Вход в аккаунт

Вы здесь

Производство стержней из холоднотвердеющих смесей

Производство стержней из холоднотвердеющих смесей

Использование новых типов связующих материалов (синтетических смол) привело к созданию новых технологических процессов изготовления стержней из холоднотвердеющих смесей. Эти процессы основаны на отверждении синтетических смоляных связующих в присутствии катализаторов при нормальной температуре. ХТС состоят из наполнителя (кварцевый песок), синтетического связующего, катализатора отверждения и различных улучшающих смесь добавок. Приготовление смесей осуществляют последовательным перемешиванием песка, связующего, катализатора отверждения и добавок. Подача, дозировка и загрузка в смеситель исходных составляющих смеси, а также выпуск готовой смеси легко механизируются и автоматизируются применением специального оборудования.

Заполнение стержневого ящика смесью и ее уплотнение производят свободной засыпкой с последующим уплотнением вручную, встряхиванием, вибрацией или пескодувным способом. Отверждение стержней в ящиках осуществляется выдержкой их на воздухе или продувкой сжатым воздухом, подогретым или нормальной температуры, а также добавлением активного катализатора или без него. Остальные технологические операции (извлечение стержня, отделку, окраску, сборку и др.) выполняют практически так же, как и при других процессах изготовления стержней.

Технологические процессы изготовления стержней из ХТС подразделяют в основном на три группы. К первой группе относят процессы изготовления стержней из песчано-смоляных самотвердеющих смесей. Продолжительность твердения стержней в ящиках составляет 5—60 мин. Эта группа процессов широко распространена при изготовлении мелких, средних и крупных стержней в литейных цехах с единичным, мелкосерийным и серийным характером производства стальных и чугунных отливок, а также отливок из цветных сплавов.

Две другие группы технологических процессов применяют при массовом и крупносерийном производстве отливок. Для одной из двух последних групп характерно резкое возрастание скорости отверждения смеси в ящиках до 0,5—3 мин за счет использования высокореакционных связующих материалов и катализаторов отверждения.

Другая группа технологических процессов основана на применении песчано-смоляных смесей с длительной живучестью. Высокая скорость затвердевания достигается за счет продувки смеси в ящике газообразным или жидким (в виде паровоздушной смеси) катализатором.

Однако последние две группы процессов по ряду причин широкого распространения в СССР не получили. Первая группа процессов не нашла распространения и за рубежом, и в СССР из-за частых остановок оборудовании и повышенной трудоемкости очистки пескодувного резервуара и насадки, а вторая группа — в связи с большой токсичностью газообразного или жидкого катализатора. Несмотря на это, за рубежом эти процессы развиваются очень широко.

Исходные материалы. В состав песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей входят наполнитель, связующее, катализатор отверждения и в отдельных случаях — специальные жидкие или порошкообразные добавки, улучшающие свойства смеси.

В качестве наполнителя используют в основном пески, а так же другие высокоогнеупорные наполнители.

В качестве связующих материалов применяют карбамидно-формальдегидные, карбамидно-фурановые, фенольные, фенолофурановые, а также некоторые изоцианатные, эпоксидные и полиэфирные синтетические смолы.

В качестве катализаторов холодного твердения применяют неорганические кислоты (ортофосфорную, азотную) и их соли, водные и неводные растворы ароматических сульфокислот (бензосульфокислоту, паратолуолсульфокислоту, синтетические сульфокислоты).

Наряду с основными исходными материалами иногда применяют дополнительные добавки и смесь, предназначенные для улучшения некоторых технологических свойств смеси и стержней, например для увеличения живучести смеси, улучшения противопригарных свойств, податливости стержней, предотвращении образования подкорковой газовой пористости и просечек. В качестве таких добавок применяют оксид железа, древесную муку. этиловый спирт, оксид алюминия, колчедановый огарок, керосин.

Оборудование для приготовления холоднотвердеющих смесей. Основной особенностью стержневых смесей, отверждающихся без применения нагрева или другого внешнего воздействия, например без продувки газообразным катализатором, является обратная взаимосвязь между скоростью их отверждения и живучестью. Это обстоятельно выдвигает определенные требования к процессу смесеприготовления. Во-первых, процесс приготовления смеси должен быть кратковременным (3—30 с), и, во-вторых, смесь должна использоваться немедленно после приготовлении.

Для приготовления холоднотвердеющих песчано-смоляных смесей наиболее широко применяют шнековые смесители непрерывного действия, обеспечивающие достаточно высокое качество перемешивания компонентов смеси. Максимальные значения прочности смеси, как правило, достигаются при продолжительности перемешивания до 0,5 мин в смесителях непрерывного действия и до 1 мин в смесителях периодического действия.

Конструкция смесителей состоит из следующих основных частей: основания, смесительной камеры с приводом, дозатора песка, дозаторов жидких компонентов и системы управления.

Смесительная камера (рис. 1) представляет собой желоб, в котором находится шнек, т. е. вал с лопастями, расположенными по винтовой линии. При вращении шнека компоненты смеси одновременно перемешиваются и транспортируются вдоль оси шнека, а затем выгружаются из смесительной камеры.


