CC BY
23
№ 7 (76)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2020 г,
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНО-ФУРАНОВЫХ СВЯЗЫВАЮЩИХ
В ЛИТЕЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Турдибоев Илхомжон Хаётжон угли
ассистент, Ферганский политехнический институт, Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: turdiboyevilxomjon92@gmail.com
USE OF PHENOLFORMALDEHYDE-FURAN ADHESIVES IN THE FOUNDRY PRODUCTION
Ilkhomjon Turdiboyev
Assistant, Ferghana Polytechnic Institute, the Republic of Uzbekistan, Ferghana
АННОТАЦИЯ
В работе приведены результаты синтеза и исследования свойств фенолформальдегидно-фурановых связывающих, предназначенных для отечественного стального и титанового литья, применяемых в литейном производстве машиностроения.
Синтезирование и исследование свойств и модифицирование новых фенолформальдегидно-фурановых связывающих типа «фуритол».
Выбор оптимальных типов и количества модификатора и катализатора.
ABSTRACT
The paper presents the results of the synthesis and study of the properties of phenolopharmaldehyde-furan binders intended for domestic steel and titanium casting used in foundry engineering.
Synthesis and study of the properties and modification of new phenol-formaldehyde-furan binders of the "furitol"
type.
Selection of optimal types and amounts of modifier and catalyst.
Ключевые слова: литейные связывающие, сополимеры фурфурилового спирта, токсичность, технологичность, стержневая смесь, формовочная смесь, термостойкость, сополимер фенол, формальдегид, карбамид.
Keywords: foundry binders, furfuryl alcohol copolymers, toxicity, manufacturability, core mixture, molding sand, heat resistance, phenol copolymer, formaldehyde, urea.
В настоящее время в литейном производстве широкое распространание получили методы изготовления стержней и форм в нагреваемой и холодной оснастке, что потребовало разработки и создания производства соответствующих классов синтетических связывающих.
Наиболее широкое применение находят фуранокарбамидные связывающие, содержание фурфурулового спирта в которых не превышает 40 %. Фуранокарбамидные связывающие имеют низкую вязкость, легко распределяются на поверхности кварцевого песка, обеспечивая хорошие технологические свойства смесей, а стрежням придают необходимую механическую прочность, достаточную термостойкость связывающего от содержания в нем фурфурилового спирта.
Фурановые связывающие для литейного производства наиболее переспективны по сравнению с другими типами связывающих этого назначения. Они обладают высокой реакционной способностью и
термостойкостью, хорошими технологическими свойствами, стержневые смеси на их основе обладают высокими прочностными характеристиками, точно воспроизводят форму оснастки и легко выбиваются из отливок, отливки имеют чистую гладкую поверхность.
В нашей стране фурановые связывающие с большим содержанием фурфурилового спирта не получили распространения в связи с его острой дефицитностью и дороговизной.
Перспективно создание малотоксичного связывающего, модифицированного различными добавками. Применение аналогичного синтетического связывающего в литейном производстве позволяет улучшить санитарно-гигиенические условия труда и утилизировать отходы производства (кварцевый песок), а также сократить расход связывающего в составе песчано-смоляных смесей (ПСС). При этом
Библиографическое описание: Турдибоев И.Х. Использование фенолформальдегидно-фурановых связывающих в литейном производстве // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 7 (76). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/9812
№ 7 (76)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2020 г,
улучшается качество отливок, исключается образование газовых раковин и тем самым увеличивается производительность литейных цехов.
Следует отметить, что создание новых марок литейных связывающих позволяет
интенсифицировать процесс их получения, создать безотходные технологические процессы и утилизовать отходы других отраслей промышленности, а также повторно использовать кварцевый песок.
В развитых капиталистических странах в литейном производстве в качестве связывающего применяют анологичные фенолформальдегидно-фурановые и фуранокарбамидные связывающие, но с большим содержанием фурфурилового спирта (6090 %) в них.
В отечесивенном литейном производстве фенолформальдегидно-фурановые связывающие (ФФ-1Ф, ФФ-1СМ) применяются в небольшом количестве.
Важнейшей отраслью промышленности, в которой применяются фенолформальдегидно-фурановые связывающие ФФ-1Ф для химической защиты строительных и металоконструкций, является производство азотной кислоты и минеральных удобрений. В литейном производстве энергомашиностроения связывающие ФФ-1Ф применяются для особо ответственного стального литья.
Связывающие ФФ-1СМ предназначаются для изготовления литейных стержней 1-2 класса сложности, отверждаемых в нагреваемой оснастке, и стержней 2-3 класса сложности, отверждаемых в нагреваемой оснастке.
Связывающие ФФ-1СМ также успешно применяются при получении стержней горячего отверждения для стального и чугунного литья.
Фенолформальдегидно-фурановые связывающие - это смеси фенолформальдегидных смол с фурфуриловым спиртом либо продукт кислотной конденсации фенолформальдегидного олигомера с фурфуриловым спиртом (ФФ-1Ф, ФФ-1СМ).
В настоящее время в отечественном и зарубежном литейном производстве широко применяют синтетические связывающие на основе фурфурилового спирта и его сополимеров.
Оптимальное сочетание свойств
фенолформальдегидных (доступность и дешевизна, достаточная термостойкость) и фурановых (высокая реакционная способность и термостойкость, лучшие санитарно-гигиенические условия труда с ними) смол в одном связывающем является актуальным и переспективным.
Нами совместно с ВНИИТмашем (г. Волгоград) разработано новое синтетическое
фенолформальдегидно-фурановое связывающее «Фуритол-30» (ТУ 6-05-211-1365-84 с изм. № 1). Оно предназначено для изготовления стержней и форм из холоднотвердеющих смесей и для горячих ящиков. Необходимость его разработки вызвана развитием на машиностроительных заводах производства высококачественного стального и чугунного литья на высокомеханизированных автоматических линиях.
«Фуритол-30» обладает высокой связывающей способностью и отличается пониженным содержанием вредных летучих компонентов.
Его высокая связывающая способность позволяет уменьшить содержание синтетического связывающего в составе формовочных и стержневых смесей до 1,3 % (по массе) и снизить газовыделение на всех стадиях изготовления форм, стержней и отливок.
Зарубежным аналогом связывающего «Фуритол-30» является связывающее «Кулкат -741».
В аналогичных условиях на основании наших экспериментальных данных установлено, что связывающее «Кулкат-741» через 0,5 ч отверждения не дает необходимой прочности.
Сравнительные характеристики аналогичных фенолформальдегидно-фурановых связывающих, предназначенных для этих целей, приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Характеристика фенол фор мал ьдег ид но-фур а новых связывающих
Показатели Парка звязующего
«Кулкат-741» ФФ-65 «Фуритол- ФФ-1Ф ФФ-1СМ «Фуритол- «Фуритол
(В еликобр итания) 30» *36» -28 м»
Внешний Б1Щ Однородная жидкость вишнёвого цвета
Условная вязкость по 17-25 90-150
вискозиметру В3-246 (диаметр До 35 7—9.5 20-50 - 30-90 12-20 25-30
сопла 4 мм) с рН связующего 7—8.5 7-9 - 7-9 7-9
Содержание свободного 2 1 1 1 1
формальдегида (не более), % 5-7
Не
Содержание свободного фенола Не нормируется нормируется 1 Отсутствует 1 1 1
(не более), %
Содержание азота (не более). % 3 3 1,2 749 0,6 - 1
Расход фур фур илового спирта.
кг/т 600 730 380 6 462 280 280
Срок хранения, месяц
Сведения отсутствуют 4 6 6 12 12
2-2,5
Расход связующего в составе 2
ПСС, % 1:5 Не 3 1,1-1,5 1,1-1,2
Предел прочности при Не нормируется нормируется
рястяжешш образцов , кгс/см2 в Не 3 После:
течение 0;5 ч нормируется 4 1ч-2- - 3
8 2 ч- 8: 4
24 ч Не нормируется Не 3 ч —18.; 8
16 нормируется 24 4-18-20 - 16
12
№ 7 (76)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2020 г,
Как видно из превиденных данных в таблице, связывающее «Фуритол-30» по прочностным, технологическим, технико-экономическим и экологическим характеристикам превосходит отечественные (ФФ-65) и зарубежные («Кулкат-741») аналоги и удовлетворяет техническим требованиям заказчика.
В результате наших иследований также можно регулировать начальную и конечную прочность стержневых и формовочных смесей. Для этого необходимо варьировать количество катализатора от 30 до 60 % от массы связывающего «Фуритол-300».
Для регулирования рабочей вязкости связывающего также выбраны растворители-
стабилизаторы, которые позволяют уменьшить расход смолы «Фуритол-30» на 10-20 % в составе песчано-смоляных смесей.
Модификатор вводили на стадии синтеза и подготовки связывающего перед применением стержневых смесей. Экспериментально установлено, что введение модификатора ТФТ приводит к дальнейшему увеличению начальной прочности (прочность через 0,5 ч отверждения) песчано -смоляных смесей и не ухудшает стабильность свойств связывающего «Фуритол-30» при шестимесячном хранении.
Таблица 2.
Прочностные характеристики ПСС на основе связывающего «Фуритол-30» и его модификации
Состав ПСС Прочность при разрыве (кгс/см2)
0,5 1 4 24
Кварцевый песок - 1,5 кг Катализатор - 10 г Связующее «Фуритол 30» - 30 г (контроль) 3 8,1 12 16
Кварцевый песок - 1,5 кг Катализатор - 10 г Связующее «Фуритол 30» - 30 г Тетрафурфурилтитанат - 0,3 г 5,5 10,8 13 17,2
Кварцевый песок - 1,5 кг Катализатор - 10 г Связующее «Фуритол 30» - 30 г Тетрафурфурилтитанат - 1 г 4 8,1 14 17
Кварцевый песок - 1,5 кг Катализатор -10 г Связующее «Фуритол 30» - 30 г Тетрафурфурилтитанат - 3 г 4,7 7 13 19,1
Таким образом, показана возможность сокращения расхода связывающего «Фуритол 30» до 1-1,3 % с последующим увеличением начальной и конечной прочности стержней и форм на его основе путем модификации его тетрафурфурилтитанатом в количестве от 0,3 до 3 % от массы связывающего.
Детально интересные результаты были получены при исслеловании влияния различных катализаторов на скорость набора прочности ППС на основе связывающего «Фуритол-30».
В связи с переводом технологии изготовления форм и стержней на прогрессивные ХТС расход свежих кварцевых песков возрастает до 5-6 т на 1 т годовых отливок. Этого можно избежать, решив проблему регенерации. Показано, что ХТС на основе
100%-ного терморегенерата по физико-механическим показателям превосходит свежие пески, а по технологическим - аналогичны им. Проведены широкие промышленные испытания связывающего «Фуритол-30» в составе ПСС для ответственного стального и чугунного литья на автоматических линиях ПО «Ташкентский тракторный завод» (ПО ТТЗ). Как показал опыт, связывающее «Фуритол-30» удовлетворяет требованиям технологического процесса изготовления стержней и форм для получения высококачественного ответственного стального и чугунного литья, по своим свойствам превосходит смеси на основе смолы ФФ-65 и импортной смолы «Кулкат-741».
Список литературы:
1. Матякубов Р. Синтез и исследование свойств фенолфармальдегидно-фурановых связывающих. - М. : ЦИНТИ н Нефтехиммаш, 1992. - С. 30.
2. Матякубов Р., Мадалиев Э.У. Фурановые соединения: получение, свойства, применение. - ФерПИ; Изд-во «Техника», 2003. - 68 с.
3. Методы снижения слеживаемости аммиачной селитры / М.М. Тожибоев [и др.] // Universum: технические науки. - 2020. - № 1 (70).
№ 7 (76)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
июль, 2020 г.
4. Получение хинолиновых оснований на основе ароматических аминов реакцией с карбонильными соединениями получения гетероциклов в паровой фазе / Ш.М. Хошимов [и др.] // Universum: технические науки. -2019. - № 11-3 (68).
5. Таджиев С.М., Тожибоев М.М., Абдуллаева М.А. Производство термостабильной аммиачной селитры с добавкой бентонитов // Universum: технические науки. - 2019. - № 11-2 (68).
6. Хамракулова М.Х., Абдуллаева М.А. Оптимизация процесса отбелки соевого масла // гл. ред.: С.М. Ахметов, д-р техн. наук; зам. гл. ред. Р.М. Ахмеднабиев, канд. техн. наук; члены редакц. коллегии. - 2019. - С. 67.
