Алгоритм поиска точностных характеристик и соответствующих им допусков 6 страница

1. Молотый асбест 60-80%, битум нефтяной (БН-П) 10–20%, минеральное масло 10–20%.

2. Молотая глина 50%, битум нефтяной (БН-П) 25%, вода 25%.

3. Молотая глина 10–15%, кварцевый песок 85–90%, вода (сверх 100%) 20–25%.

4. Бентонит 35–40%, тальк 10–12%, жидкое стекло (плотностью 1,34–1,36 г/см3) 48–55%.

Расход жгута составляет 2,5–4,0 кг/т годных отливок. Достигаемое снижение массы заливов при применении жгутов составляет 6–12 кг/т годных отливок.

С применением жгутов взамен промазки огнеупорной глиной толщина заливов по знаковым частям и ладу формы сокращается на 40–50%; выход годного литья для средних отливок повышается на 1%, для крупных – на 0,3%.

Стержневые фитили облегчают газоотвод из стержней в процессе заливки металла. Для стержней, высушиваемых при температуре 220°С и выше применяются жгуты следующего состава: битум № 5 80%, парафин 15%, петролатум 5%.

Для стержней, высушиваемых при температуре ниже 220°С: битум № 3 80%, парафин желтый 20%.

Для стержней из песчано-смоляных ХТС рекомендуется применять капроновые шнуры, представляющие собой упругую трубку диаметром 7 мм из капроновых моноволокон и хлопчатобумажных нитей, которую размещают в стержне в процессе подачи смеси в стержневой ящик.

Экзотермические смеси и теплоизоляционные материалы.

Экзотермические смеси используют для обогрева прибылей с целью повышения эффективности питания отливок, сокращения массы прибыли и повышения выхода годных отливок.

Источником выделяющейся теплоты служит реакция окисления алюминия (в виде порошка, стружки или крупки) или кремния (в составе ферросилиция, силикокальция и др.).

2Al + Fe₂O₃ = Al₂O₃ + 2Fe + 873,6 Дж.

4Al + 3O₃ = 2Al₂O₃ + 1675,8 Дж.

3Si + 2Fe₂O₃ = 3SiO₂ + 4Fe + 1381,8 Дж.

Составы экзотермических смесей включают следующие пять групп компонентов:

− окисляемые компоненты (алюминий, ферросилиций, силикокальций и др.);

− окислители (железорудные молотые концентраты, железная окалина, концентраты марганцевых и хромитовых руд, натриевая и калиевая селитра и др.);

− катализаторы, снижающие температуру воспламенения термитной смеси (фториды щелочных металлов, криолит);

− наполнители (кварцевый песок, шамотный порошок и др.);

− связующие (огнеупорная глина, жидкое стекло, ЛСТ, декстрин, синтетические смолы и др.). Основные требования, предъявляемые к экзотермическим смесям: низкая температура воспламенения; стабильное горение смеси с небольшой скоростью; отсутствие обильного газовыделения при сгорании смеси; отсутствие пироэффекта; хорошая формуемость и прочность; отсутствие механического пригара и деформаций; применение недефицитных и недорогих материалов.

Расход экзотермической смеси на 1 т годных отливок составляет 60–70 кг. Масса прибыли снижается в 2,5–4 раза (по сравнению с необогреваемыми прибылями), выход годных отливок возрастает до 75–80%.

Примеры составов экзотермических смесей, в мас. долях, %:

− для стальных отливок: алюминиевый порошок 23, оксид железа 12, марганцевая руда 4, криолит 6, огнеупорная глина 10, декстрин 4, шамот порошкообразный 41;

− для отливок из серого и высокопрочного чугуна: алюминиевый порошок 15–20, оксид железа 8–16, криолит 2–4, огнеупорная глина 7–10, декстрин 4–6, шамот порошкообразный до 100%, синтетическая смола 4,5–5,5;

− для отливок из медных и алюминиевых сплавов: алюминиевомагниевая крупка (3,5–15% MgO) –18,5, марганцевая руда 40–52, фтористый натрий 0,5–1,5, натриевая селитра 0,5–6,0, огнеупорная глина 4,0–6,5, жидкое стекло 4–6, кварцевый песок 10–25.

