Калюжный Андрей Сергеевич
МАГИСТЕРСКИЙ ПРОЕКТ НА
СОИСКАНИЕ АКАДЕМИЧЕСКОИ СТЕПЕНИ
МАГИСТРА ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ
6М070900 «МЕТАЛЛУРГИЯ»
Научный руководитель
к.т.н., доцент Балбекова Б.К.
Республика Казахстан
Караганда
2017 г.
Аннотация
В данной магистерской диссертации исследуется технология изготовления стержней из быстротвердеющих смесей с целью ее усовершенствования.
Целью диссертационной работы является усовершенствование технологии изготовления стержней из быстротвердеющих смесей, с целью уменьшения времени изготовления стержней и снижения экономических затрат.
Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованной литературы.
В первой главе рассматривались общие сведения о литье в песчаные формы, формовочных и стержневых смесях, и их видов.
Во второй главе описано основные процессы, с помощью которых упрочняются стержневые смеси с жидким стеклом. Такие как СО2-процесс и микроволновой процесс.
В третьей главе проведение опытов по изучению влияния различных видов процессов упрочнения на стержневую смесь.
В результате проведения эксперимента удалось получить данные и их систематизировать. Полученные данные показывают влияние трех видов процессов упрочнения на стержневую смесь с жидким стеклом.
Abstract
In this master's thesis the technology of making rods from fast-hardening mixtures is investigated with the purpose of its improvement.
The aim of the thesis is to improve the technology of making cores from quick-hardening mixtures, in order to reduce the time of rods manufacturing and to reduce economic costs.
The thesis consists of an introduction, three chapters, a conclusion and a list of used literature.
In the first chapter, general information on casting in sand molds, molding and core mixtures, and their species was considered.
The second chapter describes the main processes by which rod mixtures with liquid glass are strengthened. Such as the CO2 process and the microwave process.
In the third chapter, carrying out experiments to study the effect of different types of hardening processes on the core mixture.
As a result of the experiment, it was possible to obtain data and to systematize them. The obtained data show the influence of three types of hardening processes on the core mixture with liquid glass.
Содержание
| Введение | |
| 1 Литературный обзор | |
| 1.1 Литье в песчаные формы | |
| 1.2 Формовочная смесь | |
| 1.3 Формовка в опоках | |
| 1.4 Стержневые смеси | |
| 1.5 Изготовление стержней | |
| 2 Быстротвердеющие смеси | |
| 2.1 Жидкое стекло | |
| 2.2 СО2 процесс | |
| 2.3 Микроволновой процесс | |
| 3 Экспериментальная часть | |
| 3.1 Исследуемые материалы и подготовка формовочного песка | |
| 3.2 Методы упрочнения песка | |
| 3.3 Подготовка образцов | |
| 3.4 Результаты эксперимента | |
| Заключение | |
| Список использованной литературы |
Введение
Процессы интеграции отечественного литейного производства в международный рынок ставят перед литейщиками серьезные задачи по снижению себестоимости, повышению качества и товарного вида отливок, а также по повышению экологической чистоты производства, что актуально и для отечественного рынка. Решение поставленных задач может быть в частности осуществимым при усовершенствовании технологии изготовления из быстротвердеющих смесей.
В литейном производстве используются самые разнообразные по составам и свойствам формовочные и стержневые смеси, которые формируют как наружные, так и внутренние поверхности отливок. При этом свойства смесей зависят от вида и химического состава связующего материала. Основное производство отливок в мировой практике базируется на использовании трех видов связующих – глин, синтетических смол и жидкого стекла. В технологии литейного производства значительная роль принадлежит формовочным и стержневым смесям, при изготовлении которых в качестве связующего материала применяется жидкое стекло, позволяющее получать стержневые и формовочные смеси с высокой скоростью упрочнения и низкой газотворностью. Использование жидкостекольных формовочных и стержневых смесей позволяет значительно повысить качество поверхности отливок, производительность труда, автоматизировать технологические процессы смесеприготовления и изготовления литейных форм и стержней. Актуальность внедрения жидкостекольных смесей обусловлена также и тем, что жидкое стекло, относящееся к числу дешевых, недефицитных и экологически чистых материалов, обеспечивает получение отливок с достаточно высокой размерной точностью.
