Принципы и способы получения точных стержней

Категория:
Развитие литейного производства


Принципы и способы получения точных стержней

При получении большинства отливок, и особенно со сложной конфигурацией, в литейных цехах используют формы со стержнями. Стержни изготовляют из песчано-глинистых и других смесей и устанавливают в форму при ее сборке и подготовке к заливке. Стержни служат для оформления в отливках отверстий и внутренних полостей, а также отдельных выступающих частей (платиков и бобышек) или поднутрений на наружных их поверхностях. При получении особо сложных по конфигурации отливок иногда используют литейные формы, целиком собираемые из стержней.

Широко применяемая технология изготовления песчано-глинистых стержней включает следующие операции: набивка смеси в стержневом ящике, извлечение из него стержня, отделка и окраска его противо-гарной краской. Для придания стержню прочности его сушат в специальных печах-сушилах. Такая технология не обеспечивает высокую точность стержней, а следовательно, и отливок. Искажение конфигурации и размеров стержней происходит вначале во время их расталкивания перед извлечением из ящика, а затем в процессе сушки из-за усадки глины после испарения влаги и выгорания органических составляющих стержневой смеси. Чтобы исключить отмеченные недостатки, в последние годы были предложены новые способы изготовления стержней, основной особенностью которых является их упрочнение — отверждение непосредственно в ящиках.

Разработка новых прогрессивных методов изготовления стержней стала возможной благодаря использованию вместо глины новых связующих материалов (жидкое стекло, синтетические смолы) и специальных добавок (отвердители, пенообразующие, активаторы и др.).

Предложенная немецким ученым И. Кронингом технология изготовления песчано-смоляных оболочковых форм применяется и при получении оболочковых стержней. Используемые при этом металлические стержневые ящики подогреваются до температуры 200—220° в специальной печи или системой электроподогрева, предусмотренной в корпусе самого ящика. Оболочковые стержни производят на пескодувных или пескострельных машинах. При этом, учитывая потери (выдувание) порошковидного пульвербакелита, вместо песчано-смоляной смеси часто используют специально приготовленный плакированный песок — мате-пиал, в котором каждое зерно кварца покрыто пленкой термореактивной смолы.

Технологический процесс изготовления песчано-смоляных стержней на пескодувной машине (рис. 16) начинается с операции надува плакированного песка в горячий стержневой ящик из резервуара по трубе с помощью сжатого воздуха. После выдержки плакированного песка в рабочей полости ящика в течение 8—10 сек., необходимой для образования оболочкового стержня толщиной 6—8 мм, сжатый воздух отводится в атмосферу. При этом плакированный песок с неоплавившейся смолой высыпается из ящика обратно в резервуар через отверстие, перекрываемое клапаном. Для подогрева стержневого ящика в нем предусмотрена система электронагревателя, а для охлаждения крышки пескодувного резервуара — камера с проточной водой, подаваемой и отводимой по трубам.

Несмотря на малый расход смеси, возможность неограниченно долго хранить плакированный песок и оболочковые стержни, а также их транспортабельность и другие преимущества, кронинг-процесс изготовления оболочковых стержней не получил широкого распространения из-за дефицитности и высокой стоимости пульвербакелита и других термореактивных смол.

В отличие от кронинг-процесса, рассчитанного на получение оболочковых пустотелых стержней, горячий (осуществляется в нагретых до 200° стержневых ящиках) процесс позволяет изготовлять объемные сплошные стержни. Для получения пустотелых стержней в горячем процессе требуются металлические стержневые ящики более сложных конструкций со специальными вставками-оправками. В качестве стержневого материала в горячем процессе используют смеси, состоящие из мелкого кварцевого песка или другого (магнезит, циркон и др.) наполнителя и синтетической (мочевиноформальдегидной с фурановым спиртом или мочевинофенолформальдегидной) смолы, которая обеспечивает быстрое затвердевание стержня.

