Плазменно-гидроударная очистка отливок в заготовительном производстве тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат наук Денисов Дмитрий Геннадьевич

• Денисов Дмитрий Геннадьевич
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Денисов Дмитрий Геннадьевич

Содержание

Введение

Глава 1 Современное состояние исследований методов очистки литниковых систем от формовочных масс

1.1 Литейные формовочные массы применяемые в машиностроении

1.2 Современные методы воздействия на формовочные массы литниковых систем

1.3 Современное состояние исследований воздействия газовых разрядов с жидкими электродами на материалы

1.4 Задачи диссертации

Глава 2 Экспериментальные установки и методики исследований

2.1 Аппаратура и методы литья образцов для изучения процесса плазменно-гидроударного воздействия на формовочные массы

2.2 Экспериментальные установки исследования воздействия плазменно-гидроударной обработки на литейные формы

2.3 Методы исследования физико-механические характеристик поверхности

очищенных отливок

Глава 3 Экспериментальные исследования воздействия на материалы формовочных масс в процессе их отделения от отливки при плазменно-гидроударном воздействии

3.1 Энергетические и электрические характеристики плазменно-гидроударного процесса

3.2 Возникновение гидродинамических импульсов в переходной области из электролиза в состояние горения разряда

3.3 Влияние свойств жидкой среды на разрушение формовочной смеси при плазменно-гидроударной очистке

3.4 Влияние плазменно-гидроударной обработки на формовочную массу и литниковую систему

Глава 4. Плазменно-гидроударная очистка изделий машиностроения

4.1 Модель возникновения гидравлического возмущения и разрушения формовочной массы

4.2 Характеристики микроструктуры поверхности отливок после плазменно-гидродинамической очистки

4.3 Применение плазменно-гидроударной обработки отливок из нержавеющей стали для медицинского роботизированного инструмента

4.4 Технология изготовления коронкообразных шестеренок медицинского инструмента для робота «Давинчи»

Выводы

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Плазменно-гидроударная очистка отливок в заготовительном производстве»

Введение

Одним из старейших и распространенных видов производства в машиностроении является литье. Неоспоримыми преимуществами литейной технологии является возможность получения заготовок из почти всех металлические сплавов, практически любой конфигурации и размеров с максимальным приближением к геометрии готовых деталей. Возможность автоматизации и механизации литейных процессов на машиностроительных производствах в совокупности с возможностью быстрой утилизации отходов являются причиной широкого ее распространения. Однако, для заливки отливок необходимо изготавливать модели, предназначенные для получения литейных форм, в которые и производится отливка жидкого металла. В последнее время широкое применение начала получать технология аддитивного производства, заключающаяся в послойном выращивании изделий из полимерных, керамических и металлических материалов. Именно принцип добавления, а не отнимания, как в случае с механической обработкой, позволяет получать сложнопрофильные геометрические изделия. Их невозможно получить стандартными способами или это является очень трудоемким и экономически нецелесообразным процессом. Применение аддитивных технологий для создания выжигаемых, выплавляемых моделей и самих литейных форм послужило еще одной причиной увеличения объемов литья в области машиностроения. Однако остается проблема, а именно очистка литья является наиболее трудоемкой и вредной для здоровья технологической операцией. Трудоемкость традиционных способов очистки составляет от 25 до 30 % всего процесса литейного производства.

Развитие технологий производства неразрывно связано с применением новых физико-химических явлений. Среди существующих методов очистки (дробеметной очистки, очистки в галтовочных барабанах, электрохимической очистки, электромеханической очистки, вибрационной очистки, газопламенной очистки, пескогидравлической очистки и

электрогидравлической очистки) следует выделить электрогидравлическую. Для электрогидравлической очистки характерна высокая производительность, отсутствие пыли и шума, низкая стоимость процесса, повторное использование песка формовочной массы после регенерации.

Данный способ реализуется за счет подачи высоковольтного напряжения на аноды, расположенные в жидкости на рабочую ванну, являющуюся отрицательным электродом. Наблюдается возникновение искрового разряда либо между электродом-анодом и ванной или же электродом-анодом и очищаемым изделием. Искровой разряд при этом служит источником возникновения мощного гидравлического импульса, который в свою очередь сбивает и отделяет формовочную массу от отливки. Часть электрической энергии разряда переходит в механическую энергию гидравлического удара. Особенностью данного эффекта Юткина является влияние длительности импульса разряда на количество передаваемой энергии в гидравлический удар. При этом образование гидравлического удара наблюдается в межэлектродном пространстве и распространяется во всех направлениях. Для более эффективной очистки требуется получение направленного эффекта воздействия на отливку и формовочную массу.

Исследования, направленные на изучение воздействия одиночных микроразрядов на материал формы, представляют интерес с точки зрения разработки метода очистки, основанного на возникновении гидравлических ударов. Это обеспечит повышение эффективности отделения формовочной массы от поверхности отливки. Такие свойства процесса очистки, как отсутствие пылеобразования, экологическая безвредность, отсутствие абразива, возможность восстановления материала формы и высокая экономическая эффективность обуславливают актуальность проводимых исследований.

В настоящее время экспериментальных и теоретических исследований процессов плазменно-гидроударной очистки литниковых систем от формовочных масс литейного производства еще не проводилось. Не

исследованы условия возникновения одиночных разрядов на поверхности очищаемой отливки. Не изучены процессы формирования гидравлических ударов под действием одиночных разрядов. Не изучено влияние данных разрядов на материалы формы и процесс разрушения формовочной массы. Не проведены исследования комплексного воздействия электрогидравлической очистки и поверхностной очистки одиночными разрядами. Все вышеприведенные причины задерживают разработку технологии плазменно-гидроударной очистки литниковых систем от формовочных масс литейного производства.

