Файл: Сосненко, М. Н. Развитие литейного производства.pdf

лучения крупных ответственных отливок из серого чу­ гуна, стали и медных'сплавов массой до 8 т в подсу­ шиваемых формах.

На московском чугунолитейном заводе «Станколит» в цехе № 3 в подсушиваемых формах получают ответственные станочные детали массой до 1 т. Изго­ товленные на встряхивающих с перекидным столом формовочных машинах модели 235 и окрашенные про­ тивопригарной краской полуформы направляются на дополнительное упрочнение, которое производится в специальной сушильной газовой установке. В резуль­ тате кратковременной (около 20 мин.) обработки на­ гретыми до 200—220° газами упрочняется быстротвердеющая смесь, оформляющая рабочий слой каждой из полуформ толщиной 30—50 мм. После подсушки про­ изводится сборка формы. Она осуществляется на пуль­ сирующем литейном напольном конвейере, который до­ ставляет формы на участки заливки, охлаждения и выбивки. Благодаря отказу от 8—10-часовой сушки форм и замены ее кратковременной подсушкой завод «Станколит» улучшил организацию труда, сократил цикл получения отливок и снизил их себестоимость.

Учитывая существенный недостаток технологии литья в подсушиваемых формах — загрязнение атмо­ сферы цеха топочными газами подсушивающей уста­ новки, ряд заводов производят подсушку специальны­ ми лампами инфракрасного излучения, выпускаемыми Московским заводом электровакуумных приборов. Иногда лампы объединяют в секции и в виде рампы устанавливают непосредственно на литейную форму. На Харьковском станкозаводе для этой цели было создано специальное сушило, снабженное 432 лампами инфракрасного излучения, мощностью 500 вт каждая, которое позволяло подсушивать крупные формы раз­ мером 2120X1370X700 мм.

В становление процесса подсушки форм внес свой вклад и московский институт Гипростанок, разрабо­ тавший конструкции поточных (с приводным рольган­ гом и шагающим конвейером) сушильных устано­ вок І-Э и П-Э с электрообогревом, рассчитанных соот­ ветственно на использование опок с максимальными размерами 1,6X1.1X0,45 и 2,7X1,6X0,6 м.

Несомненно, подсушка явилась прогрессивным ме­

34

тодом упрочнения форм. Однако и она не могла удов­ летворить литейщиков. С учетом возросшего уровня развития литейного производства требовался более быстрый метод упрочнения форм и стержней без при­ менения каких-либо сушильных устройств. Задача бы­ ла решена благодаря освоению литейщиками нового быстротвердеющего связующего вещества — жидкого стекла и разработке составов формовочных и стерж­ невых жидкостекольных смесей, обладающих способ­ ностью быстро твердеть при воздействии углекислого газа.

Несколько слов о жидком стекле. Оно представляет собой водный раствор силиката натрия. В литейных цехах обычно используют содовое стекло, имеющее хи­

Величина модуля определяет вяжущие свойства стек­ ла. Особенностью жидкого стекла является способ­ ность быстро разлагаться и затвердевать под воздей­ ствием углекислого газа, что дает возможность полу­ чать высокопрочный (12—20 кг/см2 при 6—7% жид­ кого стекла) рабочий слойформы при кратковре­ менной (1—5 мин.) продувке формы углекислым газом.

Этот химический процесс может быть записан в ви­ де формулы следующего вида:

Основа смеси— /?іН2О - -Na2O-ZïSiO2—H

+СО2 -> Na2CO3 -сНгО+ nSíO2-rfH,O

Из реакции видно, что под воздействием углекис­ лого газа входящая в состав смеси вода не испаряется

(как при сушке), а вступает в прочное химическое со­ единение с компонентами разлагающегося жидкого стекла. Таким образом, быстрое и надежное упрочне­ ние формы при С02-процессе объясняется связыванием песчано-глинистой основы смеси пленкой геля кремние­ вой кислоты.

