техн. наук, доцент

ФГБОУ «Чувашская сельскохозяйственная академия», Чебоксары, Россия:
Л. Ш. Пестряева, канд. пед. наук, доцент

ООО «ЭЛКОН», Чебоксары, Россия:
Ш. В. Садетдинов, докт. хим. наук, главный технолог, эл. почта: avgustaf@list.ru

АО «Зеленодольское проектно-конструкторское бюро», Зеленодольск, Россия:
Е. Н. Жирков, генеральный директор

В настоящее время на предприятиях при производстве фасонного литья широко применяют теплоизоляционные оболочки, изготовленные из смесей кварцевого песка, каолиновой глины, эковаты, диатомита, перлита, графита, торфа, металлофосфатных соединений и др. Среди многих компонентов теплоизоляционных смесей перспективным материалом является торф. Теплоизоляционные оболочки из торфосодержащих смесей характеризуются как недефицитные и экологически безопасные оснастки. Однако из-за низких прочностных характеристик и высокой степени пожароопасности их широкое применение в литейном производстве ограничено. На основе анализа научной литературы сделан вывод, что исследования по разработке эффективно действующих теплоизоляционных оболочек прибыльной части литейной формы являются весьма актуальными и востребованными. Изучено влияние фосфатборатных соединений на физико-механические свойства теплоизоляционных оболочек, изготовленных из известной торфосодержащей теплоизоляционной смеси. Экспериментально установлено, что добавление фосфатнатрийдиметабората, фосфатнатриймонотетрабората и фосфатнатрийтрипентабората в торфосодержащую теплоизоляционную смесь позволяет повысить ее прочность на сжатие в сыром состоянии и на растяжение в сухом состоянии. Наивысших значений прочность модифицированных теплоизоляционных смесей достигается при содержании фосфатборатов 9 % (мас.). Показано, что модифицирующие фосфатборатные добавки уменьшают осыпаемость, улучшают формуемость, понижают коэффициент теплопроводности торфосодержащей теплоизоляционной смеси, и сделан научный прогноз об уменьшении их возгораемости и пожароопасности. Разработана новая эффективная теплоизоляционная смесь для прибылей стальных отливок следующего состава, % (мас.): торфяная масса — 20; кварцевый песок — 53; диатомит — 10; магнийалюмофосфатное связующее — 8; фосфатборатное соединение — 9.