Работа направлена на решение актуальной задачи создания нового метода комбинированной очистки формовочных масс литейного производства процессами электрогидравлического воздействия и гидродинамическим воздействием одиночных поверхностных разрядов. Диссертационная работа выполнена в рамках НИР «Исследование процессов лазерной и плазменной 3D-печати изделий медицинской техники» (Бюджет14-154п), реализуемой Казанским федеральным университетом по заданию Министерства образования и науки РФ, в рамках молодежного гранта «Исследование процессов плазменно-гидроударной очистки литниковых систем от формовочных масс, применяемых в машиностроении» Академии наук Республики Татарстан, хозяйственных договоров с ПАО «КЭТЗ» «Разработка методик финишной обработки мелкоразмерных металлических сложнопофильных изделий, произведенных на металлическом 3D-принтере» и «Разработка методики изготовления мелкоразмерных изделий медицинского назначения, с использованием методов 3D-прототипирования и литейных технологий».

Цель и задачи исследования. Целью работы являлось изучение процессов отделения материала формовочной массы от поверхности отливки при горении одиночных микроразрядов и разработка технологии плазменно-гидроударной очистки отливок изделий машиностроения от формовочных масс.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Провести обзор известных экспериментальных и теоретических исследований методов очистки литниковых систем в зависимости от видов материалов формовочных смесей.

2. Провести обзор известных экспериментальных и теоретических исследований воздействия на материалы разрядов с жидкими электродами и определить возможность их применения для генерации гидродинамических возмущений.

3. Исследовать влияние материала формовочной массы, отливки и электрических параметров микроразрядов на особенности протекания, скорость и качество очистки изделия.

4. Установить основные закономерности плазменно-гидроударной очистки для заданных материалов формовочной массы и отливки;

5. Провести анализ морфологии, фазового и химического состава поверхности отливок после отделения формовочной массы методом плазменно-гидроударной очистки.

6. Разработать метод плазменно-гидроударной очистки отливок изделий машиностроения.

Объекты и методы исследования.

Объектами исследования являются материал формы и поверхность отливки, полученная после плазменно-гидроударной очистки.

Предметом исследования являются структура, химический и фазовый состав очищенной поверхности отливки.

Для исследования влияния параметров одиночных разрядов на процесс отделения формовочной массы от поверхности отливки проводились измерения гидроакустических колебаний в рабочей камере, напряжения на электродах, силы тока в электрической цепи, температур жидкости, кислотности электролита. Проводилась скоростная видеосъемка межэлектродном пространства и поверхности при плазменно-гидроударной очистке. С помощью сканирующего электронного микроскопа проводились

микроисследования поверхности после плазменно-гидроударной очистки, определялись параметры шероховатости и микротвердости образцов.

Научная новизна работы.

1. Результаты исследований процесса плазменно-гидроударной очистки литниковых систем от формовочных масс в диапазоне и = 50 - 400 B, I = 0-50 ^ pH = 1 -12, T = 10 - 100 °С

2. Результаты экспериментальных исследований влияния материала формовочной массы, отливки и электрических параметров микроразрядов на особенности протекания и скорость очистки изделия.

3. Выявлено возникновение гидродинамических возмущений при напряжениях, соответствующих переходу из протекания электролиза в горение разряда.

4. Впервые доказано, что регулирование частоты и длительности горения одиночных микроразрядов позволяет контролировать скорость отделения/разрушения формовочной массы

5. Установлена зависимость интенсивности давления акустических колебаний от температуры раствора электролита.

6. Впервые определена взаимосвязь микроструктуры и свойств поверхности отливки (после отделения формовочной массы) при воздействии гидродинамических возмущений одиночных микроразрядов.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

Разработан плазменно-гидроударный метод отделения/разрушения формовочной массы, включающий в себя процесс выбивки под действием высоковольтных подводных разрядов и финишную очистку поверхности под действием одиночных низковольтных разрядов. Данный метод внедрен на ПАО «Казанский электротехнический завод», и применяется при изготовлении медицинского инструмента для робота манипулятора «Давинчи».

Плазменно-гидроударный метод очистки используется для удаления формовочной массы с заготовок деталей зубчатой передачи медицинского инструмента. Экономический эффект составил 28 млн. руб.

На защиту выносятся следующие научные положения и выводы:

1. Результаты комплексных экспериментальных исследований процесса плазменно-гидроударной очистки литниковых систем от формовочных масс в диапазоне и = 50 - 400 B, I = 0-50 A, pH = 1-12, T = 10 - 100 °С

2. Результаты комплексных экспериментальных исследований влияний свойств материала формовочной массы на процессы плазменно-гидроударной очистки.

3. Наличие гидродинамических возмущений при напряжениях соответствующих переходу от электролиза к горению разряда.

4. Закономерность влияния частоты и длительности горения одиночных микроразрядов на скорость отделения/разрушения формовочной массы.

5. Закономерности изменения интенсивности давления акустических колебаний от температуры раствора электролита.

6. Закономерности изменения микроструктуры и свойств поверхности отливки под действием гидродинамических возмущений одиночных микроразрядов при плазменно-гидроударной очистке.

7. Новый метод плазменно-гидроударной очистки, включающий в себя процесс выбивки под действием высоковольтных подводных разрядов и финишную очистку поверхности под действием локальных одиночных низковольтных разрядов.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на: II Международной конференции. «Аддитивные технологии: настоящее и будущее», ВИАМ, Москва, 2016; VII, VIII и IX Научно-технических конференциях «Низкотемпературная плазма в процессах нанесения функциональных покрытий», Казань, 2015, 2016, 2017; на научно-

практических семинарах, проводимых в Инженерном институте Казанского федерального университета и ПАО «Казанский электротехнический завод».

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 12 публикациях (статей - 4, из них 2 опубликованы в журналах, определенных ВАК, 2 статья в журнале, входящем в базу данных Scopus, тез. докл. на научных конференциях - 4, патентов 3).

Личный вклад автора заключается в разработке и сборке экспериментальных установок, получении, обработке экспериментальных данных, анализе и обобщении полученных результатов, в подготовке материалов к публикациям. Автором предложена оригинальная методика регистрации звуковых колебаний, возникающих при плазменно-гидроударной очистке.

