ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 43
Скачиваний: 0
особенности структуры придают искусственному гра фиту своеобразные свойства. Он обладает высокой ог неупорностью (не плавится при достигаемых в настоя щее время температурах). Сравнение с такими жаро прочными материалами, как окись алюминия, окись бериллия и двуокись циркония, позволило установить, что материалы на основе угля и графита являются единственными в своем роде материалами, сохраняю щими достаточную прочность при температурах выше
1370°.
Искусственный графит обладает низким коэффици ентом теплового расширения, большой стойкостью про тив термических ударов, воздействия расплава и шла ков плавильных печей. Он весьма медленно разру шается от окисления и обеспечивает высокую стойкость литейных форм: в зависимости от массы и конфигурации отливок они выдерживают 300—500 за ливок при производстве стального и чугунного литья и еще большую — при получении отливок из сплавов цветных металлов. Графитированные заготовки легко обрабатываются режущим деревообрабатывающим инструментом, что упрощает процесс их производства.
Высокая механическая прочность графитовых за готовок при низких и высоких температурах, а также высокая их плотность позволяют использовать графи товые формы без применения внутренней арматуры и других упрочняющих приспособлений. К недостаткам форм из искусственного графита следует отнести ма лую прочность тонких сечений и острых углов, недо статочную для литейных форм газопроницаемость, а также полное отсутствие податливости. Эти недостат ки должны быть учтены при конструировании литей ных форм.
В настоящее время искусственный графит приме няют при производстве многократно используемых форм — кокилей, литейных форм — изложниц при центробежном способе литья, кристаллизаторов при непрерывном литье, а также холодильников при полу чении отливок в песчано-глинистых формах. Формы, изготовленные путем механической обработки блоч ного графита, успешно применяют для литья из спла вов титана и других редких тугоплавких металлов (ниобий, уран, цирконий и др.). Однако их применение
4* |
£1 |
|
ограничено областью отливок простой конфигурации. С учетом этого в последние годы при производстве фа сонных отливок из этих сплавов нашли распростране ние толстостенные прессованные, оболочковые и полу чаемые по выплавляемым моделям формы из смесей на основе порошковидного графита. Однако такие формы отличаются значительной усадкой и деформа цией в процессе обжига (прокалки), что затрудняет получение точных отливок.
С целью устранения отмеченных недостатков в Ин ституте проблем литья АН УССР кандидатом техни ческих наук Д. М. Колотило был разработан ориги нальный процесс изготовления углеродистых безуса дочных форм и стержней, точно воспроизводящих геометрию отливок. Процесс получения таких форм и стержней, названный инициалами автора, заключает ся в термокаталической карбонизации углеродистой формовочной смеси, состоящей из крошки графитовых электродов, термореактивной смолы, катализатора карбонизации (минеральной кислоты) и пластифика тора (парафина) под давлением на модели в фикси рованном объеме.
Метод КДМ рекомендуется для литья титановых лопаток компрессоров газотурбинных двигателей и лопастей судовых гребных винтов, колес железнодо рожного транспорта, точных кронштейнов, резьбовых соединений и других деталей.
В заключение следует отметить, что кроме описан ных выше циркона и графита литейщики в последние годы освоили и другие новые формовочные материа лы-наполнители, к числу которых относятся: хромит (хромистый железняк), магнезит, оливин, электроко рунд, дистен-силлиманит и др.
ПРИНЦИПЫ
И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
ТОЧНЫХ СТЕРЖНЕЙ_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
ри получении большинства отливок, и особенно со Псложной конфигурацией, в литейных цехах ис
пользуют формы со стержнями. Стержни изготовляют из песчано-глинистых и других смесей и устанавли вают в форму при ее сборке и подготовке к заливке. Стержни служат для оформления в отливках отвер стий и внутренних полостей, а также отдельных вы ступающих частей (платиков и бобышек) или поднутрений на наружных их поверхностях. При по лучении особо сложных по конфигурации отливок иногда используют литейные формы, целиком соби раемые из стержней.
Широко применяемая технология изготовления пес чано-глинистых стержней включает следующие опе рации: набивка смеси в стержневом ящике, извлече ние из него стержня, отделка и окраска его противо гарной краской. Для придания стержню прочности его сушат в специальных печах-сушилах. Такая техноло гия не обеспечивает высокую точность стержней, а сле довательно, 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 стерж невой смеси. Чтобы исключить отмеченные недостат ки, в последние годы были предложены новые способы изготовления стержней, основной особенностью КОТО-
53
рых является их упрочнение — отверждение непосред ственно в ящиках.
Разработка новых прогрессивных методов изготов ления стержней (см. схему) стала возможной благо даря 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 оболочко вых форм применяется и при получении оболочковых стержней. Используемые при этом металлические стержневые ящики подогреваются до температуры
.200—220° в специальной печи или системой электро подогрева, предусмотренной в корпусе самого ящика. Оболочковые стержни производят на пескодувных или дескострельных машинах. При этом, учитывая потери (выдувание) порошковидного пульвербакелита, вме сто песчано-смоляной смеси часто используют специ ально приготовленный плакированный песок — мате-
24
риал, 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 5 из резервуара 2 по тру бе 1 с помощью сжатого воздуха. После выдержки плакированного песка в рабочей полости ящика в те чение 8—10 сек., необходимой для образования обо лочкового стержня толщиной 6—8 мм, сжатый воздух отводится в атмосферу. При этом плакированный песок с неоплавившейся смолой высыпается из ящика обратно в резервуар 2 через отверстие, перекрываемое клапаном 7. Для подогрева стержневого ящика в нем предусмотрена система электронагревателя 4, а для охлаждения крышки пескодувного резервуара — ка мера 6 с проточной водой, подаваемой и отводимой по трубам 3.
Несмотря на малый расход смеси, возможность не ограниченно долго хранить плакированный песок и оболочковые стержни, а также их транспортабель ность и другие преимущества, кронинг-процесс изго товления оболочковых стержней не получил широкого распространения из-за дефицитности и высокой стои мости пульвербакелита и других термореактивных
смол.
В отличие от кронинг-процесса, рассчитанного на получение оболочковых пустотелых стержней, горя чий (осуществляется в нагретых до 200° стержневых ящиках) процесс позволяет изготовлять объемные сплошные стержни. Для получения пустотелых стерж ней в горячем процессе требуются металлические стержневые ящики более сложных конструкций со специальными вставками-оправками. В качестве стержневого материала в горячем процессе исполь зуют смеси, состоящие из мелкого кварцевого песка или другого (магнезит, циркон и др.) наполнителя и синтетической (мочевиноформальдегидной с фурано вым спиртом или мочевинофенолформальдегидной) смолы, которая обеспечивает быстрое затвердевание стержня.
Горячий процесс стал применяться с 1958 г. и осу ществляется на пескодувных или пескострельных ма-
5$
IEEl -LÍ-JJl
íL
Рис. 16. Схема изготовления оболочкового песчано-смоляного
стержня на пескодувной машине.
шинах. Благодаря применению горячего ящика на по верхности 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 яв ляется экзотермической (протекает с выделением теп ла), дальнейшее затвердевание стержня по всему объ ему продолжается после извлечения из ящика.
Большим преимуществом горячего процесса яв ляется использование недифицитных и сравнительно дешевых термореактивных смол, возможность приго товлять смеси в обычных смесителях. Кроме того, го рячий процесс обеспечивает высокую точность стерж ней при высокой производительности используемых пескодувных и пескострельных машин. Отечественны ми заводами выпускаются различные машины и по луавтоматы для изготовления стержней горячим про-
56
цессом (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 тепло выделения и загазованность стержневого участка, вы зывающие потребность в усиленной вентиляции.
Горячий процесс изготовления точных стержней на ходит все большее применение на отечественных предприятиях. Учитывая, что фенолоспирт требует усиленной вентиляции стержневых участков, на Ураль ском автомобильном заводе для изготовления пусто телых стержней в горячих ящиках используют в ка честве связующего дешевую термореактивную смо лу 101. Применяя пескодувную установку модели 700, цех производит 1800 точных стержней в смену. Внед рение 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 стерж ней из ЖСС обеспечивает уменьшение затрат труда на 15—40% (чем больше объем стержней, тем меньше трудоемкость) и сложности стержневых работ в сред нем на один разряд, что позволяет (при прочих пре имуществах) сократить сроки и затраты при подго товке рабочих-стерженщиков.
ЖСС-процесс успешно применяется в течение ряда лет на московском заводе «Станколит». Освое ние жидких самотвердеющих смесей позволило здесь отказаться от сушильных печей, организовать ком плексно-механизированный участок серийного произ водства крупных стержней (рис. 17). Подготовленные к заливке смесью стержневые ящики ленточным кон вейером 1, а затем с помощью поворотного круга с ленточным транспортером 2 поступают на ленточный конвейер 3, где наполняются ЖСС из автоматизиро ванной смесеприготовительной установки 4. Залитые смесью ящики с помощью другого поворотного круга с ленточным транспортером 5 передаются на пластин-
57
Рис. 17. Комплексно-механизированный участок изготовления крупных точных стержней из ЖСС.
чатый транспортер 7, на котором предусмотрен меха низм 6 срезания излишков затвердевшей в ящике сме си. После наложения сушильной плиты на позиции 8 производится кантовка стержня в ящике с помощью поворотной установки 9, а затем снятие ящика со стержня протяжным механизмом 10. Освобождающие ся при этом ящики мостовым краном 13 возвращаются на ленточный конвейер 1, а освобожденные от ящи ков стержни — на пластинчатый транспортер 11 для отделки и окраски. После подсушки в газовой печи 12 готовые стержни поступают на склад, а затем электро тележкой по рельсовому пути 14 передаются в сосед нее формовочное отделение на сборку.
Участок площадью 1500 м2 обеспечивает произ водство 20 крупных (массой до 3 тыс. кг) стержней в час в ящиках, размер которых достигает ЗОООХ X 1500X1000 мм. Внедрение комплексной механизации позволило заводу ликвидировать трудоемкие и небез опасные технологические операции, повысить произво дительность 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, состоя щей из мелкого кварцевого песка или другого (магне зит, циркон и др.) наполнителя, раствора фенольной синтетической смолы и жидкого отвердителя полиизо цианата. Такая смесь обладает высокой текучестью и обеспечивает хорошее уплотнение смесей на пескодув ных 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 (рис. 18).
Процесс обеспечивает высокую размерную точ ность стержней, которые отличаются также большой прочностью. Это позволяет почти полностью отказать ся от применения каркасов. Кроме того, стержни обла-
59
Рис. J8. Приспособление для подвода катализатора при холод
ном процессе изготовления точных стержней:
1 — подвод катализатора; 2 — кран ручного управления; 3 — ток газа азота; 4 — ток аэрозоля в стержневой ящик.
дают малой газотворностью и хорошей выбиваемостью.
Особое преимущество холодного процесса изготов ления стержней заключается в том, что отпала необхо димость в подогреве ящиков. Поэтому ящики могут изготовляться из дешевых неметаллических материа лов (дерево, пластмассы и др.). Как показал производ ственный опыт, в холодных ящиках можно получать точные стержни для отливок из легких (алюминиевых и магниевых) сплавов и тонкостенного чугунного литья массой до 130 кг, а для средних и крупных отливок из чугуна — массой до 350 кг. Существенным недостат ком этого прогрессивного процесса изготовления стержней является большая токсичность катализато ра — триэтиламина. Он раздражает кожу человека,
60