Теплоизоляционные материалы и смеси используют в виде пластин, втулок, для облицовки литейных прибылей с целью ограничения потерь тепла жидкого металла в прибыли и увеличения длительности ее работы, а также в качестве засыпок на зеркало металла в ковшах, открытых прибылях и в изложницах при получении слитков с целью снижения теплопроводности через зеркало металла.

К теплоизоляционным материалам, применяемым в литейном производстве, относят аглопоритовый песок (кремнистые опаловые породы с примесями глинистых и песчаных материалов), диатомит (осадочная порода из раковин диамитовых водорослей), трепел (пористая опаловая осадочная горная порода), вспученный перлит (зернистый пористый материал, получаемый путем термической обработки измельченных металлических пород), керамзит (песок и гравий), отходы слюды, вспученный вермикулит, кремнеземистое волокно, базальтовое волокно, высокоглиноземистую вату и др.

Наибольшее применение в технологических процессах литейного производства в качестве теплоизоляционного материала находит вспученный перлит как наиболее доступный, дешевый и технологичный материал.

4.8. Добавки специального назначения

Добавки для улучшения свойств смесей на стадии формовки и отверждения.

1. Добавки, снижающие внутреннее трение между частицами песка и улучшающие реологические характеристики смесей (сыпучесть, подвижность, формуемость, уплотняемость). К таким добавкам относятся поверхностно активные вещества (ПАВ), в частности, алкиларилсульфонаты (РАС, КЧНР, НБ, НЧЛ и др.).

Рафинированный алкиларилсульфонат (РАС) на основе сульфокислот керосиновых фракций представляет собой натриевые соли нефтяных сульфокислот.

Смачиватель НБ – натриевая соль сульфированного продукта конденсации нафталина с бутиловым спиртом (бутилнафталинсульфонат натрия).

НЧК – 25%-й раствор аммонийных солей нефтяных сульфокислот нейтральной или слабощелочной реакции.

КЧНР – контакт черный нейтрализованный рафинированный на основе натриевых солей алкилароматических кислот, представляющий собой водный раствор кислого нефтяного гудрона, нейтрализованный и рафинированный от масел, смол и сульфата натрия.

При введении ПАВ в смеси в количествах до 0,1% улучшается сыпучесть смесей, что особенно важно при пескодувном и пескострельном способе изготовления стержней. При повышении их расхода до 0,2–0,55 и при дополнительном введении воды они проявляют пенообразующие свойства и позволяют перевести смесь при активном перемешивании в жидкоподвижное состояние (ЖСС).

2. Добавки для повышения живучести готовой смеси; для жидкостекольных смесей используют водные растворы едкого натра, для песчано-смоляных – добавки аминоспиртов, гликолей.

3. Добавки для повышения прочности смесей, устранения разупрочнения смесей при хранении: продукты синтеза глюкозы или продукты взаимодействия метиламина и полисахаридов (крахмалит).

4. Добавки, химически связывающие вредные выделения и улучшающие санитарно-гигиенические условия труда. Для связывания паров формальдегида при отверждении песчано-смоляных смесей

используют добавки мочевины или других аминосоединений. Выделения высокотоксичного фенола при нагреве фенолсодержащих смол могут быть в значительной степени обезврежены при введении в смеси сильных окислителей (марганцевокислый калий, персульфат калия, кальциевая селитра).

Добавки улучшающие свойства форм и стержней:

1) добавки, улучшающие теплопроводность смеси. Благодаря действию этих добавок повышается скорость теплоотвода от жидкого металла, быстрее формируется его твердая корка в зоне контакта со стержнем (формой). К такого рода добавкам относятся порошки оксидов железа и марганца, металлические порошки (алюминия, железа, ферросилиция), чугунная или стальная дробь и т. д.;

2) добавки, препятствующие образованию газовых дефектов в отливках из черных сплавов. При термическом разложении азотосодержащих смол выделяются азот и водород, служащие причиной образования пористости и раковин в металле. Эффективным средством предупреждения газовых дефектов является введение тонкодисперсных порошков оксида железа или диоксида марганца. Эти же добавки препятствуют насыщению поверхности отливки углеродом (науглероживанию), что актуально при получении отливок из низкоуглеродистой стали.