Горячий процесс стал применяться с 1958 г. и осуществляется на пескодувных или пескострельных машинах. Благодаря применению горячего ящика на поверхности сырого стержня очень быстро (через 10— 20 сек. после надува) образуется твердая прочная корочка, позволяющая извлекать стержень из ящика, что сокращает длительность производственного цикла. В связи с тем, что реакция отверждения смеси является экзотермической (протекает с выделением тепла), дальнейшее затвердевание стержня по всему объему продолжается после извлечения из ящика.

Рис. 1. Схема изготовления оболочкового песчано-смоляного стержня на пескодувной машине.

Большим преимуществом горячего процесса является использование недифицитных и сравнительно дешевых термореактивных смол, возможность приготовлять смеси в обычных смесителях. Кроме того, горячий процесс обеспечивает высокую точность стержней при высокой производительности используемых пескодувных и пескострельных машин. Отечественными заводами выпускаются различные машины и полуавтоматы для изготовления стержней горячим процессом (модели 4554Б2, 4509А, 9128Б5НЭ и многие другие). К недостаткам горячего процесса следует отнести необходимость подогрева стержневых ящиков и работы с горячей оснасткой, а также большие тепловыделения и загазованность стержневого участка, вызывающие потребность в усиленной вентиляции.

Горячий процесс изготовления точных стержней находит все большее применение на отечественных предприятиях. Учитывая, что фенолоспирт требует усиленной вентиляции стержневых участков, на Уральском автомобильном заводе для изготовления пустотелых стержней в горячих ящиках используют в качестве связующего дешевую термореактивную смолу 101. Применяя пескодувную установку модели 700, цех производит 1800 точных стержней в смену. Внедрение указанной технологии в сталелитейном цехе позволило сэкономить в 1969 г. около 8 тыс. руб. без учета эффекта, обеспечиваемого снижением припусков на механическую обработку отливок.

Ранее были указаны свойства жидких самотвердеющих смесей и их преимущества при изготовлении литейных форм. Опыт большого числа отечественных предприятий показал, что переход от песчано-глинис-тых смесей на изготовление средних и крупных стержней из ЖСС обеспечивает уменьшение затрат труда на 15—40% (чем больше объем стержней, тем меньше трудоемкость) и сложности стержневых работ в среднем на один разряд, что позволяет (при прочих преимуществах) сократить сроки и затраты при подготовке рабочих-стерженщиков.

ЖСС-процесс успешно применяется в течение ряда лет на московском заводе «Станколит». Освоение жидких самотвердеющих смесей позволило здесь отказаться от сушильных печей, организовать комплексно-механизированный участок серийного производства крупных стержней. Подготовленные к заливке смесью стержневые ящики ленточным конвейером, а затем с помощью поворотного круга с ленточным транспортером поступают на ленточный конвейер, где наполняются ЖСС из автоматизированной смесеприготовительной установки. Залитые смесью ящики с помощью другого поворотного круга с ленточным транспортером передаются на пластинчатый транспортер, на котором предусмотрен механизм срезания излишков затвердевшей в ящике смеси. После наложения сушильной плиты на позиции производится кантовка стержня в ящике с помощью поворотной установки, а затем снятие ящика со стержня протяжным механизмом. Освобождающиеся при этом ящики мостовым краном возвращаются на ленточный конвейер, а освобожденные от ящиков стержни — на пластинчатый транспортер для отделки и окраски. После подсушки в газовой печи готовые стержни поступают на склад, а затем электротележкой по рельсовому пути передаются в соседнее формовочное отделение на сборку.

Рис. 2. Комплексно-механизированный участок изготовления крупных точных стержней из ЖСС.

Участок площадью 1500 м2 обеспечивает производство 20 крупных (массой до 3 тыс. кг) стержней в час в ящиках, размер которых достигает 3000X X 1500X1000 мм. Внедрение комплексной механизации позволило заводу ликвидировать трудоемкие и небезопасные технологические операции, повысить производительность труда и точность отливок, увеличить стойкость модельной оснастки.