Достоверность и обоснованность результатов исследований подтверждаются их воспроизводимостью и корреляцией с результатами известных исследований.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, включающего 112 наименований. Работа изложена на 121 страницах машинописного текста, содержит 46 рисунков, 7 таблиц.

В первой главе проведен обзор и анализ существующих формовочных масс, методов их приготовления и современных способов очистки отливок. Представлены известные экспериментальные и теоретические исследования способов инициирования электрических разрядов с жидкими электродах и их воздействия на материалы.

Во второй главе представлено описание экспериментальных установок, режимов их работы, характеристик, условий подготовки опытных образцов литниковых систем и методов проведения экспериментов. Описаны функциональные схемы установок для инициирования одиночных микроразрядов на поверхности отливок и поджига подводных высоковольтных разрядов с генерацией гидравлических ударов.

Представлены методы анализа и измерения параметров поверхности отливок после плазменно-гидроударной очистки. Представлены методы проведения измерений параметров плазменно-гидроударной очистки с описанием использующейся при этом измерительной аппаратуры. Проведена оценка погрешностей измерений.

В третьей главе изложены результаты экспериментальных исследований процессов отделения формовочных масс от поверхности отливки при горении электрических разрядов в жидкости. Установлено, что использование пульсирующей формы напряжения приводит к возникновению гидродинамических импульсов при переходе из состояния протекания классического электролиза к состоянию горения разряда. Описаны выявленные закономерности влияния свойств раствора на горение газового разряда и формирование гидравлических импульсов. Выявлена зависимость скорости разрушения и отделения от материала формовочной массы при различных режимах генерации электрических разрядов в жидкости.

В четвертой главе представлены результаты исследований микроструктуры поверхности отливок после плазменно-гидроударной очистки. Представлена модель возникновения гидравлического возмущения и разрушения формовочной массы при «низковольтном» режиме плазменно-гидроударной очистки. Разработан технологический процесс плазменно-гидроударной обработки отливок из нержавеющей стали для медицинского роботизированного инструмента. Представлена технология изготовления коронкообразных шестеренок медицинского инструмента для робота «Давинчи».

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ МЕТОДОВ ОЧИСТКИ ЛИТНИКОВЫХ СИСТЕМ ОТ ФОРМОВОЧНЫХ МАСС.

Успех внедрения инновационных решений, направленных на совершенствование процессов литейного производства, в результате которых достигается повышение качества продукции и снижение брака, в значительной степени зависит от свойств формовочных материалов и методов их обработки. Это связано с тем, что формовочная масса является оболочкой, которая ограничивает распространение расплава металла и придает ему необходимую геометрию и форму, именно взаимодействием с ней определяются физико-механические и химические свойства поверхности отливки. Второе требование - это необходимость легкого удаления формовочной массы с отливки, обеспечивающее высокое качество поверхности. Третий определяющий фактор - это экономическая эффективность, низкая стоимость материалов формовочной смеси и технологичность применения. Оценка этих трех критериев, показывает, что основными с точки зрения материала является вопрос, связанный с очисткой отливки от формовочной массы, который переходит в область поиска и исследования методов очистки, в зависимости от применяемого вида материала формовочной массы.

Рассмотрим существующие методы очистки, применяемые в литейном производстве: дробеметная очистка, очистка в галтовочных барабанах, электрохимическая очистка, электромеханическая очистка, вибрационная очистка, газопламенной очистка, пескогидравлическая очистка и электрогидравлическая очистке. Данные методы можно разделить на две группы по функционалу, а именно первая группа предназначена для выбивки (вибрационная, пескогидравлическая и электрогидравлическая), вторая - для очистки (дробеметная, галтовка, электрохимическая, электромеханическая). Именно сочетание методов первой и второй групп позволяет достигать

хорошего качества поверхностей отливок наиболее приближенных к форме и качеству поверхности сложной детали с минимальными припусками на механическую обработку. Анализ и обзор современных методов выбивки и очистки отливок от формовочных масс показывает, что самым новым является способ, основанный на использовании электрогидравлического эффекта. В 1948 г. Л.А. Юткин запатентовал основополагающее изобретение в области электрогидравлики — «Способ получения высоких и сверхвысоких давлений», а именно реализации электрогидравлического эффекта. Суть явления заключается в реализации внутри объема жидкости пробоя с помощью специально сформированного электрического импульса, и формирования сверхвысоких гидравлических давлений. Для него характерна высокая производительность, отсутствие пыли и шума, низкая стоимость процесса, возможность повторного использования песка формовочной массы после регенерации. Высокий КПД процесса, связанное с эффективной трансформацией электрической энергии газового разряда в механическую энергию гидравличекого удара с возможностью его фокусировки, является одним из решающих факторов эффективности процесса. Основой электрогидравлического эффекта является горение газового разряда в жидкости, поэтому большой интерес представляет современный уровень исследований электрических разрядов с жидкими электродами. В качестве жидкости обычно используются водные растворы солей, кислот и оснований, в редких случаях ионные жидкости. Особенностью данных разрядов является широкий спектр применений: обработка поверхности, формирование микрорельефа, насыщение поверхностных слоев металла различными атомами, формирование металлических и керамических покрытий, протекание плазмохимических реакций. Данные самостоятельные разряды интересны с точки зрения простоты реализации условий горения, путем изменения которых можно получать различные формы: объемная (диффузионная); отдельные микроразряды на поверхности электрода;

горение в отверстиях диафрагмы; фигуры Лихтенберга на поверхности жидкости.

Первые исследования газовых разрядов с жидкими неметаллическими электродами были проведены Гастоном Плантэ [1], Николай Петровичем Слугиновым [2,3] и Генри Кавендишем [4].