В качестве материалов на основе оксидов железа применяется сурик железный сухой для лакокрасочной промышленности (ТУ 6–10–1216–72) – природный неорганический пигмент красно-коричневого цвета на основе красковых руд Криворожского месторождения;

3) противопригарные добавки. Примерами служат добавки, образующие блестящий углерод в ПГС (каменный уголь, пенополистироловая крошка, специальные масла и др.), добавки фторидов и серы, препятствующие окислению при заливке магниевых сплавов, и многие другие;

4) добавки, легирующие поверхностный слой металла. Добавки этой группы вводят, как правило, в состав противопригарной краски.

При контакте с жидким металлом легирующая добавка диффундирует из краски в поверхностный слой отливки, придавая ему требуемые специальные свойства. Например, добавки карбида бора, феррохрома служат для повышения твердости поверхностного слоя отливок из черных сплавов; добавки теллура, свинца, серы, сурьмы, висмута и их соединений снижают твердость поверхностного слоя металла и улучшают его механическую обрабатываемость;

5) добавки для улучшения податливости стержней при высокотемпературном нагреве. Вследствие силового взаимодействия отливки и формы в начальные моменты остывания в затвердевшем металле развиваются внутренние напряжения, которые могут привести к образованию в отливке горячих трещин. Для улучшения податливости формы используют выгорающие добавки (древесную муку или опилки, пенополистироловую крошку и т. п.) или волокнистые и высокопористые молотые материалы (асбест-крошка, вспученные перлит и вермикулит и т. п.). Для высокотермостойких смоляных связующих возможно внедрение добавок пластификаторов (дибутилфтолат, глицерин) или окислителей (КМnO₄, NaNO₃ и др.).

Добавки для улучшения выбиваемости смеси.

Кероген непылящий (ТУ 38.10940–75) – однородный порошкообразный концентрат сланца, смешанного со смягчителем – нефтяным маслом ПН-6. Кероген вводят в составы ЖСС, ПСС и смесей по СО2-процессу в количестве 2–3 мас. долей, %. Диспергатор НФ технический (ГОСТ 6848–79) – нейтрализованный продукт конденсации сульфокислот нафталина с формальдегидом. НФ жидкий пожаробезопасен, сухой – горючее вещество с температурой самовоспламенения 564°С; относится к III классу умеренно опасных (по токсичности) веществ. Используется преимущественно в составах смесей по СО₂-процессу после дополнительного концентрирования до содержания активного вещества 60–65% на сухой продукт. Позволяет уменьшить содержание жидкого стекла до 3–4 мас. ч. на 100 мас. ч. песка. Возможно использование ХТС с жидкими отвердителями.

Лекция 13. 4.9. Подготовка исходных материалов

Исходные формовочные материалы, применяемые в качестве компонентов смесей, перед использованием подвергают соответствующей подготовке. Формовочный песок сушат, а затем просеивают.

Температуру сушки определяют исходя из содержания в песке глинистой составляющей. Для песков, в которых содержание глинистых составляющих более 10%, температура сушки не должна превышать 250–300°С. Пески с меньшим содержанием глинистой составляющей сушат при температуре 500°С. Сушку песка осуществляют в горизонтальных барабанных сушилах. Формовочные пески с высоким содержанием глинистой составляющей (более 10%) после сушки с целью разминания комьев подвергают дроблению с применением оборудования, предназначенного для грубого дробления формовочных материалов. К данному виду оборудования относятся щековые, валковые, молотковые и роторные дробилки. Просеивание песка с целью отделения спекшихся комочков и мелких камней (гальки) производят с помощью полигональных барабанных сит или вибрационных установок (грохотов), имеющих размеры ячеек 3–5 мм. Все высокоогнеупорные наполнители формовочных смесей и противопригарных красок (хромит, хромомагнезит, магнезит и др.) должны иметь такой зерновой состав, который соответствовал бы их назначению. В противном случае их перед применением измельчают (дробят, размалывают) и просеивают. Например, хромитовые пески применяют обычно таких групп: 01, 016 и 02. Кусковой хромит подвергают измельчению в дробильно-размольных машинах: щековых и конусных дробилках, а затем в размольных вальцах или бегунах с просеиванием на ситах до получения фракции 3,2–0,5 мм. Измельчение хромита до размера зерен менее 0,06 производят в трубных мельницах.