Рис. 1. Смесительная камера шнекового смесителя непрерывного действия:
1 - нал,  2 - лопасти, 3 - шнек

Современные конструкции шнековых смесителей позволяют обслуживать значительные производственные площади, подавая смесь непосредственно в стержневые ящики, что существенно в связи с ограниченной живучестью холоднотвердеющих смесей,

Шнековые смесители имеют одно или два шарнирно связанных плеча (рукава). Смесительная камера смесителей с одним плечом закреплена консольно на основании и может поворачиваться вокруг вертикальной оси. Приготовленная смесь может быть выдана в любую точку, находящуюся на расстоянии, равном длине от оси поворота смесительной камеры до отверстия выдачи готовой смеси, в пределах угла поворота.

Смесители с двумя шарнирно связанными плечами обеспечивают подачу готовой смеси в любую точку обслуживаемой зоны производственной площади. Угол поворота первого плеча смесителей обоих типов составляет 180—270°, угол поворота второго плеча — 270—360°.

Количество поступающего в смеситель сухого кварцевого песка регулируется шибером, находящимся в основании бункера или приемной воронки. Шибер приводится в действие пневмоцилиндром. Жидкие компоненты смеси подаются в смесительную камеру насосами-дозаторами. Первым вводят катализатор. Места ввода катализатора и связующего находятся на расстоянии 100—300 мм одно от другого для предотвращения образования местных повышенных концентраций быстрореагирующих компонентов, ухудшающих качество смеси и ведущих к нарастанию твердой корки на стенках смесительной камеры.

Насосы-дозаторы и электрооборудование расположены в основании смесителя или выносятся в отдельный шкаф. Шнек смесителя приводится во вращение электродвигателем через редуктор. Указанные особенности характерны для всех типов шнековых смесителей непрерывного действия.

В настоящее время в литейных цехах работают смесители моделей 4731, 4727, 4737 и 4732 производительностью соответственно 1,0; 3,5; 6,0 и 16,0 т/ч, хотя их серийный выпуск в настоящее время уже прекращен.

В настоящее время освоен серийный выпуск гаммы двухжелобных смесителей с вихревой головкой. В гамму этих смесителей вошли четыре базовые модели 19641. 19653, 1655 и 19657 соответственно производительностью 1,0; 2,5; 6,3 и 16 т/ч. Смесители такого типа имеют две параллельные смесительные камеры для раздельного смешивания песка с отвердителем и связующим и третью смесительную камеру, расположенную вертикально для окончательного перемешивания смеси. Они предназначены для приготовления песчано-смоляных ХТС. Преимуществами таких смесителей являются возможность приготовления смесей с небольшим никлом твердения, резкое сокращение потерь смеси, особенно при необходимости подачи ее небольшими порциями и при продолжительных остановках смесителя в процессе работы. Этот тип смесителей наиболее современный, с наибольшими технологическими возможностями, хотя по конструктивному исполнению более сложный.

Все смесители гаммы могут быть оснащены дополнительным насосом-дозатором жидких компонентов и дозатором порошкообразных добавок. Смесители гаммы могут быть снабжены двойной насосной системой для автоматического переключения работы смесителя с приготовления облицовочной смеси на наполнительную. Наличие указанных дополнительных устройств позволяет существенно расширить технологические возможности и область применения смесителей.

Устройство смесителей гаммы рассмотрим на примере смесителя модели 19655 производительностью 6,3 т/ч. Он предназначен для приготовления песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей (ХТС) в режиме непрерывной или периодической работы в условиях единичного и серийного производства отливок.

Смеситель состоит из основания 1, рычага поворотного 2, камеры предварительного смешивания 3 с приводом, камеры окончательного смешивания (вихревой головки 4) с приводом, дозатора песка 5 с разделителем потока, трубы поворотной 6 гидропневмооборудования и электрооборудования 7 (рис. 2).

Рис. 2. Смеситель ХТС модели 19655

Камера предварительного смешивания (рис. 3) представляет собой смонтированный на раме корпус двухжелобной формы. Внутри каждого желоба находится вал с лопатками. Валы имеют встречное вращение, которое обеспечивает зубчатая пара.

Рис. 3. Камера предварительного смешивания

 

Вращение валов смесителя осуществляется от привода мотор-редуктора МЦ2С-80-112, установленного на раме. Камера предварительного смешивания сверху закрывается крышкой. Смонтирована камера предварительного смешивания с приводом на верхнем фланце поворотного рычага (рис. 2).

Вертикальная смесительная камера (вихревая головка) содержит конический корпус 1 (рис. 4), внутри которого размещен вращающийся вертикальный вал 2 с закрепленными фланцами 3 и установленными в них радиальными подшипниками, в которых свободно поворачиваются на своих осях 4 смешивающие лопатки 5.