Исследования данных авторов были проведены одновременно и независимо друг от друга. В работе Плантэ, при зажигании разряда электрод находился над поверхностью электролита. В эксперименте использовался графитовый анодом, а раствор хлорида натрия являлся жидким катодом. Часть исследований Слугинова Н.П. была проведена в стенах Императорского казанского университета, в своих работах он выделил два рода свечения. Н.П. Слугинов называл свечением первого рода стационарное горение разряда в паровоздушной оболочке при силах тока до 2А. Наблюдается пленочное кипение без пузырьков газа. Уменьшение величины погружения электрода в электролит приводит к повышению плотности тока и к возникновению свечения второго рода. Свечение второго рода Слугинов характеризовал более яркой интенсивностью излучения, а также наблюдал звуковой треск и отскакивание от поверхности электрода газовых пузырьков. Предполагалось, что условием перехода от свечения Ьго к свечению П-го рода является повышение плотности тока. Принципиальным отличием экспериментов Слугинова от экспериментов Плантэ являлось погружение электродов в жидкость.

Систематические исследования воздействия газового разряда с жидкими электродами на материалы были начаты в двадцатых годах прошлого века в работах А. Клеменка [3]. Большую часть работ, имеющих прикладной характер, начали проводить с 60-ых годов прошлого века, этот период можно считать стартом современного этапа исследований газовых разрядов с жидкими электродами. Результатом, которых является появление большого количества публикаций и патентов исследователей различных школ, число которых продолжает расти. На данный момент наибольший вклад внесли

следующие ученые: П. Бруггеман, М. Кушнер, Е. Мелетис, А. Хиклинг, Б. Локке, А. Денаро, Д. Гарденирс, Ф. Грахам, К. Хоуг, Д. Гравес, Р. Хофман-Карис, Д. Марик, Д. Воодман, Д. Белл, Д. Реид, Е. Цериани, Т. Цсерфалви, М. Инграм, Д. Фернандез-Ривас, Д. Фостер, Сю Гаррик, Т. Мизомо, Ю. Горбанев, Х. Ние С. Хамагучи, Р. Дейвис, Ф. Изал, Х. Яблоновский, Е. Климова, Д. Колб, Ф. Крчма, П. Лукес, З. Мачала, И. Маринов, Д. Линакр, Д. Мариотти, С. Медедовик-Тхагард, Г. Джинханг, В. Айхиянг, Д. Минаката, Е. Нейтс, П. Мезей, С. Сенгупта, Д. Павлат, З. Петрович, Р. Пфилегер, М. Вебб, С. Реутер, П. Гупта, Д. Скрам, Сю Сшротер, М. Ширайва, Б. Тарабова, П. Цай, Й. Канзаки, Д. Верлет, К. Вилсон, К. Ясуи, К. Харада, Т. Паулмер Г. Зверева, А. Ерохин, Б.Р. Лазаренко, О.В. Поляков, Е.В. Кривичкий, В.Н. Дураджи, Д.И. Словецкий, Ю.С. Акишев, Э.Е. Сон, Ф.М. Гайсин, А.В. Хлюстова, П.Н. Белкин, А.М. Бадалян, Л.Ф. Бахтурова, С.Д. Терентьев, В.В Шамко и А.И. Максимов.

Проведем обзор применяемых формовочных масс в литейном машиностроении, способах очистки отливок и современного состояния исследований воздействия газовых разрядов с жидкими электродами на материалы.

1.1 Литейные формовочные массы, применяемые в машиностроении

Материалы, из которых изготавливают литейные формы и стержни, называют формовочными. Данные материалы принято разделять на несколько типов: исходные формовочные материалы, формовочные и стержневые смеси и вспомогательные составы. Из исходных формовочных материалов изготавливают формовочные и стержневые смеси. Исходные материалы делят на основные и вспомогательные группы. К основным можно отнести пески и связующие, а к вспомогательным уголь, торф, тальк и др. Вспомогательные материалы необходимы для улучшения свойств материалов основной группы [5].

Рассмотрим виды материалов, применяемых при изготовлении литейных форм. Формовочные пески являются основным материалом для приготовления смесей и состоят из зерен кварца с глинистой составляющей не более 50% [6]. Их также разделяют на два вида: кварцевые (кварц 90 -98,5%, глинистой составляющей не более 2%) и глинистые (2 - 50% глинистая составляющая). Важной характеристикой сильно влияющей на свойства формовочной массы является размер зерен песчаной основы. Формовочные пески принято делить по фракциям на 8 групп:

- грубый (фракции 1мм, 630 мкм, 400 мкм);

- очень грубый (фракции 630 мкм, 400 мкм, 315 мкм);

- крупный (фракции 400 мкм, 315 мкм, 200 мкм);

- средний (фракции 315 мкм, 200 мкм, 160 мкм);

- мелкий (фракции 200 мкм, 160 мкм., 100мкм);

- очень мелкий (фракции 160 мкм., 100мкм., 63 мкм);

- тонкий (фракции 100мкм., 63 мкм. 50 мкм);

- пылевидный (фракции 63 мкм. 50 мкм и все что меньше 50 мкм).

Принято выделять сосредоточенную и рассредоточенную зерновую

структуры. Структура является сосредоточенной если не менее 70% приходится на три основные фракции и рассредоточенной, если менее 60%.

Важными свойствами характеризующими песок являются влажность, содержание глинистых составляющих, зерновой состав, форма зерен, газопроницаемость, предел прочности на сжатие в сыром состоянии, концентрация ионов водорода, огнеупорность, минералогический состав и химический состав. Обычно для стержневых смесей, в особенности для синтетических связующих, предел нормы влажности 0,5%. Содержание глинистой составляющей влияет на прочностные характеристики, газопроницаемость и огнеупорность. Для стержневых смесей ее содержание составляет 0.3-0.5%, для формовочных с бентонитовыми глинами - 1-2%.

Увеличение зернистости песка приводит к уменьшению удельной поверхности и повышению газопроницаемости. Форма зерен влияет на

уплотняемость, чем округлее форма, тем больше величина уплотняемости. Газопроницаемость зависит от размера зерна, содержания глинистой составляющей и типа структуры. Кислотность формовочной массы влияет на взаимодействие формовочной массы с жидким металлом и образование пригара. Неправильное значение pH может привести к резкому снижению поверхностной и общей прочности. Огнеупорность материала сильно влияет на качество поверхности отливки, удалению формовочной и стержневой массы с поверхности отливки. Знание химического состава песка SiO2, содержания в нем CaO, CaCO3,Al2O3, Fe2O3, MgCO3 и других примесей влияют на огнеупорность. Карбонаты могут вызывать образование дефектов в отливках, из-за выделения газообразных продуктов при температурах 500-9000С [7].

Широкое распространение получили также другие огнеупорные материалы, такие как хромит, магнезит, хромомагнезит, циркон, оливин, дистен-силлиманит, шамот. Рассмотрим температуры плавления данных огнеупорных материалов, так хромомагнезит MgO•Cr2O3 имеет температуру плавления 2000-21000С, магнезит MgCO3 2 0 00- 28 000С, остальные материалы термоустойчивы ниже температуры 20000С хромит FeO•Cr2O3 1600-18000С, оливиниты (Mg,Fe)2SiO4 - 18300С, шамот (40% А1203, 60% SiO2) 1580 - 17500С, муллит 3А1203 • 2SO2 -18100С.

Распространенным связующим веществом являются формовочные глины [8]. Глину вводят в состав смеси как порошок, суспензию или пасту. Можно выделить четыре вида глин: каолинитовая, гидрослюдистая, монтмориллонитовая (бентонитовая), полиминиральные. Каолинит (А1203^Ю2-2Н20) белого цвета, с хорошим поглощением влаги, внешне напоминают пластичную тестообразную массу. В области температур 550 -900 0С наблюдается разложение каолинита с образованием аморфного глинозема и кремнезема, выше температуры 1200 0С наблюдается образование муллита (3Аl2O3•2SiO2). Промежуточным продукт разложения слюды является гидрослюда. Монтмориллонит (бентонит)

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Денисов Дмитрий Геннадьевич, 2019 год

Литература

1. Антропов, Л.И. Теоретическая электрохимия/ Л.И. Антропов. М.: «Высшая школа». - 1969. - 370 с.

2. Слугинов, Н.П. О световых явлениях, наблюдаемых в жидкостях при электролизе/ Н.П. Слугинов// Журнал русского-физического общества. -1880. - Т.12, вып. 1. - С. 193-203.

3. Слугинов, Н.П. Разряд гальванического тока через тонкий слой электролита / Н.П. Слугинов// Журнал русского-физического общества. -1878. - Т.10, вып. 8. - С. 241-243.

4. Cavendich H 1785 Experiments in air Phil. Trans. 75 372-84

5. Литье по выплавляемым моделям: моногр. / С. А. Казеннов [и др.] ; под ред. Я. И. Шкленника, В. А. Озерова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Машиностроение, 1971. - 436 с.

6. Литейные формовочные материалы. Формовочные и стержневые смеси и покрытия: справ. / А.Н. Болдин и др. - М.: Машиностроение, 2006. - 507 с.

7. Формовочные материалы и технология литейной формы: справ. / С.С. Жуковский и др. - М.: Машиностроение, 1993. - 432 с.

8. Формовочные материалы: учеб. Пособие / Л.И. Мамина, Б.А. Кулаков. -Красноярск: Сиб. Федер. ун-т, 2011. - 344 с.

9. Новые технологии в художественном литье / В.К. Дубровин и др.// Литейщик России. - 2006 - №9 - С. 25-29.

10. Авакумов Е.Г. Механические методы активации химических процессов / Е.Г. Авакумов. - Новосибирск: Наука, 1986 - 306 с.

11. Приборы и контроль свойств исходных материалов и наливныъх самотвердеющих смесей / С.П. Дорошенко, К.И. Ващенко, В.П. Авдокушин и др. - М.: НИИМаш., 1971.

12. Контроль влажности твёрдых и сыпучих материалов/ Е.С. Кричевский, А.Г. Волченко, С.С. Галушкин; под ред. Е.С. Кричевского. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 136 с.

13. Ризун А.Р. Исследование и оптимизация технологии электрогидроимпульсной выбивки стержней и очистки отливок. Дис. канд. техн. наук: 30.09.1983. Киев, 1984. 200 с. Машинопись.

14. Методика расчета гидродинамических и электрических характеристик канала разряда электрогидравлических установок / АН УССР. Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики; Сост. А.Р.Ризун, В.В. Иванов, О.М. Рыбка. Киев, 1982.

15. Справочник молодого литейщика / Высшая школа, Москва, Сост. Г.Г. Абрамов, Б.С. Панченко, 1991 г.

16. Могилев В. К., Лев О. И. Справочник литейщика. — М.: Машиностроение, 1988. — 272 с: ил.

17. Справочник литейщика. Фасонное литье из сплавов тяжелых цветных металлов. Орлов Н.Д., В.М. Чурсин. — М.:Машиностроение, 1971. — 256 с.: ил.

18. Справочник рабочего-литейщика: Кузелев М.Я., Скворцов А.А., Смеляков Н.Н. - Издание третье, Москва — Свердловск, Машгиз. 1961, 584 с.

19. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. / Л. А. Юткин, Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986.— 253 с., ил.

20 Gubkin J 1887 Elektrolytische Metallabscheidung an der freien Oberflache einer Salzlosung Ann. Phys. 32 114

21 Hickling A and Ingram M D 1964 Contact glow-discharge electrolysis. Trans. Faraday Soc. 60 783-93

22 Martin J C 1996 J.C. Martin on Pulsed Power (New York: Plenum)

23 Тесленко, В.С. Генерация и фокусировка ударно-акустических волн в жидкости многоочаговым электрическим разрядом/ В.С. Тесленко, А.П. Дрожжин, А.Н. Жуков, В.В. Митрофанов // Журнал технической физики -1999. - Т. 69, вып. 4. - С. 138-140.

24. Тесленко, В.С. Генерация автоколебательных процессоров при диафрагменном разряде в электролите / В.С. Тесленко, А.П. Дрожжин, А.М. Карташов// Письма В ЖТФ - 2001. - Т. 27, вып. 20. - С. 83-88.

25. Тесленко, В.С. Автоцикличный кольцевой пробой в электролите с вынужденным коллапсом пузырьков/ В.С. Тесленко, А.П. Дрожжин, Г.Н. Санкин // Письма В ЖТФ - 2006, том. 32, вып.4, 24-31.