Актуальность внедрения жидкостекольных смесей обусловлена также и тем, что жидкое стекло, относящееся к числу дешевых, недефицитных и экологически чистых материалов, обеспечивает получение отливок с достаточно высокой размерной точностью.
Однако, наряду с указанными преимуществами, эти смеси имеют и серьезные недостатки – затрудненную выбиваемость, высокую пригораемость, относительно низкую живучесть, повышенную гигроскопичность, плохую регенерируемость, которые в значительной степени сдерживают объемы их применения.
В последние годы наблюдается повышенный интерес к пескам, содержащим неорганические связующие. Эти связующие в том числе и жидкое стекло безвредны для окружающей среды, нейтральны для людей и относительно дешевы. Несмотря на многочисленные преимущества, их широкое применение ограничено плохими свойствами выбивки и проблемами, связанными с реконструированием, поэтому многочисленные исследования, направленные на устранение недостатков связующего с жидким стеклом, направлены, в частности, на модификацию структуры гидратированного силиката натрия или на применение новых методов упрочнения. Инновационный метод быстрого отверждения с помощью микроволнового нагрева, который позволяет ограничить количество использованного связующего и, таким образом, улучшить свойства выбивки, соответствует ожиданиям современных литейных цехов. В этой диссертации собраны имеющиеся сведения о микроволновом упрочнении жидкого стекла, содержащих пески.
Микроволны представляют собой электромагнитные волны малой длины в диапазоне от 1 м до 1 мм. Они широко применяются в таких областях, как телекоммуникации, метеорология или химия. Микроволновая энергия также может быть использована, в частности, в литейном производстве и способах отверждения формовочных песков, включая пескоструйные формовочные пески [1-4]. Потребление энергии при микроволновом нагревании по сравнению с обычным процессом составляет даже в 10-100 раз меньше, а время процесса микроволнового нагрева по сравнению с обычным нагревом в 10-200 раз короче [1,2,5].
Актуальность исследования. Актуальность содержания представленной магистерского проекта заключается в усовершенствовании технологии изготовления стержней из быстротвердеющих смесей.
Цель работы исследования. Улучшить технологию изготовления стержней из смесей со связующим жидким стеклом, с целью получения качественных стержней, уменьшить время технологии получения стержней и сократить экономические затраты.
Основные задачи исследования:
1) Провести развернутый анализ формовочных и стержневых смесей, их видов. На основании этого вывести термин, наиболее точно отвечающий теме проекту.
2) Провести развернутый анализ технологии получения стержневых быстротвердеющих смесей. На основании анализа выявить основные недостатки.
3) На основании пунктов один и два и экспериментальных данных разработать рекомендации по усовершенствованию технологии изготовления стержней.
Объект исследования: изготовление стержней из быстротвердеющих смесей.
Научная новизна работы:
- изучено влияние СО2-процесса и микроволнового упрочнения на стержневую смесь.
Практическая ценность работы:
- изучена впервые технология получения стержней микроволновым упрочнением в Карагандинской области;
- установлено влияние силикатного модуля жидкого стекла на прочность изгиба формовочных песков;
- определен подходящий процесс, для усовершенствования технологии получения стержней.
1 Литературный обзор
1.1 Литье в песчаные формы
Литье в песчано-глинистые формы широко распространено в литейном производстве. Технологический процесс изготовления отливки начинается с подготовки модельного комплекта: моделей или модельных плит, модельных щитков, стержневых ящиков, сушильных плит, шаблонов для проверки размеров формы и стержней, кондукторов, шаблонов для контроля правильности установки стержней в форме, опок, штырей и т. д.