Рис. 4. Вихревая смешивающая головка

Работа вертикальной смесительной камеры осуществляется следующим образом: смесь наполнителя со связующим или наполнителя с отвердителем подают сверху на вращающиеся с валом 2 лопатки 5, которые, имея возможность поворота в осях 4,  отклоняются назад и смещают смесь к стенке корпуса 1. Попадая между краем вращающейся лопатки и стенкой корпуса 1, частицы смеси перетираются между собой, равномерно распределяя жидкие компоненты. В конструкции вихревой головки предусмотрено устройство 6 для очистки элементов смесительной камеры от налипшей смеси с помощью сжатого воздуха.

Для безопасного проведения работ на смесителе предусмотрена блокировка: при снятии корпуса вихревой головки отключаются все механизмы смесителя. Камера окончательного смешивания монтируется фланцем корпуса 1 к фланцу отверстия камеры предварительного смешивания.

Дозатор песка (рис. 5) предназначен для дозировки кварцевого песка; состоит из шибера, прикрепленного к кронштейну 3. Шибер состоит из пластины 1, которая перемещается по направляющей планке 4 с помощью пневмоцилиндра 2. Труба 6 с окном 5 крепится к направляющей планке 4 и служит для направления струи леска в приемное окно камеры предварительного смешивания.

Рис. 5. Дозатор песка

 

Дозатор порошкообразных добавок (рис. 6) служит для дозированной подачи в камеру  предварительного смешивания сухих порошкообразных добавок. Он состоит из бункера 1, смонтированного на раме 3, и шнекового вала 4 с приводом постоянного тока 2. Для предотвращения зависания и слеживания материала имеется ворошитель 5. Дозатор монтируется на раме камеры предварительного смешивания.


Рис. 6. Дозатор порошкообразных добавок

Рычаг поворотный (рис. 7) позволяет осуществлять поворот корпуса смесителя относительно двух вертикальных осей и состоит из корпуса 4, двух вертикальных валов 1 и 2. Каждый вал вращается в двух радиальных и одном упорном подшипниках. На корпусе 4 имеются два винта 3, которые фиксируют смеситель в нужном положении.

Рис. 7. Рычаг поворотный

Труба поворотная (рис. 8) служит для подачи леска из цехового бункера в камеру предварительного смешивания. Труба поворотная состоит из приемной трубы 7, задвижки 2 в корпусе с подшипниками. Крепится труба поворотная фланцем к кронштейну дозатора песка. Задвижка 2 служит для прекращения подачи песка при ремонте дозировочного шибера (см. рис. 5).

Рис. 8. Труба поворотная

 

В настоящее время освоено серийное производство высокоскоростных смесителей с горизонтальной смесительной камерой одностадийного смешивания для приготовления химически твердеющих смесей. Выпускается три модели таких смесителей производительностью 6,3 и 16 т/ч.

Смеситель модели 19665 одноплечий; в основном предназначен для изготовления стержней на поточно-механизированных и автоматизированных линиях, модели 19675 и 19677 двуплечие; предназначены в основном для изготовления крупных стержней и форм на плацу.

На базе этих смесителей предполагается создание смесеприготовительных комплексов в стационарном и передвижном исполнении, включающих кроме смесителя бункера для сыпучих и емкости для жидких компонентов стабилизатор температуры наполнителя, вибростол. Смесители для комплектования этих комплексов по желанию потребителя будут оснащаться устройством программного управления на базе микроЭВМ для автоматического управления процессом смесеприготовления и заполнения опок с программированным методом обучения (табл.).

Техническая характеристика высокоскоростных смесителей с горизонтальной смесительной камерой

Параметры

Модель смесителя

19665

19675

19677

одноплечий

двуплечие

Режим работы

Диапазон регулирования производительности, т/ч

Наибольший радиус действия, мм

Угол поворота первого плеча, град

Угол поворота второго плеча (смесительной камеры), град

Габаритные размеры, мм:

   длина

   ширина

   высота

Масса смесителя без электрошкафа гидростанции, кг, не более

Общая масса, кг, не более

Наладочный,

2,5-6,3

1800

-

240

 

4200

1130

3200

2340

2700

непрерывный

2,5-6,3

5000

270

300

 

7200

1130

3500

4550

5380

 

 

6,3-16

5000

270

300

 

7200

1130

3500

4850

5400

 
   




Характерным представителем этих смесителей является смеситель модели 19675 (рис. 9). Основными составными частями смесителя являются основание 10, служащее опорой для механизма поворота первого плеча; первое плечо 5, внутри которого расположены ленточный конвейер, дозатор наполнителя для регулировки производительности; смесительная камера 6 (второе плечо), внутри которой расположен вращающийся с высокой скоростью лопастный вал; дозатор порошкообразного компонента 2 спирально-винтового типа; механизм поворота первого плеча 9 червячный с подпружиненным червяком; 'механизм поворота второго плеча 4 червячный с подпружиненным червяком; блок насосов-дозаторов, включающий четыре насоса-дозатора с бесступенчатым регулированием и два поплавковых электрических ротаметра для автоматического непрерывного измерения расхода соответственно электропроводных и неэлектропроводных жидкостей; гидростанция 1 с блоком управляющей аппаратуры; шкаф электроавтоматики 3 с панелью показывающих при- боров, кнопок, переключателей и регуляторов для наладки и регулировки смесителя; оперативный пульт управления 8, содержащий органы для запуска и останова смесителя в непрерывном режиме, осуществление технологического «стопа», поворота первого и второго плеч смесителя и аварийного останова; вытяжной зонт 7 с регулируемым по высоте патрубком. Зонт должен быть подключен к цеховой вытяжной вентиляции с помощью гофрированного рукава.