Продувка формы углекислым газом в литейных це­ хах осуществляется несколькими способами: через ка- нальі-наколы на рабочей поверхности формы, образо­ ванные иглой-душником; через полую модель и пред­ усмотренные в ее стенках отверстия и др. На рис. 11 показана схема наиболее простого процесса химиче­ ского упрочнения формы путем введения углекислого газа под зонт 2. Углекислый газ доставляется в литей­ ные цехи в стальных баллонах 1 или же производится непосредственно в цеховых установках воздействием серной кислоты на мел. В изготовленных СО2-процес- сом формах получают самые разнообразные высокока­ чественные отливки из серого чугуна, стали и цветных сплавов массой до 170 т.

Учитывая сложность осуществления СО2-процесса, связанного с доставкой в баллонах или производством углекислого газа, а также использованием специальной модельной или другой вспомогательной оснастки для его введения в рабочий слой формы, процесс был усо­ вершенствован. В последние годы предложили уско­ ренный процесс химического твердения жидкостеколь­ ной формовочной смеси путем введения в нее специ­ альных материалов — отвердителей. В качестве отвердителя в нашей стране успешно применяют порошкообразный шлак — отход феррохромового производства. Благодаря его использованию были разработаны составы пластичных самотвердеющих на воздухе формовочных смесей (ПСС), обеспечиваю­ щих создание скоростной технологии получения сред­ них и крупных отливок. В качестве примера можно сослаться на опыт работы московского завода «Станколит», где технология литья с использованием ПСС. применяется в течение 10 лет. Длительность твердения форм из ПСС на воздухе легко регулируется модулем жидкого стекла и количественным его соотношением с отвердителем. В цехе № 2 при массе отливок 0,2—0,5 г она составляет около 5 мин., а в цехе № 1 при получе-

36

Рис. 11. Химическое твердение полуформы при продувке угле­ кислым газом.

нии более крупных отливок массой 1—5 т — около

15мин.

Врезультате внедрения в производство ПСС на

заводе «Станколит» были сломаны два крупных ямных сушила в цехе № 1 и шесть проходных камерных су­ шильных печей в цехе № 2, что высвободило производ­ ственные площади, резко улучшило санитарно-гигие­ нические условия труда, обеспечило повышение каче­ ства и снижение себестоимости отливок.

Разработка и освоение составов пластичных самотвердеющих смесей позволили отказаться от сушки и использования углекислого газа для дополнительного упрочнения форм. Однако они не исключили трудо­ емкий процесс уплотнения смеси при изготовлении форм. Учитывая это, ученые ЦНИИТмаша разработали и совместно с работниками московского завода «Стан­ колит» внедрили в производство принципиально но­ вый, прогрессивный метод изготовления форм и стерж­ ней, в основу которого было положено применение

жидких самотвердеющих смесей (ЖСС). Этот процесс в корне меняет исторически сложившиеся тяжелые ус­ ловия труда в литейных цехах. На смену тяжелому фи­ зическому труду рабочего пришла управляемая одним оператором автоматизированная установка, которая без прикосновения человеческих рук приготовляет быстротвердеющую смесь и заливает ее в опоки или стержневые ящики средних и крупных размеров.

л

Большое преимущество нового технологического процесса заключается в том, что для его осуществле­ ния не требуются рабочие высокой квалификации. Применение ЖСС стирает грань между профессиями формовщика и стерженщика, в 3—5 раз снижает тру­ доемкость процессов формовки, позволяет увеличить выпуск отливок на существующих площадях. Кро­ ме того, при этом резко улучшаются качество отли­ вок и санитарно-гигиенические условия труда литей­ щиков.

Советское правительство высоко оценило это изоб­ ретение, присудив его авторам — профессору А. М. Ляссу, кандидату технических наук П. А. Бор­ суку и инженеру И. А. Онуфриеву Ленинскую премию. Сообщение об этом открытии появилось на страницах зарубежной печати под заголовком «Русская револю­ ция в литейном производстве».