Формовочную глину используют в сухом молотом состоянии или в виде водной суспензии. Подготовка глины заключается в следующем.

Комовую глину сначала подвергают сушке в барабанных сушилках. Температура сушки обычной глины не должна превышать 200–250°С, а бентонитовой – 150–180°С. При более высоких температурах глина будет терять свою связующую способность. Дробление и размол глин обычно происходит в две стадии: грубое и тонкое дробление. Для тонкого дробления используют шаровые мельницы. В барабан вместе со стальными шарами загружают глину, которая, прошла стадию грубого дробления. Во время движения барабана шары размалывают глину, которая, проходя через решетчатые стенки, выходит наружу через разгрузочное окно. Глина, не прошедшая через решетчатые стенки барабана, специальными лопастями повторно направляется в барабан для дробления. С целью увеличения производительности шаровые мельницы оснащаются специальными проточными сепараторами, которые улучшают процесс отделения недомолотой глины для повторного размалывания. Производительность шаровых мельниц составляет до 6–7 т/ч.

Глинистую суспензию приготавливают следующим образом. Сначала комовую глину замачивают в баках с водой в соотношениях по массе 1:2 – для обычных и 1:4 – для бентонитовых глин. После истечения срока, достаточного для разбухания глины, ее размешивают в лопастном смесителе до получения однородной суспензии плотностью 1,2–1,3 г/см³. Преимуществом использования глинистой суспензии является устранение операций сушки и размалывания, сопровождающихся обильным пылевыделением.

Каменноугольную пыль приготавливают в шаровых или молотковых мельницах. Тонкость помола угля должна соответствовать фракциям 005 и 0063, сумма которых должна составлять не менее 70%.

Для приготовления песчано-глинистых смесей, предназначенных для чугунного литья, используют глиняно-угольную суспензию, получаемую путем смешивания глинистой суспензии с каменноугольной пылью в соответствующих пропорциях.

Сульфитно-спиртовую бражку марки КБЖ разводят в воде до плотности (1,27÷1,30)103 кг/м³, а бражку марки КБТ сначала растворяют в котле водой (на 100 кг бражки 50 л воды), после чего подвергают нагреву. Температура нагрева не должна превышать 90°С, так как при более высокой температуре частично теряется ее связующая способность. Плотность полученной после охлаждения жидкости должна составлять (1,27÷1,30)103 кг/м³.

Помимо рассмотренных выше основных компонентов смесей (песка и глины) и способов их подготовки, в качестве основного компонента смесей широко используются также оборотная смесь и регенерированный песок. Оборотную смесь получают из отработанной песчано-глинистой смеси, а регенерированный песок – из отработанных формовочных и стержневых смесей.

4.10. Формовочные и стержневые смеси

Качество и стоимость отливок в значительной степени зависят от правильного выбора состава и технологических свойств формовочных и стержневых смесей. Состав смесей зависит от назначения, рода заливаемого сплава, сложности и ответственности отливок, наличия необходимых исходных материалов, серийности производства, технологии изготовления и сборки форм и стержней, планируемой себестоимости отливок.

По роду заливаемого сплава различают смеси для стального, чугунного и цветного литья. Смеси для стального литья должны выдерживать температуру заливки сплава 1480–1540°С, для чугуна – 1380–1420°С и цветных сплавов – ниже 1200°С.

По назначению смеси разделяют на формовочные и стержневые, а также на единые, облицовочные и наполнительные. Стержневые смеси в отличие от формовочных должны обладать большей газопроницаемостью, прочностью, податливаемостью, огнеупорностью и т. д.

Единые смеси применяют главным образом при изготовлении мелких и средних форм в условиях высокомеханизированного производства. При использовании в эти смеси вводится значительное количество свежих материалов для поддержания прочности и газопроницаемости смеси в заданных пределах.

Облицовочные смеси применяются для крупных стальных и чугунных отливок в условиях серийного и единичного производства.

Они наносятся вокруг модели слоем 15–20 мм и более, в зависимости от толщины стенки отливки. Для улучшения технологических свойств облицовочных смесей в них могут вводить более 50% свежих материалов. Облицовочные смеси используют в тех случаях, когда применение единых смесей дает значительный брак отливок по вине формовочной смеси.