Рис. 9. Смеситель стационарный двуплечий модели 19675

 

Измерение расхода сыпучих компонентов осуществляется косвенным методом с помощью электрических тахогенераторов с милливольтметрами, измерение температуры наполнителя — термопарой.

Система управления смесителя позволяет предварительно программировать до шести вариантов смесей, отличающихся по виду связующих, составу или расходу, выбирать с оперативного пульта необходимый вариант и переходить в процессе работы на другой. В случае необходимости приготовляемая смесь может включать наполнитель, один порошкообразный компонент и до четырех жидких компонентов.

Время перемешивания смеси в смесительной камере не превышает 5 с, что обеспечивает возможность приготовления быстротвердеющих смесей с живучестью до 1 мин и значительное снижение трудоемкости очистки камеры. Для облегчения очистки используется водяной пар. Патрубок и коллектор для подвода пара имеются на смесительной камере. Высокая интенсивность перемешивания позволяет снизить содержание связующих в смеси на 15—20% по сравнению с традиционными смесителями.

Смеситель работает при малых значениях коэффициента заполнения смесительной камеры (0,1—0,17), поэтому при остановках вся смесь полностью выгружается в стержневой ящик или опоку.

Конструкция смесителя содержит блокировки, отключающие смеситель при открывании крышек смесительной камеры, прекращении подачи наполнителя, отключенной вентиляции, снижении уровня жидких компонентов в емкостях ниже минимального, превышении давления в системе дозирования до максимума а также блокировки, отключающие приводы поворота первого и второго плеч при превышении максимального угла поворота.

Смешивающие лопасти смесителя оснащены износостойкими наплавками. В комплект поставки смесителя входят запасной лопастный вал и другие быстроизнашиваемые детали.

Кроме этого, для изготовления крупных стержней и форм павлоградский завод «Литмаш» серийно выпускает (по специальным заказам) установку для приготовления и раздачи ХТС производительностью 63 т/ч (модель ЛП-121), состоящую из четырех смесителей модели 19657 производительностью 16 т/ч (рис. 10).

Рис. 10. Схема установки для приготовления и раздачи ХТС модели ЛП-121:
а — вид сбоку, б -- вид сверху; 1 -- основание, 2 — смеситель, 3 — опока

 

Составы холоднотвердеющих смесей и их контроль. Выбор состава смеси, типа связующего и катализатора зависит от конкретных условий производства, его серийности, характеристики отливок, условий поставки исходных материалов и других факторов.

По данным московского завода «Станколит», работающего со смесями на основе связующего БС-40, мелкие стержни удаляют из ящика через 4—5 мин, средние стержни — через 10 мин, крупные стержни требуют выдержки в ящике до 35—40 мин.

Заданная живучесть смеси обеспечивается изменением дозы катализатора. Для получения ХТС со стабильными свойствами нужно добиваться, чтобы колебания температуры песка были сведены к минимуму.

Для контроля температуры песка в расходных бункерах могут быть устроены термопары. Смеси со связующими БС-40, КФ-90, КФ-107 рекомендуется использовать при изготовлении чугунных отливок. Добавка оксида железа к связующим БС-40, КФ-Ю7 обеспечивает их использование для литья отливок из чугуна с шаровидной формой графита. Смеси со связующим ОФ-1 целесообразно применять для получения отливок из высоколегированных сталей, склонных к образованию подкорковой газовой пористости. Смеси со связующим ФФ-1Ф рекомендуется использовать для литья отливок как из чугуна, так и из стали.

Смеси    со связующими МЗ, ВК-1   (УКС, М19-62), КФ-Ж и КФ-МТ рекомендуются для отливок из цветных сплавов. В отдельных случаях эти смеси могут быть использованы и для изготовления чугунных отливок с обязательным покрытием рабочей поверхности стержней термостойкими противопригарными материалами.

У холоднотвердеющих смесей кроме стандартных параметров (прочность, осыпаемость, газопроницаемость, влажность) контролируют прочность при различных выдержках, скорость затвердевания и живучесть, а также термостойкость и выбиваемость.

Высокая текучесть смесей позволяет изготовлять образцы для испытания прочности на сжатие или растяжение свободной засыпкой смеси в гильзы с ручным доуплотнением или заполнением блока гильз пескодувной машиной. Для изготовления образцов целесообразно использовать трех- или девятиместные блоки гильз, применяемые при определении свойств ЖСС, или любую другую конструкцию, позволяющую одновременно изготовить несколько образцов, чтобы измерять прочность через определенные промежутки времени после приготовления смеси.

Так как приготовление стержневых смесей в цехе осуществляется автоматически и не зависит от субъективного вмешательства рабочего, то контроль качества смеси сводится к периодическому контролю прочности смеси, изготовленной в лаборатории по принятой рецептуре. Образцы выдерживают на воздухе в течение 30 мин и 3 ч. Прочность при испытании на растяжение через 30 мин должна быть не менее 0,2—0,5 МПа, а через 3 ч — не менее 0,8—1,5 МПа.

Если прочность смеси не соответствует требуемым значениям, следует обратить внимание на дозировку составляющих (песка, связующего, катализатора). При этом нужно иметь в виду, что добавка связующего увеличивает прочность, а катализатора — увеличивает скорость отверждения, но несколько снижает конечную прочность.

Корректировку дозы составляющих смеси производят по результатам работы на рабочем месте. Так, например, если установленная на машине рецептура не обеспечивает нужной скорости отверждения и стержень не затвердевает за заданный цикл, то нужно увеличить дозу катализатора. Если же температура песка выше нормальной, то скорость отверждения стержня будет выше при постоянной дозе катализатора, что неблагоприятно может сказаться на поверхностной прочности стержней, и, следовательно, дозу катализатора в этом случае нужно уменьшить.

Технологические операции. Технология изготовления стержней из песчано-смоляных холоднотвердеющих смесей значительно отличается от традиционной технологии изготовления стержней с тепловой сушкой. По сравнению с последней резко снижается число технологических операций и их трудоемкость, нет необходимости в ряде транспортных операций и погрузочно-разгрузочных работ. Однако имеется и ряд общих операций, особенно с технологией изготовления стержней из ЖСС.

Технологический процесс изготовления стержней из ХТС предъявляет следующие основные требования подготовке стержневой оснастки:

в зависимости от условий и серийности производства для изготовления стержней используют деревянные, пластмассовые или металлические стержневые ящики;

металлические ящики при температуре цеха ниже 18 °С целесообразно перед началом работы подогревать до температуры 30—35 °С для ускорения затвердевания и предотвращения прилипаемости;

при изготовлении стержней на пескодувных машинах следует применять в основном металлические стержневые ящики;

в связи с тем что стержни извлекают из оснастки в отвержденном состоянии, при проектировании и изготовлении стержневых ящиков необходимо обеспечивать высокое качество их рабочих поверхностей; увеличивать в 1,5—2 раза формовочные уклоны, а также предусматривать механизированное извлечение стержней системой толкателей.

Массивные стержни рекомендуется изготовлять с полостями, выполняемыми вставками из древесины, пенополистирола, или металлическими тонкостенными жесткими коробами. Конструкция вкладышей должна учитывать удобство заполнения стержневого ящика смесью. Толщина стенок стержня обычно находится в пределах 50—150 мм в зависимости от размеров стержня и нагрузки при заливке.

При подготовке стержневых ящиков очищают рабочую поверхность стержневого ящика от пыли, песка, прилипшей смеси, проверяют  комплектность    стержневого  ящика,  устанавливают вкладыши и отъемные части.

Чтобы предотвратить прилипаемость смеси, рабочую поверхность стержневого ящика покрывают разделительным покрытием. Разделительное покрытие наносят на чистую поверхность стержневого ящика тонким слоем, без потеков, наплывов и скоплений в углублениях, чтобы избежать увлажнения поверхности стержня и снижения его поверхностной прочности.

При простановке каркасов следует иметь в виду, что в большинстве случаев стержни из ХТС не требуют установки каркасов. Сварные, литые или проволочные каркасы используют в качестве весок для укрепления переходов между массивными частями (перешейков), а также выступающих частей. При этом температура каркаса должна быть не выше температуры окружающей среды.

Каркас должен обеспечивать надежный подъем и перемещение стержня к месту сборки; иметь достаточную прочность и жесткость, не препятствовать усадке отливки, не мешать выполнению в стержне вентиляционных каналов, легко удаляться из оснастки при выбивке.

Вески должны находиться на 35—40 мм ниже поверхности стержня, после уплотнения стержня их следует освободить от смеси. Число весок выбирают в зависимости от массы и конфигурации стержня.

Стержневую смесь готовят в смесителях непрерывного или периодического действия различной производительности в зависимости от массы стержней и схемы организации работ на стержневом участке.

Смесями, приготовленными в смесителе периодического действия, заполняют стержневой ящик за один или несколько замесов. Перерыв между очередными порциями не должен превышать времени живучести смеси.

Смеси, приготовленные в смесителе непрерывного действия, подают в стержневой ящик непрерывно. Перерыв в работе смесителя при изготовлении одного стержня допускается только как исключение на период, не превышающий время живучести смеси.

Уплотнение смеси в стержневом ящике производят вибрацией (вибростол), встряхиванием, ручной или пневматической трамбовкой, пескодувным способом. В местах углублений и поднутрений в стержневом ящике смесь тщательно доуплотняют вручную или пневмотрамбовкой. После заполнения стержневого ящика и уплотнения удаляют с его поверхности лишнюю смесь и выполняют вентиляционные каналы.

Продолжительность затвердевания смеси зависит от состава смеси, температуры, исходных материалов смеси и окружающей среды.

Заданные свойства смеси обычно обеспечиваются при температуре песка 18—30°С, однако в реальных условиях литейных цехов трудно выдерживать ее в таких узких пределах. Поэтому применяют устройства для подогрева исходных составляющих и для каждого конкретного случая устанавливают зависимость между температурой песка и количеством вводимого в смесь катализатора. Изменением количества катализатора обеспечивают независимость живучести, которая, в свою очередь, связана с необходимой выдержкой стержней в ящиках. Соотношение между живучестью смеси и минимально необходимым временем выдержки стержней в ящиках составляет от 1 : 2,5 до 1 : 5.

Перемещение и хранение стержней осуществляют с использованием специальных деревянных или металлических подставок, тарных ящиков или плит с отверстиями для вентиляции.

При неполном отверждении стержни обладают повышенной прилипаемостью к стенкам стержневого ящика, поэтому следует не допускать преждевременного их извлечения. Не допускается также выдержка стержня в ящике до полного его отверждения, так как в этом случае стержень трудно извлечь, из стержневого ящика без повреждений. Дальнейшее твердение стержня происходит на воздухе.

Все операции, связанные с извлечением стержня из стержневого ящика (кантовку, извлечение ребер, вкладышей, отъемных частей), выполняют без резких ударов, толчков и рывков.

Извлечение стержня из стержневого ящика на поточно-механизированных и автоматизированных линиях производится поворотно-вытяжной машиной, а на плацу цеха — вручную или подъемно-транспортными средствами.

Поврежденные участки стержня смазывают клеем и исправляют стержневой смесью. Исправленные участки прошпиливают и заглаживают соответствующим инструментом.

Вентиляционные каналы, выходящие в знаковую часть стержня, засыпают сухим песком. Полости, образованные вставками, заполняют шлаком, боем бракованных стержней или другими негазотворными материалами.

Противопригарное покрытие следует наносить на поверхность стержня безвоздушным распылителем, пульверизатором, окунанием пли кистью ровным слоем без потеков и скоплений в углублениях.

Наносят противопригарное покрытие только на поверхность затвердевшего стержня после выдержки его на воздухе в течение 40—90 мин. В противном случае противопригарное покрытие значительно замедляет твердение стержня, а также может привести к разупрочнению его поверхности.

Стержни окрашивают водной краской с последующей тепловой подсушкой или самовысыхающей.

В ряде случаев водную противопригарную краску наносят на поверхность стержня в два слоя: первый слой — до подсушки стержня, второй — после подсушки.

Стержни, окрашенные краской, подсушивают при температуре не выше 150 °С в течение 15—30 мин. После охлаждения до температуры цеха стержни проставляют в форму. При покрытии стержней самовысыхающей краской интервал между нанесением первого и второго слоев должен составлять не менее одного часа. Стержни, покрытые самовысыхающей краской, с момента окраски до сборки выдерживают на воздухе 1.5—2 ч.

Длительное хранение стержней не является препятствием для дальнейшего их использования. Однако хранение стержней должно производиться в отапливаемых вентилируемых помещениях с нормальными влажностью и температурой.

Рис. 11. Вибростол с неприводным рольгангом: 1 — основание, 2 — стол, 3 — пульт управления

 

Контроль стержней осуществляют мастер и технолог участка или работник ОТК. Контролю подлежат стержневые ящики, стержни, качество отделки, окраски стержней, правильность выполнения каналов для отвода воздуха и т. д.

Длительное хранение стержней не является препятствием для дальнейшего их использования. Однако хранение стержней должно производиться в отапливаемых вентилируемых помещениях с нормальными влажностью и температурой.

Контроль стержней осуществляют мастер и технолог участка или работник ОТК. Контролю подлежат стержневые ящики, стержни, качество отделки, окраски стержней, правильность выполнения каналов для отвода воздуха и т. д.

Оборудование для изготовления стержней. Для уплотнения холоднотвердеющих смесей применяют ручной, вибрационный и пескодувный способы. При этом для условий единичного, мелкосерийного и серийного производства стержней применяют в основном ручной и вибрационный способы уплотнения, а для условий крупносерийного и массового производства — пескодувный.

Для уплотнения холоднотвердеющих смесей освоен выпуск гаммы вибростолов. Гамма вибростолов состоит из двух унифицированных рядов:

I ряд— вибростолы с неприводными рольгангами (рис. 11) грузоподъемностью 600, 1250, 2000, 3000 кг соответственно моделей 21422, 21423, 21424, 21425;

II ряд — вибростолы с приводными рольгангами (рис. 12) грузоподъемностью 400, 600, 1250, 2000, 3000 кг соответственно моделей 21431, 21432, 21433, 21434, 21435.

Вибростолы с неприводными рольгангами предназначены для уплотнения стержней из холоднотвердеющих смесей на участках изготовления стержней, оборудованных средствами малой механизации (неприводные рольганги, карусельные столы и т, д.) в условиях единичного производства. Вибростолы этого ряда могут быть использованы для уплотнения форм из холоднотвердеющих смесей в аналогичных условиях.