26. Sato M, Ohgiyama T and Clements J S 1996 Formation of chemical species and their effects on microorganisms using a pulsed high-voltage discharge in water IEEE Trans. Ind. Appl. 32 106-12.

27. Foster J E, Sommers B S, Gucker S N, Blankson I M and Adamovsky G 2012 Perspectives on the interaction of plasmas with liquid water for water purification IEEE Trans. Plasma Sci. 40 1311-23.

28. Sunka P 1999 Generation chemically active species by electrical discharges in water Plasma Source Sci. Technol. 8 258-65.

29. Webb M R and Hieftje G M 2009 Spectrochemical analysis by using discharge devices with solution electrodes Anal. Chem. 81 862-7.

30. Rosen A L and Hieftje G M 2004 Inductively coupled plasma mass spectrometry and electrospray mass spectrometry for speciation analysis: applications and instrumentation Spectrochim. Acta B 59 135-46.

31. Smoluch M, Mielczarek P and Silberring J 2016 Plasma-based ambient ionization mass spectrometry in bionanalytical sciences Mass Spectrom. Rev. 35 22-34

32. Хлюстова, А.В. Коэффициенты эмиссии электронов из растворов электролитов./ А.В. Хлюстова, А.И. Максимов, В.А. Титов. // 3-й Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии. Плес. Сборник материалов - 2002. - Т.1. - С. 106-107.

33. Хлюстова, А.В. Спектры излучения тлеющего разряда атмосферного давления с электролитными катодами./ А.В. Хлюстова, А.И. Максимов, В.А. Титов. // 3-й Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии. Плес. Сборник материалов - 2002. - Т.1. С. 108-109.

34. Хлюстова, А.В. Процессы переноса компонентов растворов электролитов в зону плазмы тлеющего разряда атмосферного давления./ А.В. Хлюстова, А.И. Максимов, В.А. Титов. // 3-й Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии. Плес. Сборник материалов -2002. - Т.1. - С. 110-111.

35. Трошенкова, С.В. Влияние тлеющего разряда с электролитным катодом на свойства растворов./ С.В. Трошенкова, А.В. Хлюстова, А.И. Максимов. // 3-й Международный симпозиум по теоретической и прикладной плазмохимии. Плес. Сборник материалов - 2002 - Т.2. - С. 352-354.

36. Хлюстова, А.В. Катодное падение потенциала и коэффициенты электронной эмиссии из жидкого катода в тлеющем разряде атмосферного давления / А.В. Хлюстова, А.И. Максимов. // Электронная обработка материалов - 2002. - №5 - С. 35-37.

37. Хлюстова, А.В. Процессы переноса нейтральных и заряженных частиц из раствора в зону плазмы. / А.В. Хлюстова, А.И. Максимов. // Электронная обработка материалов - 2003. - №1. - С. 44-46.

38. Хлюстова, А.В. Излучение тлеющего разряда с электролитным катодом и процессы переноса нейтральных и заряженных частиц из раствора в плазму./ А.В. Хлюстова, А.И. Максимов, В.А. Титов. // Химия высоких энергий - 2004. - Т.38, №3. - С. 227 - 230.

39. Хлюстова, А.В. Резонансное излучение катодного слоя тлеющего разряда с электролитными катодами./ А.В. Хлюстова, А.И. Максимов, Е.М. Сафиуллина. // Электронная обработка материалов - 2004. - №4. - С. 79-82.

40. Mariotti D, Patel J, Svrcek V and Maguire P 2012 Plasma-liquid interactions at atmospheric pressure for nanomaterials synthesis and surface engineering Plasma Proc. Polym. 9 1074-85

41. Synthesis and characterization of hard metal coating by electro-plasma technology. / P. Gupta, E.O. Daigle, P.J. Schilling // Surface and coating Technology - 2005. - 200. - Р. 1587 - 1594.

42. Yerokhin, A.L. Characterization of oxide films produced by plasma electrolytic oxidation of a Ti - 6Al - 4V alloy / A.L. Yerokhin, X. Nie, A. Leyland // Surface and coating Technology - 2000. - 130. - Р. 195-206.

43. Nie, X. Characteristics of a plasma electrolytic nitrocarburising treatment for stainless steels / X. Nie, C. Tsotsos, A. Wilson, A.L. Yerokhin // Surface and coating Technology - 2001. - 199. - Р. 135 - 142.

44. Yerokhin, A.L. Discharge characterization in plasma electrolytic oxidation of aluminum / A.L. Yerokhin, L.O. Shizhko, N.L. Gurevina // J. Phys. D : Appl. Phys. -2003. - 36. - Р. 2110 - 2120.

45. Ishijima T, Nosaka K, Tanaka Y, Uesugi Y, Goto Y and Horibe H 2013 A high-speed photoresist removal process using mutibubble microwave plasma under a mixture of multiphase plasma environment Appl. Phys. Lett. 103 142101

46 Friedrich J F, Mix N, Schulze R-D, Meyer-Plath A, Ranjit Joshi R and Wettmarshausen S 2008 New plasma techniques for polymer surface modification with monotype functional groups Plasma Proc. Polym. 5 407-23

47 Bruggeman P J and Locke B R 2013 Low Temperature Plasma Technology ed P K Chu and X P Lu (London: Taylor and Francis)

48. Поляков, О.В. Исследование строения первичной реакционной зоны раствора в условиях воздействия анодных микроразрядов/ О.В. Поляков, А.М. Бадалян, Л.Ф. Бахтурова// Химия в интересах устойчивого развития -2001. - Т9, №6. - С.749-757.

49. Поляков, О.В. Выход разложения воды и пространственное распределение первичных радикалов в приразрядном объеме электролитного катода/ О.В. Поляков, А.М. Бадалян, Л.Ф. Бахтурова// Химия высоких энергий - 2002. - Т.36,№4. - С. 315-319.