Наполнительная смесь наносится поверх облицовочной и занимает остальной объем формы. Наполнительная смесь приготавливается из отработанной смеси с небольшой добавкой свежих материалов или без них и должна обладать высокой прочностью и газопроницаемостью. Естественные смеси. В настоящее время эти смеси применяются редко для изготовления мелких отливок из чугуна и цветных сплавов. Нестабильность состава и свойств этих смесей не гарантирует получения качественных отливок. Глина, входящая в состав естественных смесей, имеет малую связующую способность и низкую огнеупорность.

Смеси, в состав которых глина входит как самостоятельная добавка, называются синтетическими. На практике широко применяют синтетические смеси в связи с высокими технологическими свойствами, простотой приготовления, легкостью поддержания постоянного состава и качества смеси.

При производстве крупных толстостенных отливок сырые песчано-глинистые формы не могут обеспечить получения качественного литья. На отливках образуется повышенный пригар, возможна деформация формы по причине ее недостаточной прочности, интенсивный прогрев формы существенно увеличивает газотворность и вероятность образования газовых раковин в отливках. В связи с этим формы сушат либо подсушивают с поверхности газовыми горелками, что позволяет повысить поверхностную прочность формы, уменьшить её газотворную способность, снизить затраты и время на изготовление формы.

4.10.1. Песчано-глинистые смеси

Технология изготовления отливок в сырых песчано-глинистых формах является основной в современных автоматизированных чугуно-сталелитейных цехах крупносерийного и массового производства. Доля литья, получаемого в сырых формах, составляет, %: Японии и ФРГ – 40; Англии – 39; Франции – 29; Италии – 30; России > 60. Формовочные смеси для изготовления сырых форм имеют низкую стоимость и минимальные отходы, так как отработанные смеси легко восстанавливаются, что позволяет сократить расход формовочного песка до 0,4 т на 1 т годных отливок.

Максимальная масса отливок из чугуна, полученных в сырых формах из единых песчано-глинистых смесей, составляет 500 кг, а из стали – 400 кг. Опыт отечественных и зарубежных литейных цехов показал, что развитие технологии литья в сырые формы идет в направлении использования высокопрочных смесей с пониженной влажностью, что позволяет получать точные отливки из чугуна и стали массой до 200 кг.

При стальном литье для смесей используют кварцевые формовочные пески с содержанием глинистой составляющей до 1%, зерновой группы 02, при мелком литье применяют пески с зерновой группой 016, а при массивном – с зерновой группой 0315. Для предупреждения образования трещин в отливках в состав смеси вводят древесные опилки, а для повышения поверхностной прочности форм в смесь вводят водный раствор лигносульфонатов (сульфитно-дрожжевая бражка). Для предупреждения пригара при массивном литье с применением сухих форм в смесь вводят до 20% пылевидного кварца. Состав и свойства типовых песчано-глинистых формовочных смесей для стального литья приведены в табл. 8.2.

При чугунном литье используют в основном кварцевые и тощие формовочные пески зерновой группы 016. При производстве мелкого литья с повышенной чистотой поверхности могут применяться пески зерновой группы 01, а при производстве крупных толстостенных отливок – зерновых групп 0315 и 04. Для предупреждения образования пригара на отливках в состав смесей вводят каменноугольную пыль. Для улучшения податливости и газопроницаемости сухих форм в смесь вводят добавку древесных опилок.

Характерное отличие смесей для отливок из цветных сплавов состоит в применении мелкозернистых формовочных песков со средним размером зерна 01 и 0063. Для крупных отливок из цветных сплавов применяют пески со средним размером зерен 016 и 02. Содержание глинистой составляющей в формовочных песках может быть значительно больше, чем при литье чугуна и стали. Для предупреждения пригара на отливках из медных сплавов в смесь вводят добавку мазута, а при литье из сплавов на основе магния для защиты металла от окисления вводят добавку борной кислоты или фтористые присадки. Формовочные смеси, применяемые в современных технологических процессах для автоматических линий, представляют собой много компонентные системы. Они должны обладать комплексом свойств (прочностью, газопроницаемостью, огнеупорностью, долговечностью и т. д.), обеспечивающих высокое качество отливок и заданную производительность линии. Особенностью этих смесей является минимальное содержание (до 3%) высококачественных бентонитов в сочетании с крахмалсодержащими добавками (крахмалит от 0,01 до 0,1%) и ПАВ (от 0,01 до 0,07%). Такие смеси при минимальном содержании влаги (от 3,0 до 3,8%) обладают следующими преимуществами:

− повышенной чистотой поверхности отливок за счет образования легкоплавкой силикатной корочки на поверхности формы;

− снижением содержания бентонита, необходимого для получения заданной прочности смесей, в 2–2,5 раза по сравнению с содержанием каолинитовой глины, что приводит к увеличению газопро-

ницаемости, огнеупорности и т. д.;

− легкой выбиваемостью отливок из форм;

− повышением податливости форм, что способствует снижению возможности образования ужимин;

− повышением текучести смесей.

4.10.2. Песчано-жидкостекольные смеси

Песчано-жидкостекольные смеси широко применяются при единичном и серийном изготовлении форм и стержней. Одной из причин широкого использования этих смесей является возможность упрочнения форм и стержней без теплового воздействия. Упрочнение может быть осуществлено выдержкой на воздухе (подвяливание), продувкой углекислым газом, или введением в смесь химического реагента, вызывающего аналогично углекислому газу коагуляцию жидкого стекла. Второй причиной является то, что благодаря использованию тепловой сушки продолжительность процесса упрочнения этих смесей значительно меньше, чем песчано-глинистых. Третьей причиной широкого применения данных смесей можно считать относительно низкую стоимость жидкого стекла, простоту его изготовления и нетоксичность этих смесей.

Существенным недостатком песчано-жидкостекольных смесей является плохая выбиваемость и регенерируемость вследствие повышенной спекаемости жидкого стекла с формовочным песком, а также ограниченное использование отработанных смесей в связи с тем, что в приготовляемых смесях накапливается содержание оксида натрия Na₂О, который снижает огнеупорность смесей.

При изготовлении форм и стержней применяют два вида песчано-жидкостекольных смесей: пластичные и жидкие. Пластичные смеси применяют в качестве облицовочного слоя. Упрочнение готовых форм и стержней осуществляют воздушной сушкой – подвяливанием на воздухе в течение 2–8 ч; тепловой сушкой при температуре 220–250°С в течение 0,5–1 ч и химическим путем. При химическом упрочнении применяют продувку форм и стержней углекислым газом, вводя в смесь порошкообразные добавки феррохромового шлака или нефелинового шлама, а также жидкие добавки – ацетаты этиленгликоля (АЦЭГ) либо пропиленкарбонат. Время отверждения пластичных самотвердеющих смесей (ПСС) составляет около 40–60 мин, при этом смесь приобретает значение прочности на разрыв в пределах 0,07÷0,13 МПа (0,7÷1,3 кг/см²), а по прошествии более длительного времени прочность повышается до 0,7 МПа (7,0 кг/см²) и более. Важное преимущество смесей с продувкой СО₂ и ПСС по сравнению с обычными способами изготовления форм и стержней состоит в том, что упрочнение смесей происходит в контакте с оснасткой, что повышает точность размеров отливок. Пластичные самотвердеющие смеси (ПСС) приготовляют по двухстадийной технологии. Сначала делают базовую смесь состоящую из формовочного песка, глины, молотого угля, жидкого стекла и воды. Смесь высокопластичная, прочность на сжатие во влажном состоянии 0,015 МПа (0,15 кг/см²). На участке формовки в лопастном смесителе в базовую смесь вводят отвердитель – феррохромовый шлак или др. После перемешивания в течение 45–60 с готовая смесь подается в опоку и распределяется по поверхности как облицовочная. Жидкое стекло и отвердитель взаимодействуют во всем объеме смеси, в результате чего она затвердевает. После изготовления формы из нее сразу можно удалять модель, через 30 мин на поверхность формы можно наносить противопригарное покрытие, а через 4–6 ч заливать металлом.