Рис. 12. Вибростол с приводным рольгангом: 1 - пульт управления, 2 - основание, 3 – рольганг

Вибростолы с приводными рольгангами предназначены для уплотнения стержней из холоднотвердеющих смесей в условиях серийного и мелкосерийного производства при изготовлении их на автоматизированных линиях, транспортными средствами в которых являются приводные рольганги.

По своей компоновке вибростолы относятся к однопозиционным стационарным машинам с электрическими вибраторами и с механизмами подъема рольгангов.

Типы применяемых вибраторов подбирают таким образом, чтобы амплитуда колебаний стола с установленной на нем оснасткой находилась в пределах 0,2—1 мм для всего диапазона масс грузов (оснастка и стержневая смесь), уплотняемых на вибростолах данной модели.

Управление работой вибростола производится с пульта управления, расположенного в удобном для оператора месте. Вибростол работает в пооперационном режиме.

Кроме уплотнения литейных форм и стержней из песчано-смоляных смесей в условиях мелкосерийного и единичного производства, вибростол может быть применен также для уплотнения других смесей, обладающих повышенной текучестью, например ЖСС.

Высокая эффективность от внедрения холоднотвердеющих смесей достигается при комплексной механизации и автоматизации всех технологических операций изготовления стержней.

Рис. 13. Участок изготовления мелких стержней массой до 6 кг из ХТС на базе оборудования модели УСб:
1 - стол поворотный, 2 - стеллаж для ящиков, 3 - смеситель производительностью 1 т/ч, 4  - подогреватель песка,
5 - подставка под бочки со смолой, 6 - бункер песка, 7 - емкость катализатора отверждения, 8 - емкость со смолой,
9 - передвижная   этажерка  для  стержней, 10 - переносной инфракрасный излучатель, 11 - емкость для краски, 12 стол-склиз

С этой целью созданы типовые комплекты технологического оборудования, позволяющие скомпоновать типовые участки и линии для изготовления стержней из ХТС в условиях многономенклатурного производства отливок.

Для изготовления мелких стержней из ХТС разработан и серийно выпускается комплект оборудования модели УС6 (рис. 13), включающий как основное технологическое, так и необходимое вспомогательное оборудование.

Основными элементами комплекта являются смеситель и карусельная установка. В настоящее время в качестве смесителя используется смеситель непрерывного действия модели 19641 производительностью 1 т/ч. Начиная с 1990 г. будет использоваться усовершенствованный вариант этого смесителя — смеситель модели 19642 с диапазоном регулирования производительности 1,1 —1,6 т/ч.

Карусельная установка состоит из двух поворотных столов (рис. 14) с приводом, между которыми установлен передаточный стол. На основании поворотного стола установлены опора 10 и вентиляционный кожух 9. На опоре смонтированы поворотное устройство 7, на котором крепится тарель 8 и вентиляционный патрубок 6. В рабочей части поворотной тарели высверлены вентиляционные отверстия 4, к нижней поверхности прикреплены скребки 3. Внутренняя полость вентиляционного кожуха через окно 5 сообщается с вентиляционным патрубком, в днище вентиляционного кожуха предусмотрено окно 2 для сбора просыпи в специальную тележку 1.

Рис. 14. Карусельная установка:
1 - тележка (передвижной короб), 2 - окно для сбора просыпи, 3 - скребок, 4 - вентиляционное отверстие,
5 - окно для сообщения вентиляционного кожу­ха с вентиляционным патрубком, 6 - вентиляционный патрубок,
7 - поворот­ное устройство, 8 - тарель, 9 - вентиляционный кожух, 10 - опора, 11 - ос­нование поворотного стола

При засыпке самотвердеющей смеси в стержневые ящики просыпь через вентиляционные отверстия тарели попадает в кожух, откуда при повороте тарели скребками перемещается к окну 5 и попадает в передвижной короб. Выделяющиеся при изготовлении и отделке стержней вредные газы засасываются через вентиляционные отверстия в кожух и через окна 5 и патрубок отсасываются цеховой вентиляционной системой.

Один поворотный стол предназначен для изготовления стержней, а второй для отделки, включая склейку, окраску, а в случае необходимости и подсушку стержней. Стабилизатор температуры песка используется для поддержания заданной температуры (20—30 °С) его перед подачей в смеситель. Для нагрева применяют электрический способ. Установочная мощность нагревателей составляет 4,0—6,0 кВт, точность регулирования температуры песка на выходе не менее ±3 °С. Принцип работы стабилизатора следующий. Воздух продувается через нижнее отверстие стабилизатора с выводом в верхней его части, при этом он нагревается, отдавая теплоту песка, который подается сверху в стабилизатор.

Бак для связующего на 400 л снабжен мешалкой с электромеханическим приводом, системой подогрева, контроля и автоматического поддержания заданной температуры связующего. Бак для катализатора на 400 л оснащен устройством для контроля уровня жидкости. Емкость для катализатора имеет кислотостойкое исполнение. Баки укомплектованы специальными фильтрами, установленными между ними, и насосами — дозаторами смесителя.