Набор моделей производится в типовом магазине или модельном отделе литейного завода. Не менее важной частью технологической цепочки является подготовка материалов для изготовления пресс-формы. Формовочные материалы - это материалы, используемые для изготовления одно- и полупостоянных форм. Это пески, связующие и специальные добавки. Исходные формовочные материалы хранятся в запасе формовочных материалов в специальных контейнерах и бункерах. При входе на склад необходимо проверить соответствие своего качества сертификату. Контроль качества формовочных материалов осуществляется в специальных лабораториях. Процесс изготовления пресс-форм называется формованием. В литейной промышленности используется ручное и машинное литье: в одно- и мелкосерийном производстве - ручное формование (формы изготавливаются обычно на деревянных моделях), в массовом производстве и массовом производстве - машины (формы изготавливаются на машинах по металлическим моделям). Бары получают с помощью ящиков или шаблонов. Готовые стержни высушиваются в специальных печах (сушилках) для повышения их прочности, газопроницаемости, а также для сокращения добычи газа.
Стержни перед установкой в пресс-форме окрашиваются красками, состоящими из огнеупорных материалов: графита, пылевидного кварца, циркона и т. д., Что необходимо для улучшения чистоты поверхности отливки. Перед сборкой сырые полуформы подвергаются пылью (графит, тальк, древесный уголь и т. Д.) И окрашиваются, чтобы получить чистую литейную поверхность. Если литье имеет полость, то перед сборкой в пресс-форму устанавливается стержень. Затем форму собирают, прикрепляют к колбе с помощью болтов или скоб и подают на заливку жидким металлом. В качестве сырья для производства жидкого железа и стали используют чугун и чугун, металлолом и металлолом. Брикетные фишки, ферросплавы, топливо и флюсы. Эти исходные материалы называются зарядными материалами. Они хранятся в запасе, где они также готовят сырье для плавки: сортировка, дробление до требуемых размеров, дозирование - взвешивание отдельных частей различных материалов в соответствии с расчетом для получения указанного химического состава металла.
Подготовленный за счет специальных транспортных средств, подается в плавильный цех для приготовления жидкого металла (выплавка металла). Плавильные печи называются агрегатами, предназначенными для плавки и перегрева черных и цветных металлов и сплавов. Для плавки чугуна используются специальные печи-купольные печи, электрические печи и пылающие печи; для плавки сталеплавильных печей, конвертеров, электропечей, для плавки цветных сплавов - электрических печей и пламенных печей. Расплавленный металл должен быть нагрет в печи до определенной температуры, чтобы он хорошо заливал форму. После плавки и перегрева металл выливается из печи в различные ведра и транспортируется на станцию разливки пресс-формы. Металл, вылитый в форму, выделяющий тепло для образования, охлаждения и затвердевания. После охлаждения пресс-формы разрушаются (выбиваются) и отливки удаляются из пресс-форм. Формы выбиваются только после того, как литье охладилось до определенной температуры, так как при высоких температурах сплавы недостаточно сильны, и отливка может разрушиться. Нокаут пресс-форм выполняется на специальных установках, расположенных в отсеке или в зоне нокдауна. Отливки имеют пружины, удары, иногда заусенцы и заливы металла, их поверхность может быть загрязнена формованной смесью, сжигаемой к ней. Резка или обрезка ворот, выборов, заусенцев, очистка поверхности отливок осуществляется в отделе очистки и резки отливок специальным инструментом, на дробильно-дробеструйной и дробеструйной установках, в гидравлических, песко-гидравлических и очистных барабанах, После этого отливки отправляются в отдел технического контроля (OTК). Здесь отливки контролируются: они проверяются на их размер и герметичность, наличие внутренних и внешних дефектов (усадочные оболочки, газовые оболочки, трещины и т. д.), Механические свойства и структуру металла. Отливки с незначительными дефектами корректируются различными способами: газовая и электрическая сварка, пропитка различными смолами, покрытие шпатлевки и т. Д. Очень часто для получения требуемой структуры и механических свойств для удаления внутренних напряжений отливки подвергаются термообработке, нагреву и охлаждению в соответствии с строго установленными режимами (с точки зрения времени и температуры) в термопечи.
Эта операция выполняется при термическом разделении литейного цеха. Затем отливки снова подвергаются очистке и контролю. Принимается внебиржевой литейный цех. Отливки отправляются на склад готовой продукции, а оттуда - на механическую обработку. Некоторые отливки перед окрашиванием в машинном цехе окрашиваются для предотвращения коррозии. Во время обработки отливки получают конечную геометрическую форму, требуемую точность и чистоту поверхности, предусмотренную чертежами и техническими характеристиками
1.2 Формовочная смесь
Эффективность литейного производства и качество отливок в значительной степени зависят от качества формовочных материалов и смесей, используемых при производстве пресс-форм и стержней, брака в отливках по вине пресс-формы и стержней (газовые оболочки, блокировки, трещины, сжигание и т. д.) очень велика и иногда достигает до 50% от общего отторжения в отливках. Снижение отбраковки в этом случае может быть достигнуто с использованием условных исходных формовочных материалов с правильно выбранными режимами их получения и процессами получения смесей. Чтобы получить отливку без дефектов, смеси формования и сердцевины, из которых изготовлена форма и стержни, должны удовлетворять набору определенных свойств. Свойства смеси делятся на группы: гидравлические, механические, технологические и теплофизические. Гидравлические свойства смесей в основном определяют условия газообразования и удаления газообразных продуктов из полости формы, когда они заполнены сплавом. Механические свойства определяют прочностные характеристики формы во время ее изготовления, а также при литье ее сплавом и затвердевание отливки.
Технологические свойства характеризуют условия получения качественных форм и стержней, а также условия изготовления отливок с наименьшей рабочей силой и высоким качеством поверхности (без трещин и завалов); Теплофизические свойства - условия для потока тепловых процессов при затвердевании литья в пресс-форме. Формовочные смеси и основные состоят из огнеупорного основания - кварцевого песка, связующего и специальных добавок. Связующие материалы, вводимые в смесь, придают форме или ядру надлежащую прочность, а специальные добавки придают им особые свойства (соблюдение, невоспламеняемость и т. д.). Среди наиболее распространенных формовочных песков, удовлетворяющих основным требованиям литейной формы, являются пески, состоящие в основном из оксидов кремния. Основным критерием оценки качества формовочного песка по химическому составу является содержание кремнезема SiO2 в нем. Чем выше его содержание, тем выше качество песка. Наряду с диоксидом кремния в формовочных песках присутствуют оксиды алюминия, железа, щелочных и щелочноземельных металлов и других химических соединений - все они относятся к числу вредных примесей формовочного песка. Наиболее вредной примесью, обнаруженной в формовочных песках, являются сульфиды железа с температурой разложения около 325 ° С. Присутствие этого химического соединения в песке вызывает повышенное горение формовочной смеси на поверхности отливок.
При нагревании кварц претерпевает кристаллические модификации, сопровождающиеся изменением его объема. Такие модификации происходят в формовочном песке, когда форма заполняется сплавом и вызывает растрескивание и разрушение кварцевых зерен. В дополнение к кварцу, другие материалы также присутствуют в формовочных песках, таких как полевые шпаты, слюды, гидраты оксидов железа и т. д., И чем меньше иностранных минералов присутствует в формовочном песке, тем выше его качество. Формирование песков с низким содержанием чужеродных минералов обычно называют кварцевыми песками. Формовочные глины используются в качестве минерального связующего при производстве пресс-форм и стержней. Формирующиеся глины включают породы, которые состоят из мелкодисперсных частиц жидких алюмосиликатов, которые имеют связывающую способность и термохимическую стабильность и способны обеспечить отливки отливок, которые являются достаточно прочными и не прилипают к поверхности отливок.
Структура зерен литейных глин оказывает значительное влияние на их связывающую способность. Глины с более диспергированной структурой обладают большей связывающей способностью. При определении коллоидной природы глины к раствору добавляют электролит (оксид магния), нейтрализующий заряд мицелл и коагуляцию частиц глины, которые флокулируются на дне сосуда. Чем выше коллоид, тем выше связывающая способность глины. Во многих случаях, особенно при производстве основных смесей, добавление литейной глины не обеспечивает надлежащую прочность стержней, поэтому в смесь вводят другие связующие добавки с более высокой удельной прочностью. Такие добавки называются связующими. Все связующие материалы по своей природе делятся на три класса - класс А - органический нежидкий, класс В - органическая жидкость и класс В - неорганическая жидкость. Для переносчиков класса А, которые, демонстрируя свои связывающие свойства, не требуют добавления воды и не растворяются в ней. Такими материалами являются масла, битум, канифоль и т. д. Класс В включает материалы, которые могут растворяться в воде, и после его испарения связывают песчинки. Подобными материалами являются концентраты сульфитно-спиртового пюре, декстрина, мелассы и т. Д. Класс В содержит жидкое стекло, цемент и другие неорганические материалы.