Жидкие самотвердеющие смеси (ЖСС). Эти смеси имеют высокую текучесть, так как они подобно жидкости могут быть залиты в опоку или стержневой ящик. Другое важное свойство этих смесей – самозатвердевание. Их применяют при изготовлении средних и крупных по величине форм и стержней, так как в этом случае, ввиду отсутствия операции уплотнения смеси, их использование наиболее эффективно. Перевод в жидкое состояние достигается за счет введения в смесь добавок пенообразователей – поверхностно-активных веществ (ПАВ). Пузырьки пены разделяют зерна песка, уменьшают силы трения, что и придает смеси свойство текучести. Текучесть смеси можно изменять в зависимости от ее состава и времени перемешивания. Время сохранения текучести также можно регулировать, оно составляет 9–10 мин. Смесь приобретает достаточную прочность через 20–30 мин. Газопроницаемость этих смесей может превышать 1000 ед., прочность на сжатие через 4 ч после заливки составляет 0,2–0,4 МПа (2–4 кг/см2). Применение ЖСС позволяет резко повысить производительность труда, исключить ручной труд при изготовлении форм и стержней, устранить энергоемкую операцию сушки, механизировать производство крупных отливок. Для придания ЖСС газопроницаемости применяют пеногасители (НЧК). НЧК – нейтрализованный черный контакт – 25%-й раствор аммонийных солей нефтяных сульфокислот нейтральной или слабощелочной реакции. Добавкой НЧК можно быстро восстановить газопроницаемость даже при низкой температуре (3–5°С) воздуха. Применение НЧК исключает необходимость сушки форм и стержней с целью восстановления газопроницаемости.

Песчано-жидкостекольные холоднотвердеющие смеси с жидкими отвердителями сложноэфирного типа (ацетаты этиленгликоля, пропиленкарбонат) обладают высокой сыпучестью и низкой прочностью в исходном (влажном) состоянии – не более 0,003 МПа при сжатии. Эти ХТС содержат 3,5–4,0% жидкого стекла, легко уплотняются вибрацией и вручную, позволяют получить широкий диапазон значений живучести, имеют высокую прочность и технологичны. Для приготовления смесей применяют жидкое стекло модуля 2,6÷3,0, плотностью 1,35 г/см3. Жидкие отвердители составляют 0,3–0,4%.

Живучесть ХТС с жидкими отвердителями при 20°С составляет 6÷15 мин, прочность при сжатии, МПа через 1 ч – 0,5÷1,4; 2 ч –1,0÷1,85; 4 ч – 1,6÷2,5; 24 ч – 2,5÷6,0. Осыпаемость смесей через 24 ч менее 0,1–0,2%. Газопроницаемость ХТС определяется в основном зерновым составом песка и составляет 150–200 ед.

Ввиду повышенной хрупкости в отвержденном состоянии, ХТС, отверждаемые жидкими отвердителями, применяются в основном для изготовления средних и крупных форм. Помимо хрупкости, к недостаткам этих смесей относятся:

− отставание в скорости отверждения внутренних слоев формы (стержня) по сравнению с внешними зонами;

− усадка при отверждении смеси в оснастке и зажим оснастки;

− затрудненная выбиваемость при нагреве смеси выше 700°С;

− более сложная регенерация и ограниченное повторное использование полученного регенерата (не более 50%).

Лекция 14. 4.10.3. Песчано-смоляные смеси

Связующими материалами в песчано-смоляных смесях являются синтетические смолы. Процесс твердения синтетических смол связан с переводом полимеров с низкой молекулярной массой в полимеры с высокой молекулярной массой. Процессы отверждения синтетических смол, в зависимости от структуры получаемых полимеров, называют полимеризацией или поликонденсацией. В зависимости от типа синтетических смол их твердение может происходить в присутствии катализаторов и без катализаторов, у которых отверждение достигается тепловым воздействием.

Песчано-смоляные смеси (ПСС) достаточно дорогие и поэтому применяются в основном для оболочковых форм и стержней. ПСС имеют ряд преимуществ перед песчано-жидкостекольными:

− легкое удаление стержней (они высыпаются при выбивке отливок из форм);

− высокая производительность процесса при времени контакта с горячей оснасткой от 15 до 60 с;

− возможность регенерации отработанных смесей.

К недостаткам ПСС относят их токсичность – при заливке форм выделяются вредные вещества, такие, как фурфулол, формальдегид и др., поэтому в литейном цехе необходимо обеспечивать усиленную вентиляцию.

Дата добавления: 2014-01-14