В чем же основные особенности и преимущества ЖСС? Способность ЖСС к самопроизвольному хими­ ческому твердению в атмосфере цеха достигается (как и в ПСС) комбинированным действием жидкого стек­ ла и отвердителя — феррохромового шлака, а их по­ вышенная подвижность — введением в смесь специ­ альных пенообразующих добавок (контакт Петрова, жидкость ДС-РАС и др.). Живучесть ЖСС может ре­ гулироваться и обычно составляет 3—10 мин., после чего пена опадает и смесь начинает твердеть. Извле­ чение модели или стержня из ящика обычно произво­ дится через 40 мин. после заполнения опоки или ящика смесью. Выдержка форм перед заливкой расплавом составляет 4—5 час. При этом прочность смеси на сжа­ тие колеблется в пределах 7—11 кг/см2.

Особенностью ЖСС также является отсутствие в них разупрочнения при длительном хранении. Кроме того, затвердевшая смесь отличается высокой газопро­ ницаемостью, что позволяет получать отливки высоко­ го качества без искусственного вентилирования форм. Выбиваемость ЖСС лучше, чем жидкбстекольных (об­ рабатываемых СО2) смесей, что обусловливается их пористой структурой. Благодаря одновременному за­ твердению по всему объему ЖСС обеспечивает равно­ мерную прочность формы и стабильную точность по­ лучаемых отливок.

38

БОЙКОТ

ТОЛСТОСТЕННЫМ

ФОРМАМ_ _ _ _

здавна применяемые в литейных цехах песчано­ Иглинистые формы отличаются, как правило, боль­

шой толщиной стенок, достигающей при получении средних и крупных отливок 300 и более миллиметров. Технология изготовления таких толстостенных форм связана с расходом больших количеств формовочной смеси (1—5 т на тонну отливок) и большой трудоем­ костью ее набивки в опоках. Анализ качества отливок указывает на еще один очень крупный недостаток тех­ нологии литья с использованием песчано-глинистых толстостенных форм. Он заключается в малой скоро­ сти кристаллизации расплава в таких формах, что ведет к снижению плотности, а следовательно, и к ухудшению механических свойств получаемых в них отливок.

Учитывая это, советские ученые П. Н. Аксенов и Б. В. Рабинович предложили в 1944 г. новый вид тон­ костенных песчано-глинистых форм. Форма (рис. 13) состоит из двух половин, изготовляемых в металличе­ ских фасонных опоках 1 и 2. На их внутреннюю по­ верхность пескодувной машиной наносится слой фор­ мовочной смеси 4 толщиной 10—15 мм. Смесь вдувает­ ся через специальные отверстия в зазор, предусмот­ ренный между стенками опоки и поверхностью моде­ ли. Внутренняя полость отливки 5 оформляется обо­ лочковым стержнем 3.

Тонкостенные формы вначале успешно применяли при получении гильз автомобильных и тракторных

41

ностью размеров и малой ше­ роховатостью поверхности. Высокая механическая их прочность обусловливается высокой теплопровод­ ностью тонкого слоя песчаноглинистой смеси, заклю­ ченного в металлическую опоку. Позднее авторы усо­ вершенствовали предложенный ими процесс. Примене­ ние химически твердеющей смеси и раздельной фор­ мовки с подпрессовкой позволили повысить прочность формы, что благоприятно сказалось на качестве полу­ чаемых отливок.

В 1946 г. немецким ученым И. Кронингом был предложен метод литья в оболочковые формы. Они (рис. 14) отличаются отсутствием опок и состоят из двух оболочек 1 и 2, толщина стенок которых чаще всего составляет 6—8 мм. Центрирование полуформ осуществляется с помощью пластинок-выступов 3 и соответствующих им по форме впадин, получаемых не­ посредственно в оболочках в процессе их формирова­ ния на нагретых металлических модельных плитах. Скрепление полуформ производят путем склейки, ско­ бами и наложением груза. Для заливки форм служит изготовляемая отдельно воронка 4. Высокая проч­ ность оболочек (до 60 кг/см2) достигается за счет свя­ зующего материала — фенольных термореактивных смол (пульвербакелит и др.), прочно цементирующих основу смеси — мелкий кварцевый песок.

Процесс создания оболочковых форм основан на специальных свойствах термореактивных смол. Широ­ ко применяемая на практике фенолоформальдегидная смола — пульвербакелит — при комнатной темпера-

42