Таблица 1.1
Классификация связующих материалов
| Группа | Удельная прочность, 105 Па/1% | Класс А | Класс Б | Класс В | |||
| Наименование | Обозначение | Наименование | Обозначение | Наименование | Обозначение | ||
| > 5 | Растительные масла, олифа, связующие: П, ПТ, ПТА, синтетические смолы типа ОФ-1, ФФ-1Ф, ФФ-1СМ и др. | А-1 | Синтетические смолы типа М-3, УКС-Л, КФ-40, КФ-90, БС-40 и др. | Б-1 | Жидкое стекло | В-1 | |
| 3-5 | Связующие: 4ГУ (п), ГТФ, БК, УСК-1, КО и др. | А-2 | Декстрин, пектиновый клей | Б-2 | - | - | |
| <3 | Связующие: канифоль, СП, СБ. и др. | А-3 | Концентраты сульфитно-дрожжевой бражки, патока | Б-3 | Глина, цемент | В-3 |
1.3 Формовка в опоках
Формовкой в почве называют процесс изготовления форм на земляном плацу формовочного отделения. Открытая почвенная формовка применяется для неответственных отливок с плоской верхней стороной (рис. 1.1, а). Работа начинается с приготовления постели. Для этого на формовочном плацу роют яму, диаметр которой немного больше размера проекции модели, а глубина больше высоты модели (примерно на длину лопаты).
Рисунок 1.1 - Почвенная формовка
В приготовленную яму укладывается ровным слоем кокс 1 (твердая постель), а на него – оставшаяся от вскапывания ямы земля 2, обычно представляющая собой старый формовочный материал. Коксовая постель подготавливается для лучшего удаления из формы газов, выделяющихся при отливке.
Для этой же цели и лучшего охлаждения литья в слой можно проложить трубы 4 и проткнуть каналы 3.
Для отливок небольшой толщины (например, плиты), которые не выделяют большое количество газов на единицу горизонтальной поверхности модели, вы можете сделать мягкую кровать вместо кокса. На подготовленном ложе 1 (рис.1.1, б) положите модель 3 лицевой стороной вниз, и несколько ударов деревянного молотка осторожно осадите ее. Горизонтальность верхней плоскости осажденной модели проверяется уровнем. По бокам к верхнему краю модель формовалась с формовочной смесью и уплотнялась. Смесь отслаивают до уровня с моделью, а поверхность сглаживают, затем стробильную канавку разрезают под чашу, и из нее вырезается канал для пропускания металла в форму 4. На противоположной стороне модели аналогичный канал выполнен с дренажной шахтой 2 для слива избыточной металлической формы. Чтобы увеличить газопроницаемость уплотненной смеси, каналы 7 пробиты изогнутой душевой манекеном. После того, как модель вынимается и заканчивается, форма распыляется и наливается металлом через затвор 5, который выполняется в небольшом стекле 6 или стержне остекления. В то же время поверхность пропитанного металла немедленно опрыскивается слоем мелкодисперсного древесного угля и над ним с сухим грунтом.
Для производства больших и тяжелых отливок используется закрытое почвенное формование, в котором верхняя часть литья получается в колбе, а нижняя часть - в твердом слое (рис.1.1, с). С помощью этого метода после окончательного осаждения модели плоскость соединителя формы гладкая и опрыскивается сухим отделяемым песком. Затем модель покрывается колбой 1, устанавливаются модели стояка и причала, а верхняя часть формы 2 заполняется формовочной смесью. После заполнения лотка и прокалывания вентиляционных каналов 3 в нем разрезается затвор 4, и модели стояков и флаконов вытягиваются. Затем удалите верхнюю пресс-форму, снимите модель, обрезайте форму, углы и выступающие места укрепите шпильками (пилами), посыпанными угольным порошком, а нижняя часть формы покрыта верхней формой. Чтобы избежать искажений, верхняя колба установлена на направляющих штифтах 5, которые приводятся в кровать до начала формирования верхней колбы. Собранную форму загружают, а затем полость 7 формы заполняется жидким металлом. Газ удаляется трубами 6.
Формовка по шаблону. При изготовлении отдельных отливок иногда технически целесообразно и экономически выгодно применять шаблоны (рисунок 1.2). Шаблон представляет собой доску, имеющую металлическую окантовку вдоль профиля, соответствующую полученной форме. После установки стального шпинделя (оси) 1 с наложенным на него шаблоном кровать 4 заливается вокруг опоры вокруг опоры, а газоотводящая труба 3 выливается вокруг опоры. Затем формовочную смесь 2 укладывают поверх формы шаблона и уплотняют. Поворачивая шаблон и удаляя лишнюю смесь, получите поверхность модели земли, соответствующую внешней поверхности отливки (рис. 1.2, а). Эту поверхность опрыскивают отделяемым песком или покрывают тонкой бумагой, верхнюю часть помещают в колбу 5, устанавливают модель затвора и формовали колбу (рис. 1.2, б). После упаковки и удаления формования на шпинделе шаблон II используется для создания углубления, соответствующего внутренней поверхности отливки (рис.9, с).
Рисунок 1.2 - Формовка по шаблону вращения
После изготовления нижней части формы шпиндель убирается, а отверстие заделывается землей. Опокой 5 перекрывают нижнюю часть формы и производят заливку (рис. 1.2, г). В зависимости от конфигурации и размера отливок, а также от количества, изготовляемых отливок ручная формовка может выполняться несколькими – способами.
Формовка по скелетной модели. Формовка по скелетной модели – формовка для крупногабаритных отливок, представляющая собой комбинацию формовки по модели и формовки по протяжному шаблону (рис. 1.3). Скелетную модель, толщина стенок которой равна толщине стенок будущей отливки, заформовывают в почве. Отделывают внутреннюю поверхность формы и застилают бумагой. По полученному своеобразному стержневому ящику изготовляют стержень, верхняя часть которого зачищают шаблоном. Затем снимают верхнюю часть модели, вынимают стержень и тем же шаблоном удаляют смесь между брусками в нижней модели. Извлекают нижнюю часть модели, форму отделывают и выполняют литниковую систему.
Рисунок 1.3 - Схема формовки по скелетным моделям:
I – отделка внутренней поверхности формы; II – формовка стержня; III – отделка стержня; IV – отделка внешней поверхности формы; 1, 2 – шаблоны
Формование в двух опоках производится как на твердой, так и раздробленной модели и широко распространено в литейных цехах машиностроительных заводов. Если модели небольшие, их можно формовать в одной опоке сразу до нескольких штук. В этом случае расстояние между отдельными моделями составляет 20-25 мм и от края опок 20-30 мм. Литье обычно помещают в нижнюю форму, а каналы системы бегунов и копье в верхней части.
Формирование всей модели в двух опокаъ. Формирование (рис. 1.4) выполняется следующим образом. Модель очищается от формовочной смеси, вымывается и помещается на гладкую поверхность на подмодельной плите (рис. 1.4, г). Затем нанесите нижнюю опоку, слой просеивающей смеси просеивают через сито, затем заполняют заполняющую смесь и уплотняют ее в несколько слоев слоем толщиной до 50-70 мм. Избыток смеси сверху опоки обрезается линейкой и окунается самородками 1, не доходя до модели на 10-15 мм (рис. 1.4, г). Заполненную донную опоку поворачивают на 180 °, лоскут опоки сглаживают сглаживающим железом, опрыскивают отделяемым песком, а модель покрывается верхней. После этого модели стояка и лопастей помещаются в верхнюю форму, чтобы они были достаточно удалены от стен и крестов опоки (рис. 1.4, е). После уплотнения смеси в верхней форме и удаления модели стояка и флаконов из формы, поднимите опоку и положите ее на ребро или поверните на 180 °. Если модели фидеров и ловушек для шлака не используются, то литниковые каналы разрезаются вручную до тех пор, пока модель не будет удалена из формы. После удаления модели форма корректируется, выдувается и запыляется; если необходимо, поместите стержни. Затем верхнюю опоку на штифтах осторожно помещают на дно (рис. 1.4, г). Точное центрирование при склеивании опок осуществляется с помощью контрольных штифтов, вставленных в отверстия центрирующих ушей. Существует два способа сопряжения опок - «контакт» или «на штыре». В первом случае штифты вставляют в уши верхней опоки и при сборке формы проходят в отверстия втулки нижней опоки. При сборке «на штифте» контрольные штифты удерживаются в ушных заслонках нижней опоки, а верхняя опока «садится» на штифты центрирующими отверстиями. Что касается массового производства и массового производства, этот метод является наиболее распространенным. Чтобы предотвратить прорыв металла через плоскость соединителя во время заливки, опоки крепятся металлическими зажимами. Центрирующие штифты после спаривания опок удаляются и используются для центрирования следующей пары опок. Формирование в двух опоках на расколотой модели. При формовании в двух опоках на расколотой модели (рис. 1.5) модельная пластина монтируется в нижней части модели, а передняя сторона обращена вверх и на той же доске помещает нижнюю опоку с ушами на дно. Модель, предварительно протертая керосином, напудрена модельным порошком и высевается тонким слоем (15-20 мм) из подкладки. Затем наполните опоку заполняющей смесью и сначала уплотните ее клином по углам, затем плоскую на всей поверхности. Начиненную опоку прокололи горшком для душа, перевернули на 180 ° и поместили на выровненную площадку на поверхности парада.
Рисунок 1.4 - Формовка в двух опоках по цельной модели:
а – отливка; б – модель; в – стержень; г, д, е, ж – операции формовки
Рисунок 1.5 - Форма для изготовления шкива, выполненная в двух опоках:
а – деталь; б, в, г, д – операции изготовления формы; е – модель; ж – собранная форма
В нижней половине модели верхняя половина установлена на центрирующих штифтах и опрыскивается сухим разделительным песком на плоскости соединения пресс-формы. Затем верхнюю форму наносят на нижнюю форму, модель напудрена, модели литника и перфорации установлены, а верхняя опока формована в том же порядке, что и нижняя. После наполнения верхней опоки и пробивания вентиляционных каналов модель вертикальной камеры и флаконов вытягивается из верхней опоки, а верхняя часть стояка расширяется в виде литниковой чаши. Затем снимите верхнюю опоку, установите ее с плоскостью соединителя вверх, отрежьте фидеры на нижней полуформе и промойте края обеих полуформовок в точках соприкосновения с половинами моделей, чтобы предотвратить просеивание формовочную смесь, когда модель вынимается. После этого модель извлекается из формы лифтом, корректируются возможные повреждения, поверхности сглаживаются и сглаживаются, стержень собирается, и, наконец, форму для заливки собирают путем опускания верхней опоки на нижний фланец на направляющих штифтах. Модели сложных отливок иногда требуют большого количества плоскостей соединителей, поскольку невозможно удалить отдельные части модели в одной плоскости. В этом случае формование используется в трех или более опоках.
1.4 Стержневые смеси
По назначению смеси разделяют на: формовочные и стержневые, а также на единые, облицовочные и наполнительные. Стержневые смеси отличаются от формовочных: газопроницаемостью, прочностью и другими свойствами. Например, стержневая смесь должна иметь более высокую газопроницаемость, большую прочность и податливость, чем формовочная, так как стержни, установленные в литейной форме, подвергаются более сильному тепловому и динамическому воздействию металла, чем форма.
В связи с большим разнообразием литейных стержней и внедрением в производство различных технологических процессов все стержневые смеси подразделяют на три группы: типовые, быстротвердеющие и специальные.
Типовые составы стержневых смесей объединяют смеси на основе кварцевого песка с глинистым или бентонитным связующим и различных органических связующих материалов.
Быстротвердеющие смеси состоят в основном из кварцевого песка, глины и жидкого стекла. Упрочняются такие смеси главным образом за счет продувки через них углекислого газа.
Специальные стержневые смеси содержат высокоогнеупорные и специальные формовочные материалы (хромомагнезит, графит, термореактивные смолы, чугунную стружку и др.), которые вводят в смесь для повышения противопригарных свойств, теплопрожидкости и других целей.
Способы изготовления стержней.
Изготовление стержней в нагретой оснастке (GTS-процесс). Способ изготовления стержней с отверждением непосредственно в стержневых ящиках основан на использовании смесей, которые застывают в течение нескольких секунд под воздействием тепла нагретых стержней. Этот процесс нашел применение в условиях массового и крупномасштабного производства. Его суть заключается в том, что основная смесь специальной композиции продувается методом пескоструйной обработки или песка в коробку со стержнем, предварительно нагретую до 150-300 oC. В результате теплообмена с поверхностей коробки с горячим стержнем смесь уплотненных стержней нагревается и затвердевает.
Производство стержней из жидких самотвердых смесей (ЖСС). ЖСС - смесь, приготовленная на основе обычных материалов стержня с добавлением определенных компонентов, используется для изготовления стержней. Выбор необходимых компонентов значительно улучшает нокаут стержней.
Производство стержней из холоднотвердеющих смесей (XTC-процесс). Этот процесс основан на том факте, что синтетические смоляные материалы вводят в состав основной смеси, которые способны затвердевать в присутствии катализаторов при комнатной температуре. В качестве связующего для КТК используют связующее с фуриловым спиртом, карбамидфурановые смолы и т. д. Катализатором обычно является ортофосфорная кислота. Консолирование смеси в коробке со стержнем выполняется путем встряхивания, пескоструйной обработки или досадного метода. Отверждение стержней происходит в коробке с со стержнем в течение нескольких минут. Особенностью процесса XTC является низкая «живучесть» смеси, поэтому ее следует использовать сразу же после приготовления.
Изготовление стержней из быстротвердеющих смесей на жидком стекле (СО2-процесс). Сушка стержней из этих смесей осуществляется путем химического упрочнения путем продувки углекислого газа непосредственно в ящики с сердечником. Очистка должна обеспечивать прохождение диоксида углерода по всему объему стержня.
1.5 Изготовление стержней
Стержни должны быть прочнее формы, чтобы выдерживать давление жидкого металла, который покрывает их со всех сторон. Газопроницаемость стержней также должна быть высокой, поскольку удаление газов из стержня возможно только через знаковые части. Для повышения прочности и газопроницаемости большинство стержней вводят в предварительно высушенную форму. На рисунке 1.1 показаны мелкие стержни цилиндрической формы и крупный фасонный стержень. Для повышения газопроницаемости в стержнях делают специальные вентиляционные каналы 1 (рисунок 1.1, а и б) а при изготовлении крупных стержней в них кладут куски шлака 2, создающие пористую газопроницаемую сердцевину (рисунок 1.1, в). Для лучшей прочности в крупные стержни при набивке закладывают арматуру в виде металлических каркасов 3. Для транспортировки и установки крупных и средних стержней предусмотрены специальные подъемы 4.
Рисунок 1.1 – Конструкции стержней: а и б – мелкие стержни цилиндрической формы; в – крупный фасонный стержень
Стержни выполнены в специально изготовленном виде вместе с модельным набором ящиков с сердечником. Внутренняя конфигурация и профиль стержневого ящика представляют собой отрицательное представление контура стержня. Процесс изготовления стержней состоит из трех последовательных операций: заполнения (формования) сырого стержня, сушки, отделки и окраски. Сложные стержни состоят из нескольких простых отдельных деталей, склеенных или закрепленных после высыхания различными способами. Стержни изготавливаются вручную и на машинах. В этом случае используются обычные формовочные машины (прессование, встряхивание с поворотным и поворотным столом, пескоструйные машины и т. д.) И специальные стержневые машины: пескоструйная обработка, пескоструйная обработка, и др. В серийном и массовом производстве применяют пескодувные и пескострельные машины с высокой производительностью — до 200—300 стержней в час. На них можно получать стержни массой от 1 до 700 кг. На рисунке 1.2, а показана схема устройства и принцип работы пескодувной машины. Стержневой ящик 2 прижимается пневматическим столом 5 к пескодувному резервуару 1, к основа<