Экономический эффект от внедрения описанного стержневого участка на заводе «Станколит» составил 70 тыс. руб.

Холодный процесс -— принципиально новый способ изготовления точных стержней. Он был освоен в 1968 г. В его основе лежит применение смеси, состоящей из мелкого кварцевого песка или другого (магнезит, циркон и др.) наполнителя, раствора фенольной синтетической смолы и жидкого отвердителя полиизо-цианата. Такая смесь обладает высокой текучестью и обеспечивает хорошее уплотнение смесей на пескодувных и пескострельных машинах. Твердение стержня в ящике осуществляется путем кратковременной (до 30 сек.) продувки смеси катализатором, в качестве которого используется аэрозоль жидкого триэтиламина. Последний вводится вместе с азотом, подаваемым из баллона через редуктор, снижающий давление до 0,8 ати.

Процесс обеспечивает высокую размерную точность стержней, которые отличаются также большой прочностью. Это позволяет почти полностью отказаться от применения каркасов. Кроме того, стержни обладают малой газотворностью и хорошей выбиваемостью.

Рис. 3. Приспособление для подвода катализатора при холодном процессе изготовления точных стержней:
1 — подвод катализатора; 2 — кран ручного управления; 3 — ток газа азота; 4 — ток аэрозоля в стержневой ящик

Особое преимущество холодного процесса изготовления стержней заключается в том, что отпала необходимость в подогреве ящиков. Поэтому ящики могут изготовляться из дешевых неметаллических материалов (дерево, пластмассы и др.). Как показал производственный опыт, в холодных ящиках можно получать 1 точные стержни для отливок из легких (алюминиевых Я и магниевых) сплавов и тонкостенного чугунного литья а массой до 130 кг, а для средних и крупных отливок из.я чугуна — массой до 350 кг. Существенным недостатком этого прогрессивного процесса изготовления! стержней является большая токсичность катализатора — триэтиламина. Он раздражает кожу человека, поэтому приходится работать в очках и перчатках, усиленно вентилировать стержневой участок.

Учитывая это, в ГДР был предложен безвредный для здоровья рабочих вариант холодного процесса изготовления стержней объемом 0,5—20 дм3, названный г и за г- процессом. Рекомендуемая стержневая смесь состоит из кварцевого песка, синтетической смолы и жидкого катализатора, а также двух специальных органических добавок, обволакивающих зерна песка. Добавки обеспечивают затвердевание стержня в ящике после небольшой выдержки. Процесс приготовления смеси и ее надув в ящике производятся в специальном агрегате. После недолгого интенсивного перемешивания одновременно дозируемых компонентов (песок подается из бункера, смола и жидкий катализатор — насосной установкой по трубопроводам) в камерах с регулируемым приводом стержневая смесь с помощью дозирующего устройства поступает в рабочий объем пескодувной машины, а затем в реакционную камеру, откуда под давлением вдувается в ящик. Отверждение стержней осуществляется спустя 15—30 сек. после надува смеси. После дополнительной 5—15-минутной выдержки при нормальной цеховой температуре прочность стержней становится достаточной для того, чтобы можно было устанавливать их в форму.

Холодный процесс изготовления стержней очень перспективен. Отсутствие необходимости в дополнительной сушке стержней позволяет устанавливать стержневые машины непосредственно у формовочной линии — на участках сборки литейных форм. Это упрощает структуру литейного цеха — упраздняются стержневые отделения. Учитывая эти преимущества, процесс холодного твердения стержней освоен и успешно применяется на ряде московских заводов: «Станколит», автозавод имени Лихачева и др. В последние годы в нашей стране были разработаны конструкции нескольких типоразмеров автоматических линий с плавающей оснасткой для получения холоднотвердеющих стержней.

Рис. 4. Агрегат для процесса изготовления точных стержней.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум