Волгоградский государственный технический университет (Волгоград, Россия)

Н. А. Кидалов, заведующий кафедрой «Машины и технология литейного производства», докт. техн. наук, профессор
А. А. Белов, доцент кафедры «Машины и технология литейного производства», канд. техн. наук, доцент, aa-belov@bk.ru
Н. В. Белова, доцент кафедры «Машины и технология литейного производства», канд. техн. наук
В. В. Аушев, аспирант кафедры «Машины и технология литейного производства»
С. Р. Поляк, инженер второй категории, аспирант кафедры «Машины и технология литейного производства»
А. И. Богданов, доцент кафедры «Материаловедение и композиционные материалы», канд. техн. наук, доцент

Настоящая работа является частью исследования, выполняемого в рамках проекта РНФ № 25-23-20098, посвященного изучению процессов формирования структуры и свойств материала многослойных керамических форм для литья по выплавляемым моделям при его взаимодействии с технологическими добавками и под влиянием расплавов черных и цветных металлов. Ранее было установлено, что с целью обеспечения условий для благоприятного удаления продуктов термической деструкции остатков модельного состава и этоксильных групп связующего до заливки литейной формы жидким металлом, а также создания условий для объемного разупрочнения всех слоев керамической оболочки во время их прогрева при кристаллизации металла получаемых отливок необходимо использование нескольких составов керамических суспензий с индивидуальными добавками. Таким образом, применение индивидуальных составов суспензий для изготовления облицовочного и опорных слоев керамической формы привело к снижению остаточной прочности на 64,71 % и повышению газопроницаемости с 3 до 8 ед. На основе изучения изломов контрольных (без добавок) и опытных образцов материала керамических форм с технологическими добавками (сульфат магния и побочный продукт органического происхождения, образующийся в процессе приготовления кофейных напитков в кофемашинах) после физико-механических испытаний методом растровой электронной микроскопии были установлены взаимосвязи формирования прочности и газопроницаемости формы с параметрами микроструктуры (объемная доля и размер пор), в том числе дефектами, образующимися вследствие термической деструкции технологических добавок на этапах термической обработки при температурах, характеризующих прокалку литейной формы перед заливкой жидким металлом и ее прогрев в процессе затвердевания отливок из железоуглеродистых сплавов. На основе идентификации соединений, образующихся в результате химического взаимодействия материала керамических форм и компонентов технологических добавок методом рентгеноструктурного анализа, был уточнен механизм формирования микроструктуры и свойств исследуемых керамических материалов после прокалки при температурах, соответствующих технологическим стадиям способа литья по выплавляемым моделям.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-23-20098, https://rscf.ru/project/25-23-20098/» и Администрации Волгоградской области (Соглашение № 3 от 30 июля 2025 года).

1. Евстигнеев А. И. Специальные технологии литейного производства: в 2 ч. Ч. 2. – М. : Машиностроение, 2012. – 436 с.
2. Леушин И. О., Леушина Л. И., Ларин М. А., Андреев И. А. Механизмы спекания форм точного литья // Литейщик России. 2023. № 2. С. 8–11.
3. Репях С. И. Технологические основы литья по выплавляемым моделям. – Днепропетровск : Лира, 2006. – 1056 с.
4. Venkat Y. и др. Ceramic shell moulds with zircon filler and colloidal silica binder for investment casting of shrouded low-pressure turbine blades // Ceramics International. 2020. Т. 46. № 17. С. 26572–26580.
5. Илларионов И. Е., Никитин А. В. Разработка смесей для литейных форм по выплавляемым моделям с использованием боратных комплексов // Литейное производство. 2025. № 7. С. 30–34.
6. Захаров Н. А., Знаменский Л. Г., Синицын Е. А. Керамические стержни на связующем «Неорганика» для отливок нефтегазового комплекса // Литейное производство. 2024. № 5. С. 18–21.
7. Kumar S., Karunakar D. B. Characterization and properties of ceramic shells in investment casting process // International Journal of Metalcasting. 2021. Vol. 15 (1). pp. 98–107.
8. Илларионов И. Е., Никитин А. В. Разработка суспензии с использованием тетраборфосфатных соединений для изготовления оболочковых форм в литье по выплавляемым моделям // Литейное производство. 2026. № 1–2. С. 33–38.
9. Wisniewski P. и др. Molding Binder Influence on the Porosity and Gas Permeability of Ceramic Casting Molds // Materials. 2020. Т. 13. № 12. С. 2735.
10. Паршукова Н. Ю. Использование добавок для улучшения свойств керамических форм в литье по выплавляемым моделям // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2013. № 2. С. 69–70.
11. Чернов В. П., Сафонова Е. А. Зола ТЭЦ как огнеупорный наполнитель суспензии в литье по выплавляемым моделям // Литейщик России. 2015.№ 6. С. 32–35.
12. Овчивнникова А. О., Журавлев Я. А., Фурман И. Е. Использование алюмосиликатных полых микросфер в создании керамической оболочки ЛВМ // Литейное производство. 2024. № 12. С. 18–20.
13. Кидалов Н. А., Белов А. А., Белова Н. В. и др. Выбор технологических добавок с целью снижения остаточной прочности материала керамических форм для литья по выплавляемым моделям. Часть 1 // Технология металлов. 2026. № 6. С. 2–7.
14. Tamta K., Karunakar D. B. Enhancing mechanical properties and permeability of ceramic shell in investment casting process // Materials and Manufacturing Processes. 2018. Т. 34. № 6. С. 612–623.
15. Kumar S., Karunakar D. B. Enhancing the Permeability and Properties of Ceramic Shell in Investment Casting Process Using ABS Powder and Needle Coke // International Journal of Metalcasting. 2019. Т. 13. № 3. С. 588–596.
16. Кидалов Н. А., Белов А. А., Белова Н. В., Поляк С. Р. Оценка возможности применения комплексной технологической добавки с целью снижения остаточной прочности песчано-жидкостекольных смесей, используемых для производства стального литья // Черные металлы. 2025. С. 41–46.
17. Кидалов Н. А., Белов А. А., Белова Н. В. и др. Выбор технологических добавок с целью снижения остаточной прочности материала керамических форм для литья по выплавляемым моделям. Часть 2 // Технология металлов. 2026. № 7. С. 2–8.