50. Поляков, О.В.Плотность тока и перенос заряда на межфазной границе тлеющий разряд - электролитный катод/ О.В. Поляков // ^нденсированные среды и межфазные границы - 2003. - Т5, №1. - С. 102-105.

51. Поляков, О.В.Выходы радикальных продуктов разложения воды при разрядах с электролитными электродами / О.В. Поляков, А.М. Бадалян, Л.Ф. Бахтурова // Химия высоких энергий - 2003. - Т37,№5. - С. 367-372.

52. Поляков, О.В. Соотношение вкладов плазменно-пиролитических и жидкофазных реакции при действии анодных микроразрядов на водные растворы фенола / О.В. Поляков, А.М. Бадалян, Л.Ф. Бахтурова // Химия высоких энергий - 2004. - Т.38, №2. - С. 158-160.

53. Поляков, О.В. Анионный перенос отрицательного заряда из электролитного катода в газоразрядную плазму / О.В. Поляков, А.М. Бадалян, Л.Ф. Бахтурова // Электронный журнал "Исследовано в России" -2004.- 222. С. 2352-2361. Режим доступа: http : //zhurnal. ape. relarn.ru/articles/2004/222.pdf

54. Поляков, О.В. Роль концентрации электролита при разложении воды и генерации электролитов в условиях анодных микроразрядов / О.В. Поляков, А.М. Бадалян, Л.Ф. Бахтурова // Химия высоких энергий - 2005. - Т.39, №2. -С. 140-142.

55. Поляков, О.В. Эмиссия электронов и самоподдержание разряда в условиях водного электролитного катода / О.В. Поляков, А.М. Бадалян, Л.Ф. Бахтурова // Электронный журнал "Физико-химическая кинетика в газовой

116

динамике" -2007. Режим доступа: http://www.chemphys.edu.ru/pdf/2007-01-16-001.pdf 1-10

56. Поляков, О.В. Полуэмпирическая оценка сечений и эффективности образования геминальных пар в воде медными протоками / О.В. Поляков // Электронный журнал "Исследовано в России" - 2001. - 143. - С. 1632-1641. Режим доступа: http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2001/143.pdf

57 Fridman G, Friedman G, Gutsol A, Shekhter A B, Vasilets V N and Fridman A 2008 Applied plasma medicine Plasma Proc. Polym. 5 503-33

58 Locke B R, Sato M, Sunka P, Hofman M R and Chang J S 2006 Electrohydrolic discharge and nonthermal plasma for water treatment Ind. Eng. Chem. Res. 45 882-905.

59 Bruggeman P J and Leys C 2009 Non-thermal plasmas in and in contact with liquids J. Phys. D: Appl. Phys. 42 053001

60. Elford M T 1995 The ratio DT/ц for electrons in water vapour at 294 K Aust. J. Phys. 48 427-37

61. Barnett R N, Giniger R, Cheshnovsky O and Landman U 2011 Dielectron attachment and hydrogen evolution reaction in water clusters J. Phys. Chem. A 115 7378-91

62 Ruiz-Vargas G and De Urquijo J 2009 Pressure-dependent electron attachment in H2O-air mixtures XXIX Int. Conf. Phenomena in Ionized Gases (Cancun, Mexico) pp PB1-7

63. An W, Baumung K and Bluhm H 2007 Underwater streamer propagation analyzed from detailed measurements of pressure release J. Appl. Phys. 101 053302

64. Bonifaci N, Denat A and Atrazhev V 1997 Ionization phenomena in high-density gaseous and liquid argon in corona discharge experiments J Phys. D Appl. Phys. 30 2717

65. Starikovskiy A, Yang Y, Cho Y I and Fridman A 2011 Non-equilibrium plasma in liquid water: dynamics of generation and quenching Plasma Source Sci. Technol. 20 024003

66. Samukawa S et al 2012 The 2012 plasma roadmap J. Phys. D: Appl. Phys. 45 253001-37

67. Brenner M P, Hilgenfeldt S and Lohse D 2002 Single-bubble sonoluminescence Rev. Mod. Phys. 47 425-84

68. De Giacomo A, Dell'Aglio M, De Pascale O and Capitelli M 2007 From single pulse to double pulse ns-laser induced breakdown spectroscopy under water: elemental analysis of aqueous solutions and submerged solid samples Spectrochim. Acta B 62 721-38

69. Chang J S, Urashima K and Uchida Y 2002 Characteristics of pulsed arc electrohydraulic discharges and their application to water treatment Res. Rep. Tokyo Denki Univ. 50 1-12

70 Korobeinikov S, Melekhov A V and Besov A S 2002 Breakdown initiation in water with the aid of bubbles High Temp. 40 652-9

71 Schoenbach K, Kolb J, Xiao S, Katsuki S, Minamitani Y and Joshi R 2008 Electrical breakdown of water in microgaps Plasma Source Sci. Technol. 17 024010

72 Pekker M and Shneider M N 2015 Pre-breakdown cavitation nanopores in the dielectric fluid in the inhomogeneous, pulsed electric felds J. Phys. D: Appl. Phys. 48 424009

73 Marinov I, Starikowskaia S M and Rousseau A 2014 Dynamics of plasma evolution in a nanosecond underwater discharge J. Phys. D: Appl. Phys. 47 224017

74 Sarkisov G S, Zameroski N D and Woodworth J R 2006 Observation of electric feld enhancement in a water streamer using kerr effect J. Appl. Phys. 99 083304

75. Lisitsyn I V, Nomiyama H, Katuski S and Akiyma H 1999 Thermal processes in a streamer discharge in water IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 6 351

76. Qian J et al 2005 Microbubble based model analysis of liquid breakdown initiation by a submicrosecond pulse J. Appl. Phys. 97 113304

77. Sommers B S and Foster J E 2014 Plasma formation in underwater gas bubbles Plasma Source Sci. Technol. 23 015020

78. Mededovic S and Locke B R 2007 Primary chemical reactions in pulsed electrical discharge channels in water J. Phys. D: Appl. Phys. 40 7734-46