Стеллаж для оснастки предназначен для хранения стержневых ящиков и представляет собой сборную конструкцию. Количество секций стеллажа (полок) и высота ячеек могут легко изменяться в зависимости от требований производства.

Передвижная этажерка (тележка) предназначена для комплектации, складирования, хранения и транспортирования стержней. Конструкция предусматривает возможность ее передвижения вручную или любыми подъемно-транспортными средствами соответствующей грузоподъемности.

Подставка для бочки со связующим представляет собой раму с роликовыми опорами. Ее использование существенно облегчает слив связующего из бочек.

Кроме указанного оборудования в состав комплекта по желанию заказчика могут включаться инфракрасный излучатель для подсушки стержней, смесителей для приготовления паст, красок и клеев.

Технологический процесс изготовления стержней на комплекте оборудования модели УС6 включает следующие операции: подготовку и кондиционирование исходных материалов и приготовление стержневой смеси, сборку и подготовку стержневого ящика, засыпку смеси в ящик и уплотнение стержня, отверждение стержня, извлечение и его отделку, склейку, окраску и подсушку, комплектацию и транспортирование стержней. При разработке комплекта оборудования использован опыт организации и механизированного изготовления стержней на московском заводе «Станколит», Волжском автомобильном заводе и др.

Производительность комплекта оборудования для изготовления стержней из ХТС массой до 6 кг составляет не менее 120 съемов в час. Для обслуживания комплекса требуется 4 человека.

Подобный комплект оборудования создан и для изготовления средних и крупных стержней массой до 250 кг из ХТС. В состав комплекта оборудования модели УС250 (рис. 15) входят смеситель модели 19665 или 19655; стол вибрационный равной грузоподъемности в зависимости от массы стержней моделей 21422, 21423, 21424 с неприводным рольгангом или моделей 21431, 21432, 21433, 21434 с приводным рольгангом; стабилизатор температуры песка модели УСТ6; бункер песка; бункер сухих добавок; баки для связующего БС6; баки для катализатора БК6; рольганги; электропневмооборудование.

Рис. 15. Комплект оборудования для типового участка типа УС250:
а — планировка участка, б — вид сбоку; 1 — смеситель, 2 — вибростол, 3 — бак дли ка­тализатора, 4 — бак для связующего,
5 — бункер песка, 6 — бункер сухих добавок, 7 — рольганг. 8 — металлоконструкции, 9 — стабилизатор температуры песка

Серийное производство комплектов, включающих все необходимое основное и вспомогательное технологическое оборудование, по сравнению с их индивидуальным проектированием и изготовлением, как правило, на заводах-потребителях позволит получить значительный экономический эффект за счет унификации выпускаемого оборудования, существенно облегчить и сократить сроки его монтажа и ускорить внедрение прогрессивной технологии и научной организации труда.

Рис. 16. Комплексно-автоматизированная поточная линия изготовления стержней массой до 40, 100, 250 и 600 кг

 

Техническая характеристика автоматизированных стержневых линий для изготовления стержней из ХТС

Параметры

Модель линии

Л16Х

Л40Х

Л100Х

Л250Х

Л600Х

Наибольший объем стержня, дм3

Наибольшие размеры стержневого ящика, мм

Наибольшая производительность (цикловая), съемов/ч

Грузоподъемность вибрационного стола, кг

Мощность, кВт

Габаритные размеры, мм

Масса, т

10

630х500х450

60

 

400

43

20800х4220х3640

40

25

800х630х500

50

 

600

46

23000х4600х3640

44,5

63

1000х800х560

40

 

1250

48

16080х6060х3300

50

160

1250х1000х750

20

 

1250

90

17790х13200х3260

59

400

1600х1250х750

10

 

2000

155

54000х15000х4225

140

Для изготовления стержней из ХТС массой до 16, 40, 100, 250 и 600 кг в условиях серийного производства отливок освоен серийный выпуск автоматизированных стержневых линий соответственно моделей Л16Х, Л40Х, Л100Х, Л250Х и Л600Х (табл.).

Каждая линия (рис. 15) включает в себя комплект оборудования, на котором выполняются следующие операции по изготовлению стержней: приготовление смеси, наполнение стержневого ящика смесью, уплотнение стержневой смеси в ящике, накладывание транспортной плиты на ящик, кантовка ящика со стержнем и извлечение стержня, очистка транспортной плиты после съема стержня, перемещение ящиков, плит и стержней, досылка и фиксация стержневых ящиков и плит на вибростоле и поворотно-протяжной машине, загрузка и выгрузка подъемника передачи стержней на верхний этаж (при необходимости встройки его в линию).

Транспортное оборудование линии состоит из одноместных и накопительных многоместных рольгангов с приводными роликами. Конструкция рольгангов обеспечивает безостановочный переход плиты с одного рольганга на другой, останов плиты включением вращающихся катков, если на последующем рольганге остановлена плита, или включением отсекателя.

 

 

Рейтинг@Mail.ru Индекс цитирования