Naslov
Utjecaj kvalitete bentonita na svojstva svježe kalupne mješavine
(The influence of the quality of bentonites on the mold mixture properties)

Autori
Radoš, Martina

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, magistarski rad

Fakultet
Metalurški fakultet

Mjesto
Sisak

Datum
31.10

Godina
2011

Stranica
109

Mentor
Holjevac Grgurić, Tamara

Ključne riječi
Kalupna mješavina ; bentonit ; montmorilonit ; toplinska stabilnost ; mikrostruktura
(moulding mixture ; bentonite ; montmorillonite ; thermal stability ; microstructure)

Sažetak
U radu je istražen utjecaj kvalitete bentonita na svojstva kalupne mješavine koja su ključna pri proizvodnji ispravnih i dimenzijski točnih odljevaka. U radu su ispitana tri komercijalna tipa bentonita različitog porijekla. Ispitne mješavine pripremljene su uz dodatak vode i pijeska istog granulometrijskog sastava. Tehnološka ispitivanja bentonita i mješavina provedena su u ljevaonici „Plamen d.o.o.“ Požega. Određen je sadržaj vlage i montmorilonita u istraživanim sustavima te određena sposobnost bubrenja bentonita. Uvid u otpornost kalupne mješavine deformaciji koja nastaje uslijed dinamičkih i statičkih pritisaka pri ulijevanju taline u kalup, dobiven je praćenjem tlačne čvrstoće mješavina i čvrstoće u kondenzacijskoj zoni, prije i nakon žarenja pri temperaturi od 550 °C. Fluorescencijom X-zraka (XRF) određen je sastav bentonita, a infracrvenom spektroskopijom s Fourierovom transformacijom (FTIR) dobiven je uvid u strukturu i konformacije ispitivanih bentonita. Provedena je granulometrijska analiza uzoraka bentonita. Veličina čestica bentonita određena je tehnikom laserske difrakcije, uz najmanje tri uzastopna mjerenja svakog tipa bentonita. Uspoređene su funkcija raspodjele i kumulativna funkcija raspodjele za sve ispitane uzorke. Plinskom adsorpcijsko-desorpcijskom analizom dobiven je uvid u specifičnu površinu, volumen pora i raspodjelu volumena pora. Uvid u toplinsku stabilnost bentonita, koja je ključna za njegovu uporabu kao veziva pri pripremi kalupnih mješavina, dobiven je simultanom tehnikom toplinske analize, diferencijalnom termičkom analizom/termogravimetrijom (DTA/TG) i diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom/termogravimetrijom (DSC/TG). Ispitivanja su provedena u inertnoj atmosferi, u struji argona i u aktivnoj atmosferi, u struji zraka. Skenirajućim elektronskim mikroskopom s emisijom polja, FE-SEM, praćena je mikrostruktura bentonita i raspored slojeva montmorilonita. Analiza kemijskog sastava provedena je pomoću energijsko-disperzivne spektrometrije (EDS). Također je provedena simulacija razvoja temperatura u piješčanom kalupu pri procesu vertikalnog lijevanja programskim paketom MAGMA SOFT® . Dobiveni rezultati pokazali su najveći udio montmorilonita kod uzorka benotonita 2, koji i prema XRF analizi pokazuje najveći sadržaj SiO2 i Al2O3, te veliki udio Na2O, što ukazuje da se veliki udio Ca2+ kationa izmjenio s Na+ kationima pri procesu aktivacije ovog tipa bentonita. Uzorak bentonita 2 također sadrži najmanji udio Fe2O3 u odnosu na sva tri ispitana uzorka bentonita. Najmanji udio Na2O dobiven je kod uzorka bentonita 3. Granulometrijska analiza pokazala je najsitnije čestice kod uzorka bentonita 2, dok je najveća prosječna veličina čestica uočena kod bentonita 3. Rezultati XRD analize pokazali su prisustvo drugih minerala uz montmorilonit u ispitanim uzorcima. Najveći bazni razmak određen na osnovu XRD difraktograma dobiven je kod uzorka bentonita 2, dok je najmanja udaljenost između slojeva montmorilonita dobivena za uzorak 3. Uzorak 3 pokazuje i najmanju toplinsku stabilnost, te najveći gubitak mase u prvom dijelu procesa dehidroksilacije koja se kod ovog uzorka dešava pri nižim temperaturama u odnosu na uzorke 2 i 3. Mikrostrukturnim ispitivanjima potvrđeni su rezultati granulometrijske analize. Pri velikim povećanjima utvrđeno je da su slojevi montmorilonita kod uzorka 2 jednolično raspoređeni i najveće međusobne udaljenosti, dok uzorak bentonita 3 pokazuje kompaktne, gusto raspoređene slojeve montmorilonita, male međusobne udaljenosti. Dobiveni rezultati ukazuju na veću sposobnost bubrenja kod uzorka bentonita 2. Simulacija razvoja temperatura u piješčanom kalupu pokazala je da pri 55 % popunjenosti kalupa dolazi do razvoja temperatura viših od 550 °C, što je korelirano s rezultatima toplinske analize koji su pokazali da se pri toj temperaturi kod uzorka bentonita 3, najmanje toplinske stabilnosti, već intevizira prvi dio procesa dehidroksilacije, pri čemu dolazi do razrušavanja strukture. Utvrđen je odnos sastava, strukture i svojstava bentonita na svojstva kalupne mješavine, što u konačnici definira kvalitetu odljevka i ekonomičnost proizvodnog procesa.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo, Metalurgija

POVEZANOST RADA