79. Franclemont J, Fan X and Mededovic Thagard S 2015 Physicochemical mechanisms of plasma-liquid interactions within plasma channels in liquid J. Phys. D: Appl. Phys. 48 424004

80. Locke B R and Thagard S M 2012 Analysis and review of chemical reactions and transport processes in pulsed electrical discharge plasma formed directly in liquid water Plasma Chem. Plasma Process. 32 875-917

81. Baba K, Kaneko T and Hatakeyama R 2007 Ion irradiation effects on ionic liquids interfaced with RF discharge plasmas Appl. Phys. Lett. 90 201501

82. Meiss S A, Rohnke M, Kienle L, El Abedin S Z, Endres F and Janek J 2007 Employing plasmas as gaseous electrodes at the free surface of ionic liquids: deposition of nanocrystalline silver particles Chem. Phys. Chem. 8 50-3

85. Becker K H, Schoenbach K H and Eden J G 2006 Microplasmas and applications J. Phys. D: Appl. Phys. 39 R55-70

86. Kogelschatz U 2003 Dielectric-barrier discharges: their history, discharge physics and industrial applications Plasma Chem. Plasma Process. 23 1-46

87. Fridman A 2008 Plasma Chemistry (Cambridge: Cambridge University Press)

88. Tendero C, Tixier C, Tristant P, Desmaison J and Leprince P 2006 Atmospheric pressure plasmas: a review Spectrochim. Acta B 61 2-30

89. Lu X, Laroussi M and Puech V 2012 On atmospheric-pressure non-equilibrium plasma jets and plasma bullets Plasma Source Sci. Technol. 21 034005

90. Mezei P and Cserfalvi T 2007 Electrolyte cathode atmospheric glow discharges for direct solution analysis Appl. Spectrosc. Rev. 42 573-604

91. Sen Gupta S K 2015 Contact glow discharge electrolysis: its origin, plasma diagnostics and non-faradaic chemical effects Plasma Source Sci. Technol. 24 063001

92. Andre P, Barinov Y, Faure G, Kaplan V, Lefort A, Shkol'nik S and Vacher D 2001 Experimental study of discharge with liquid non-metallic (tap-water) electrodes in air at atmospheric pressure J. Phys. D: Appl. Phys. 34 3456-65

95. Machala Z, Jedlovsky I and Martisovits V 2008 DC discharges in atmospheric air and their transitions IEEE Trans. Plasma Sci. 36 918-9

96. Bruggeman P J, Ribezl E, Maslani A, Degroote J, Malesevic A, Rego R, Vierendeels J and Leys C 2008 Characteristics of atmospheric pressure air discharges with a liquid cathode and a metal anode Plasma Source Sci. Technol. 17 025012

97. Akishev Y, Aponin G, Grushin M, Karalnik V, Petryakov A and Trushkin N 2008 Self-running low-frequency pulsed regime of DC electric discharge in gas bubble immersed in a liquid J. Optoelectr. Adv. Maert. 10 1917-21

98. Titov V, Rybkin V, Smirnov S, Kulentsan A and Choi H 2006 Experimental and theoretical studies on the characteristics of atmospheric pressure glow discharge with liquid cathode Plasma Chem. Plasma Process. 26 543-55

99. Verreycken T, Bruggeman P and Leys C 2009 Anode pattern formation in atmospheric pressure air glow discharges with water anode J. Appl. Phys. 105 083312

100. Benilov M S and Kogelschatz U 2014 CLuster issue 'spots and patterns on electrodes of gas discharges' Plasma Source Sci. Technol. 23 050201

101. Akishev Y, Volchek A, Napartovich A and Trushkin N 1992 Near-anode instability of gas flow glow discharge Plasma Sources Sci. Technol. 1 190-94

102. Shirai N, Uchida S and Tochikubo F 2014 Influence of oxygen gas on characteristics of self-organized luminous pattern formation observed in an atmospheric dc glow discharge using a liquid electrode Plasma Source Sci. Technol. 23 054010

103. Тесленко В.С., Жуков А.И., Митрофанов В.В., Дрожжин А.П. Генерация и фокусировка ударно-акустических волн в жидкости многоочаговым электрическим разрядом. Журнал технической физики, 1999, том 69, вып. 4.

104. Тесленко В.С., Дрожжин А.П., Карташов А.П. Генерация автоколебательных процессов при диафрагменном разряде в электролите. Письма в ЖТФ, 2001, том 27, вып. 20, С. 83-88.

105. Санкин Г.Н., Дрожжин А.П., Ломанович К.А., Тесленко В.С. Многоочаговый диафрагменный электроразрядный генератор ударных волн в жидкости. Приборы и техника эксперимента, 2004, №4, с. 114 - 118.

106. Тесленко В.С., Дрожжин А.П., Санкин Г.Н. Автоцикличный кольцевой пробой в электролите с вынужденным коллапсом пузырьков. Письма в ЖТФ, 2006, том. 32, вып. 4.

107. Кашапов Р.Н. Рукопись диссертации «Исследование плазменно-электролитных процессов формирования микрорельефа поверхности металлов». С. 120

108. E.A. Martin, Experimental investigation of a high-energy density, highpressure arc plasma, J. Appl. Phys. 31 (1960) 255-267.

109. J.W. Robinson, M. Ham, A.N. Balaster, Ultraviolet radiation from electrical discharges in water, J. Appl. Phys. 44 (1973) 72-75.

110. I.S. Shvets, On the determination of the specific electrical conductivity of an underwater spark discharge plasma (in Russian), Teplofiz. Vys. Temp. 18 (1980) 1-8.

111. R.M. Roberts, J.A. Cook, R.L. Rogers, A.M. Gleeson, T.A. Griffy, The energy partition of underwater sparks, J. Acoust. Soc. Am. 99 (1996) 3465-3475.

112. A. Vogel, J. Noack, K. Nahen, D. Theisen, S. Busch, U. Parlitz, D.X. Hammer, G.D. Noojin, B.A. Rockwell, Energy balance of optical breakdown in water at nanosecond to femtosecond time scales, Appl. Phys. B Lasers Opt. 68 (1999) 271-280.