1. Илларионов И. Е., Стрельников И. А., Садетдинов Ш. В., Моисеева О. В., Королев А. В. Влияние борной кислоты на свойства теплоизоляционных смесей // Литейное производство. 2019. № 1. C. 24–26.
2. Пат. 2688351 РФ. Теплоизоляционная смесь для утепления прибылей отливок / И. Е. Илларионов, Ш. В. Садетдинов, И. А. Стрельников; заявл. 14.11.2018; опубл. 21.05.2019, Бюл. № 15.
3. Nwaogu U. C., Tieje N. S. Foundry Coating Technology: A Review // Materials Sciences and Application. 2011. Vol. 2. P. 1143–1160.
4. Вейнова О. А., Костиков А. А., Кузнецов А. А. Способ теплоизоляции зеркала металла прибылей крупных стальных отливок // Литейное производство. 2011. № 9. C. 14–16.
5. Гацуро В. М., Вовся С. А. Применение экзотермических вставок при прозводстве стального литья — путь к экономии // Литье и металлургия. 2008. № 2. С. 131–133.
6. Дибров И. А. Состояние и перспективные технологии развития литейного производства России // Литейщик России. 2013. № 9. С. 14–23.
7. Илларионов И. Е., Журавлев А. Ф. О применении торфсодержщих теплоизоляционных смесей на металлофосфатных связующих // Литейное производство. 2011. № 6. С. 35–37.
8. Bazhin V. Yu. Struktural modifi cation of petroleum needle coke by adding lithium on calcining // Coke and Chemistry. 2015. Vol. 58, lss. 4. P. 138–142.
9. Болдин А. Н., Давыдов Н. И., Жуковский С. С. и др. Литейные формовочные материалы. Формовочные, стержневые смеси и покрытия : справочник. — М. : Машиностроение, 2006. — 506 с.
10. Pat. 20130032689 A1 US. Foundry coating composition / M. J. Haanepen, F. W. von Piekartz, Y. Piekartz-Lutgendorff ; No. US 13/322836 ; заявл. 15.02.2011 ; опубл. 07.02.2013.
11. Pat. 7507284 US. Sand casting pattern coating compositions containing graphite / V. LaFay, S. Neltner; No. US 10/944471 ; заявл. 17.09.2004 ; опубл. 23.03.2006.
12. Сошкин В. Е., Молодых Л. А. Улучшение качества литья при применении экзотермических вставок // Литейщик России. 2013. No. 6. С. 12–14.
13. Довгаль А. Н., Костиков А. А., Кузнецов А. А., Черномаз В. Н. Слоистые соединения графита // Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2012. Т. 6. № 5. С. 32–39.
14. Петрова Н. В., Илларионов И. Е., Журавлев А. Ф., Музянов В. В. Разработка и исследование торфсодержащих теплоизоляционных смесей на металлофосфатных связующих // Вестник Чувашского гос. пед. ун-та им. И. Я. Яковлева. 2010. № 4. С. 153–158.
15. Лютый Р. В., Гурия И. М., Шаповалова Д. В., Кеуш Д. В. Образование связующих композиций на основе ортофосфорной кислоты и солей металлов в формовочных смесях // Литейное производство. 2013. № 5. С. 16–19.
16. Назаратин В. В. Исследование эффективности действия теплоизоляционных смесей на основе зол-уносов // Литейное производство. 2009. № 2. С. 20–26.
17. 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.
18. Назаратин В. В. Новые теплоизоляционные смеси // Металлургия. Машиностроение. 2008. № 5. С. 45–49.
19. Gelzard A., Mareche J. F., Furdin G. Modelling of exfoliated graphite // Progress in Materials Science. 2005. Vol. 50, Iss. 1. P. 93–179.
20. Пат. 2455108 РФ. Теплоизоляционная смесь для утепления прибылей отливок / И. Е. Илларионов, И. А. Стрельников, А. Ф. Журавлев; заявл. 03.05.2011 ; опубл. 10.07.2012, Бюл. № 19.
21. Илларионов И. Е., Садетдинов Ш. В., Стрельников И. А., Гартфельдер В. А. Влияние фосфатборатных соединений на противокоррозионную устойчивость углеродистой стали в нейтральных водных средах // Черные металлы. 2018. № 5. С. 47–53.
22. Илларионов И. Е., Пестряева Л. Ш., Садетдинов Ш. В., Моисеева О. В. Влияние фосфатборатных соединений на физико-механические свойства фурановой смеси // Заготовительное производство в машиностроении. 2019. Т. 17. № 8. С. 339–341.
23. ГОСТ 2138–91. Пески формовочные. Общие технические условия. — Введ. 01.01.1993.
24. ТУ 5761-001-25310144–93. Диатомит. — Введ. 01.01.1994.
25. ТУ 6-18-10-11–85. Магнийалюмофосфатное связующее МАФС 20ИК. — Введ. 01.01.1996.
26. ГОСТ 17022–81. Графит. Типы, марки и общие технические требования (с Изм. № 1–3). — Введ. 01.01.1982.
27. Медведев Я. И., Валисовский И. В. Технологические испытания формовочных материалов. — М. : Машиностроение, 1973. — 309 с.
28. Пат. 2601721 РФ. Экзотермическая смесь для обогрева прибылей стальных и чугунных отливок / А. Н. Грачев, И. О. Леушин, Л. И. Леушина, М. С. Боков; заявл. 11.03.2015 ; опубл. 10.11.2016, Бюл. № 31.
29. Пат. 2553125 РФ. Модифицирующая смесь / В. А. Коровин, И. О. Леушин, О. В. Токарникова, В. К. Седунов, П. А. Слузов; заявл. 13.03.2013 ; опубл. 10.06.2015.
30. Илларионов И. Е., Садетдинов Ш. В., Моисеева О. В., Стрельников И. А. Повышение связующих и прочностных свойств технических лигносульфонатов // Литейщик России. 2019. № 5. С. 30–33.

31. Пат. 2393048 РФ. Теплоизоляционная смесь и литейная форма / В. В. Назаратин, В. С. Дуб, Л. И. Берман, Ю. Н. Кригер, М. Ф. Дрожжина; заявл. 08.06.2008 ; опубл. 27.06.2010, Бюл. № 18.
32. Грачев А. Н., Леушин И. О., Леушина Л. И. Схема использования промышленных отходов на литейных предприятиях // Литейное производство. 2016. № 8. С. 34–37.
33. Чернышев Е. А., Евлампиев А. А. Тенденция развития, технологические особенности и перспективы использования песчанофосфатных смесей // Литейщик России. 2009. № 11. С. 35–37.
34. Леонович А. А. Химический подход к проблеме снижения пожароопасности древесных материалов // Пожаровзрывобезопасность. 1996. Т. 5. № 1. С. 10–14.
35. Трифонова О. Н. Химическая модификация древесины с целью снижения ее горючести // Пожаровзрывобезопасность. 2018. Т. 17. № 1. С. 23–25.